KR20180007568A - 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회로 설계 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 팩에 관한 것이다.
일례로, 외부 전자 기기에 장착되는 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 팩은 복수의 배터리 셀로 이루어진 배터리와, 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호를 입력 받는 모드 수신부를 포함하고, 상기 모드 수신부는 하나의 입력 단자를 통해 복수의 신호를 입력 받는 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 개시한다.

Description

배터리 팩{Battery pack}
본 발명은 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지(Secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 배터리 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰과 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 배터리 셀이 수십 개 연결된 배터리 팩 단위의 대용량 전지의 경우 무선 청소기, 전기 자전거 또는 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
이러한 배터리 팩은 외부 전자 기기에 장착되어, 사용자의 명령에 따라 배터리 셀을 충전 또는 방전시킬 수 있다. 특히, 무선 청소기에 장착된 배터리 팩은 청소기의 다양한 모드에 따라 모터의 흡입 세기를 조절할 수 있다. 여기서, 상기 배터리 팩은 청소기의 다양한 모드에 따른 신호를 각각 따로 입력 받아, 배터리 셀의 방전 전류의 양을 제어한다.
본 발명은 회로 설계 효율을 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공한다.
본 발명에 의한 외부 전자 기기에 장착되는 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 팩은 복수의 배터리 셀로 이루어진 배터리와, 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하고, 상기 배터리 관리 시스템은 상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호를 입력 받는 모드 수신부를 포함하고, 상기 모드 수신부는 하나의 입력 단자를 통해 복수의 신호를 입력 받는 것을 특징으로 한다.
상기 모드 수신부는 상기 입력 단자에 각각 병렬로 연결된 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터를 포함할 수 있다.
상기 제 2 트랜지스터와 상기 입력 단자 사이에는 제 1 제너 다이오드가 전기적으로 연결되고, 상기 제 3 트랜지스터와 상기 입력 단자 사이에는 제 2 제너 다이오드가 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 배터리 관리 시스템은 상기 모드 수신부의 정보를 입력받아 상기 배터리 및 외부 전자 기기를 제어하는 메인 제어부를 더 포함하고, 상기 메인 제어부는 상기 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터의 온/오프 정보에 따라 상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호를 구분하여 배터리 및 외부 전자 기기를 제어할 수 있다.
상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호가 제 1 기준 전압보다 높고 제 2 기준 전압보다 낮으면 상기 제 1 트랜지스터만 턴온 되고, 상기 메인 제어부는 상기 외부 전자 기기의 동작을 중지시킬 수 있다.
상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호가 제 2 기준 전압보다 높고 제 3 기준 전압보다 낮으면 상기 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터가 턴온 되고, 상기 메인 제어부는 상기 배터리를 방전시켜 상기 외부 전자 기기로 제 1 방전 전류를 공급할 수 있다.
상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호가 제 3 기준 전압보다 높으면 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터가 턴온 되고, 상기 메인 제어부는 상기 배터리를 방전시켜 상기 외부 전자 기기로 제 2 방전 전류를 공급할 수 있다.
상기 외부 전자 기기는 사용자가 동작 모드를 선택할 수 있는 모드 선택부와, 상기 배터리로부터 방전되는 전류를 공급받아 동작하는 모터를 포함할 수 있다.
상기 모드 선택부는 제 1 모드 스위치와 제 1 저항으로 이루어진 제 1 모드, 제 2 모드 스위치와 제 2 저항으로 이루어진 제 2 모드 및 제 3 모드 스위치와 제 3 저항으로 이루어진 제 3 모드를 포함하고, 상기 제 1 저항, 제 2 저항 및 제 3 저항은 서로 다른 값을 가질 수 있다.
상기 모드 선택부의 출력 전압은 상기 모드 수신부의 입력 단자로 입력될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩은 하나의 입력 단자를 통해 각각의 모드 선택 신호(즉, 각각의 모드에 따라 다른 출력 전압)를 입력 받을 수 있으므로, 회로를 간단히 하여 설계 효율을 향상시킬 수 있으며 이에 따른 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩이 외부 전자 기기와 연결된 상태를 도시한 블럭도이다.
도 2는 배터리 팩의 모드 수신부와 외부 전자 기기의 모드 선택부를 구체적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 배터리 팩의 모드 수신부와 외부 전자 기기의 모드 선택부를 구체적으로 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 전기적으로 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩이 외부 전자 기기와 연결된 상태를 도시한 블럭도이다. 도 2는 배터리 팩의 모드 수신부와 외부 전자 기기의 모드 선택부를 구체적으로 도시한 블럭도이다. 도 3은 배터리 팩의 모드 수신부와 외부 전자 기기의 모드 선택부를 구체적으로 도시한 회로도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 배터리(110), 충방전 소자(120), 센서 저항(130) 및 배터리 관리 시스템(BMS: Battery Management System)(140)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 팩 단자(P+, P-)를 통해 외부 전자 기기(200)와 접속된다. 여기서, 외부 전자 기기(200)는 예를 들어, 무선 청소기, 전동공구, 휴대폰, 스마트폰 또는 노트북형 컴퓨터 일 수 있다. 물론, 외부 전자 기기(200)는 충전기 자체일 수도 있다. 본 발명에서는 상기 외부 전자 기기(200)가 무선 청소기인 것을 일례로 설명하기로 한다.
상기 외부 전자 기기(200)는 모드 선택부(210), 모터 스위치(220) 및 모터(230)를 포함할 수 있다. 상기 모드 선택부(210)는 무선 청소기의 모드를 선택하는 부분으로, 사용자가 원하는 모드를 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 모드 선택부(210)는 제 1 모드(211), 제 2 모드(212) 및 제 3 모드(213)로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 모드 선택부(210)의 모드는 그 보다 많거나 적게 이루어질 수 있다. 구체적으로, 상기 제 1 모드(211)는 무선 청소기의 동작을 중지시키는 오프 모드이고, 제 2 모드(212) 및 제 3 모드(213)는 무선 청소기를 동작시키는 모드일 수 있다. 여기서, 상기 제 2 모드(212)는 모터(230)가 제 1 회전 속도로 동작하는 노말 모드이고, 제 3 모드(213)는 모터(230)가 제 1 회전 속도보다 빠른 제 2 회전 속도로 동작하는 터보 모드일 수 있다. 더불어, 제 1 모드 내지 제 3 모드(211, 212, 213)는 용도에 따라 다르게 설계될 수 있음은 물론이다.
상기 모드 선택부(210)는 사용자가 모드를 선택함에 따라 각 모드별로 다른 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있도록 각각의 모드에는 서로 다른 값을 갖는 저항(R1, R2, R3)이 연결되어 있다. 여기서, 제 1 모드(211)에는 제 1 스위치와 제 1 저항(R1)이, 제 2 모드(212)에는 제 2 스위치와 제 2 저항(R2)이, 제 3 모드(213)에는 제 3 스위치와 제 3 저항(R3)이 전기적으로 연결되어 있다. 또한, 모드 선택부(210)에는 배터리 팩(100)의 팩 플러스 단자(P+)가 연결되어 있다. 즉, 사용자가 제 1 모드(211)를 선택하면 제 1 스위치가 턴온되어 팩 플러스 단자(P+)와 제 1 저항(R1)이 전기적으로 연결되고, 제 2 모드(212)를 선택하면 제 2 스위치가 턴온되어 팩 플러스 단자(P+)와 제 2 저항(R2)이 전기적으로 연결되며, 제 3 모드(213)를 선택하면 제 3 스위치가 턴온되어 팩 플러스 단자(P+)와 제 3 저항(R3)이 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)은 팩 플러스 단자(P+)의 전압이 선택된 모드의 저항을 거쳐서 결정된다.
예를 들어, 제 1 모드(211)를 선택할 때 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)은 제 2 모드(212)를 선택할 때의 출력 전압(Vout) 보다 낮고, 제 2 모드(212)를 선택할 때의 출력 전압(Vout)은 제 3 모드(213)를 선택할 때의 출력 전압(Vout)보다 낮다. 즉, 제 1 저항(R1)의 크기는 제 2 저항(R2)의 크기보다 크고, 제 2 저항(R2)의 크기는 제 3 저항(R3)의 크기보다 크다(R1>R2>R3).
상기 모터(230)가 동작함에 따라 무선 청소기가 동작하여 청소를 할 수 있다. 또한, 상기 모터(230)에는 모터 스위치(220)가 연결되어 있다. 상기 모터 스위치(220)가 턴온 되면 모터(230)에 전원이 공급되어 모터(230)가 동작하고, 모터 스위치(220)가 턴오프 되면 모터(230)에 공급되는 전원이 차단되어, 모터(230)의 동작이 중지된다. 이러한 모터 스위치(220)는 배터리 관리 시스템(140)에 의해 제어될 수 있다.
상기 배터리(110)는 적어도 하나의 배터리 셀(B1, B2, B3)을 포함할 수 있으며, 일정 전압으로 충전되거나 방전될 수 있다. 상기 배터리(110)는 플러스 단자(B+)와 마이너스 단자(B-)를 갖는다. 더불어, 상기 배터리(110)의 플러스 단자(B+) 및 마이너스 단자(B-)는 배터리 팩(100)의 팩 플러스 단자(P+) 및 팩 마이너스 단자(P-)에 각각 전기적으로 연결된다. 여기서, 상기 팩 플러스 단자(P+) 및 팩 마이너스 단자(P-)는 외부 전자 기기(200)와 전기적으로 연결되는 부분으로 외부 단자로 볼 수 있다. 또한, 상기 배터리(110)는 3개의 배터리 셀(B1, B2, B3)이 직렬로 연결되어 이루어진 것으로 도시되었으나, 배터리 셀의 수나 배터리 셀의 연결관계(직렬 또는 병렬)는 외부 전자 기기(200)가 필요로 하는 용량에 따라 달라질 수 있다.
상기 충방전 소자(120)는 충전 소자(121)와 방전 소자(122)를 포함한다. 상기 충전 소자(121) 및 방전 소자(122)는 상기 배터리(110)의 플러스 단자(B+)와 팩 플러스 단자(P+) 사이에 직렬로 연결되어 배터리(110)의 충전 또는 방전을 수행한다. 충전 소자(121) 및 방전 소자(122) 각각은 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor, 이하 FET라 함)와 기생 다이오드(parasitic diode, 이하 D라 함)를 포함한다. 즉, 충전 소자(121)는 FET1과 D1을 포함하며, 방전 소자(122)는 FET2와 D2를 포함한다. 충전 소자(121)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)의 소스와 드레인 사이의 접속방향은 방전 소자(122)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)의 소스와 드레인 사이의 접속방향과 반대방향으로 설정된다. 이러한 구성으로, 충전 소자(121)의 전계 효과 트랜지스터(FET1)는 외부 전원(미도시)으로부터 배터리(110)로의 전류 흐름을 제한하도록 접속된다. 또한, 방전 소자(122)의 전계 효과 트랜지스터(FET2)는 배터리(110)로부터 외부 전자 기기(200)로의 전류 흐름을 제한하도록 접속된다. 예를 들어, 상기 충전 소자(121)가 턴온되면 외부 전원이 배터리(110)에 공급되어 배터리(110)를 충전시키고, 상기 방전 소자(122)가 턴온되면 상기 배터리(110)가 방전되어 외부 전자 기기(200)에 전원을 공급한다. 여기서, 충전 소자(121) 및 방전 소자(122)의 전계 효과 트랜지스터(FET1, FET2)는 스위칭 소자이며, 여기에 한정되지 않고 다른 종류의 스위칭 기능을 수행하는 전기소자가 사용될 수 있다.
상기 센서 저항(130)은 배터리(110)의 마이너스 단자(B-)와 팩 마이너스 단자(P-) 사이에 연결된다. 상기 센서 저항(130)의 양단은 배터리 관리 시스템(140)의 전류 검출부(170)에 연결된다. 이에 따라, 전류 검출부(170)는 상기 센서 저항(130)의 양단의 전압값과 센서 저항(130)의 저항값을 확인하여 배터리(110)의 충방전 전류를 검출할 수 있다. 따라서, 상기 센서 저항(130)은 배터리(110)의 충전 전류 또는 방전 전류에 대한 정보를 전류 검출부(170)에 전달하는 역할을 한다.
상기 배터리 관리 시스템(140)은 충방전 제어부(150), 전압 검출부(160), 전류 검출부(170), 모드 수신부(180) 및 메인 제어부(MCU: Main Control Unit)(180)를 포함한다.
상기 충방전 제어부(150)는 상기 충전 소자(121) 및 방전 소자(122)와 연결되어 있으며, 메인 제어부(190)의 제어에 의해 충전 소자(121) 및 방전 소자(122)를 동작시킨다. 예를 들어, 팩 플러스 단자(P+) 및 팩 마이너스 단자(P-)에 외부 전원이 연결될 때, 상기 충방전 제어부(150)는 메인 제어부(190)의 명령에 따라 충전 소자(121)를 턴온시켜 배터리(110)를 충전시킬 수 있다. 또한, 팩 플러스 단자(P+) 및 팩 마이너스 단자(P-)에 외부 전자 기기(200)가 연결될 때, 상기 충방전 제어부(150)는 메인 제어부(190)의 명령에 따라 방전 소자(122)를 턴온시켜 배터리(110)를 방전시킴으로써 외부 전자 기기(200)에 전원을 공급할 수 있다.
상기 전압 검출부(160)는 상기 배터리 셀(B1, B2, B3)들과 각각 연결되어 있으며, 배터리(110)의 전압을 검출하여 메인 제어부(190)에 전달한다. 상기 전류 검출부(170)는 상기 센서 저항(140)과 연결되어 배터리(110)의 충방전 전류를 검출하여 메인 제어부(190)에 전달한다.
상기 모드 수신부(180)는 하나의 입력 단자(181)와, 상기 입력 단자(181)에 각각 병렬로 연결된 제 1 트랜지스터(Q1), 제 2 트랜지스터(Q2) 및 제 3 트랜지스터(Q3)를 포함한다. 상기 입력 단자(181)에는 상기 외부 전자 기기(200)의 모드 선택부(210)로부터 출력된 출력 전압(Vout)이 입력되고, 상기 출력 전압(Vout)에 따라 제 1,2,3 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)가 턴온될 수 있다. 실질적으로, 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)은 각각의 모드에 연결된 저항(R1, R2, R3) 중 어느 하나와 게이트 저항(RG)에 의해 분배된 전압으로 결정될 수 있다. 즉, 상기 모드 수신부(180)는 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)을 인가 받고, 상기 출력 전압(Vout)에 따른 제 1,2,3 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)의 온/오프 정보를 메인 제어부(190)에 전달한다.
상기 제 1 트랜지스터(Q1), 제 2 트랜지스터(Q2) 및 제 3 트랜지스터(Q3)는 상기 입력 단자(181)에 각각 병렬로 연결되며, 상기 입력 단자(181)에 입력된 출력 전압(Vout)에 따라 턴온 될 수 있다.
상기 제 1 트랜지스터(Q1)는 전계 효과 트랜지스터(FET)일 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 제 1 트랜지스터(Q1)의 게이트 단자(G)에는 게이트 저항(RG)을 거쳐 입력 단자(181)가 전기적으로 연결되고, 드레인 단자(D)에는 저항을 거쳐 팩 플러스 단자(P+)가 전기적으로 연결되고, 소스 단자(S)에는 그라운드(GND)가 전기적으로 연결된다. 더불어, 게이트 단자(G)와 소스 단자(S) 사이에는 저항 및 커패시터가 병렬로 연결될 수 있다.
상기 제 2,3 트랜지스터(Q2, Q3)는 상기 제 1 트랜지스터(Q1)와 동일하다. 다만, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)의 게이트 단자(G)에는 제 1 제너 다이오드(ZD1)가 더 연결되어 있고, 제 3 트랜지스터(Q3)의 게이트 단자(G)에는 제 2 제너 다이오드(ZD2)가 더 연결되어 있다. 여기서, 상기 제 1 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압은 제 2 제너 다이오드(ZD2)의 제너 전압보다 작다. 또한, 제 3 트랜지스터(Q3)와 입력 단자(181) 사이에는 보호 회로가 더 연결될 수 있다.
더불어, 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온 되기 위한 입력 단자(181)의 전압을 제 1 기준 전압(V1)이라고 하고, 상기 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온 되기 위한 입력 단자(181)의 전압을 제 2 기준 전압(V2)이라고 하며, 상기 제 3 트랜지스터(Q3)가 턴온 되기 위한 입력 단자(181)의 전압을 제 3 기준 전압(V3)이라고 정의한다. 한편, 상기 제 2,3 트랜지스터(Q2, Q3)의 게이트 단자(G)에는 각각 제 1,2 제너 다이오드(ZD1, ZD2)가 연결되어 있으므로, 제 2,3 기준 전압(V2, V3)은 제 1 기준 전압(V1)보다 높아야 한다. 또한, 제 1 제너 다이오드(ZD1)의 제너 전압은 제 2 제너 다이오드(ZD2)의 제너 전압보다 작으므로, 제 2 기준 전압(V2)은 제 3 기준 전압(V3) 보다 작다. 즉, 제 2 기준 전압(V2)은 제 1 기준 전압(V1)보다 높고, 제 3 기준 전압(V3)은 제 2 기준 전압(V2)보다 높다(V1<V2<V3).
예를 들어, 상기 입력 단자(181)에 입력된 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)이 제 1 기준 전압(V1)보다 높고 제 2 기준 전압(V2)보다 낮으면(V1<Vout<V2), 상기 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온 된다. 이때, 제 2,3 트랜지스터(Q2, Q3)는 턴오프 상태이다. 또한, 상기 입력 단자(181)에 입력된 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)이 제 2 기준 전압(V2)보다 높고 제 3 기준 전압(V3)보다 낮으면(V2<Vout<V3), 제 1,2 트랜지스터(Q1, Q2)가 턴온 된다. 이때, 제 3 트랜지스터(Q3)는 턴오프 상태이다. 또한, 상기 입력 단자(181)에 입력된 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)이 제 3 기준 전압(V3)보다 높으면(Vout>V3), 제 1,2,3 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)가 모두 턴온 된다.
이와 같이, 상기 모드 수신부(180)는 하나의 입력 단자(181)를 통해 각각의 모드 선택 신호(즉, 각각의 모드에 따라 다른 출력 전압)를 입력 받을 수 있으므로, 회로를 간단히 하여 설계 효율을 향상시킬 수 있으며 이에 따른 비용을 절감할 수 있다.
일반적으로, 복수의 모드 선택 신호를 입력 받을 때, 각각의 모드에 따라 입력 받는 단자가 다르게 설정된다. 예를 들어, 3가지 모드가 있을 경우, 입력 받는 단자도 3개가 있어야 한다. 즉, 제 1 모드를 선택하면 제 1 입력 단자를 통해서 신호가 입력되고, 제 2 모드를 선택하면 제 2 입력 단자를 통해서 신호가 입력되며, 제 3 모드를 선택하면 제 3 입력 단자를 통해서 신호가 입력된다. 이 경우, 모드의 개수가 많아질수록 입력 단자의 개수도 함께 늘어나야 하므로, 배터리 팩의 크기가 커지고 이에 따른 비용도 증가하게 된다. 그러나, 본 발명은 모드의 개수가 많아지더라도 하나의 입력 단자(181)를 통해서 각각의 모드 선택 신호(Vout)를 입력 받을 수 있으며 선택된 모드를 구분할 수 있으므로, 배터리 팩(100)의 크기를 줄일 수 있으며 비용을 절감할 수 있다.
상기 메인 제어부(190)는 전압 검출부(160)와 전류 검출부(170)로부터 배터리(110)의 전압과 전류 정보를 전달받아, 충방전 제어부(150)에 명령을 내려 충전 소자(121) 및 방전 소자(122)의 동작을 제어한다.
또한, 상기 메인 제어부(190)는 상기 모드 수신부(180)로부터 출력된 정보를 전달받아, 상기 외부 전자 기기(200)의 모터(230)를 제어한다. 구체적으로, 상기 메인 제어부(190)는 상기 모드 수신부(180)로부터 출력된 정보에 따라, 모터(230)에 연결된 모터 스위치(220)를 온/오프 할 수 있다. 또한, 상기 메인 제어부(190)는 상기 모드 수신부(180)로부터 출력된 정보에 따라, 상기 배터리(110)로부터 외부 전자 기기(200)에 방전되는 전류량을 제어하여 모터(230)의 구동 속도를 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 메인 제어부(190)는 상기 모드 수신부(180)로부터 제 1 트랜지스터(Q1)가 턴온 상태이고 제 2,3 트랜지스터(Q2, Q3)가 오프 상태라는 정보를 수신하면(즉, 사용자가 제 1 모드를 선택한 경우), 상기 모터 스위치(220)를 오프시켜 모터(230)의 동작을 중지시킬 수 있다.
또한, 상기 메인 제어부(190)는 상기 모드 수신부(180)로부터 제 1,2 트랜지스터(Q1, Q2)가 턴온 상태이고 제 3 트랜지스터(Q3)가 오프 상태라는 정보를 수신하면(즉, 사용자가 제 2 모드를 선택한 경우), 상기 모터 스위치(220)를 턴온 시킨다. 그리고, 상기 메인 제어부(190)는 상기 모터(230)에 제 1 방전 전류가 공급되도록 상기 충방전 제어부(150)를 제어한다.
또한, 상기 메인 제어부(190)는 상기 모드 수신부(180)로부터 제 1,2,3 트랜지스터(Q1, Q2, Q3)가 모두 턴온 상태라는 정보를 수신하면(즉, 사용자가 제 3 모드를 선택한 경우), 상기 모터 스위치(220)를 턴온 시킨다. 그리고, 상기 메인 제어부(190)는 상기 모터(230)에 제 1 방전 전류보다 큰 제 2 방전 전류가 공급되도록 상기 충방전 제어부(150)를 제어한다.
도 1 내지 도 3를 참조하여, 배터리 팩과 연결된 외부 전자 기기의 동작 방법을 살펴보기로 한다.
먼저, 사용자가 모드 선택부(210)에서 제 1 모드(211)(오프 모드)를 선택하면 제 1 스위치가 턴온되어 팩 플러스 단자(P+)와 제 1 저항(R1)이 전기적으로 연결되고, 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)이 모드 수신부(180)의 입력 단자(181)로 전달된다. 여기서, 제 1 저항(R1)을 거쳐 출력되는 출력 전압(Vout)은 제 1 기준 전압(V1)보다 크고 제 2 기준 전압(V2)보다 낮은 값이다(V1<Vout<V2). 따라서, 상기 출력 전압(Vout)에 의해 모드 수신부(180)의 제 1 트랜지스터(Q1)만 턴온 되고, 이러한 정보는 메인 제어부(190)로 전달된다. 상기 메인 제어부(190)는 제 1 트랜지스터(Q1)만 턴온되었다는 정보로부터 제 1 모드(211)가 선택되었다고 판단하고, 모터 스위치(220)를 턴오프시킨다. 상기 모터 스위치(220)가 턴오프됨으로써, 모터(230)가 동작하지 않으며 외부 전자 기기(200)의 동작이 중지된다.
또한, 사용자가 모드 선택부(210)에서 제 2 모드(212)(노말 모드)를 선택하면 제 2 스위치가 턴온되어 팩 플러스 단자(P+)와 제 2 저항(R2)이 전기적으로 연결되고, 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)이 모드 수신부(180)의 입력 단자(181)로 전달된다. 여기서, 제 2 저항(R2)을 거쳐 출력되는 출력 전압(Vout)은 제 2 기준 전압(V2)보다 크고 제 3 기준 전압(V3)보다 낮은 값이다(V2<Vout<V3). 따라서, 상기 출력 전압(Vout)에 의해 모드 수신부(180)의 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온 되고, 이러한 정보는 메인 제어부(190)로 전달된다. 상기 메인 제어부(190)는 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 2 트랜지스터(Q2)가 턴온되었다는 정보로부터 제 2 모드(212)가 선택되었다고 판단하고, 모터 스위치(220)를 턴온시킨다. 또한, 상기 메인 제어부(190)는 모터(230)에 제 1 방전 전류가 공급되도록 상기 충방전 제어부(150)를 제어한다. 상기 모터 스위치(220)가 턴온되고 모터(230)에 제 1 방전 전류가 공급됨으로써, 상기 모터(230)는 제 1 회전 속도로 동작한다.
또한, 사용자가 모드 선택부(210)에서 제 3 모드(213)(터보 모드)를 선택하면 제 3 스위치가 턴온되어 팩 플러스 단자(P+)와 제 3 저항(R3)이 전기적으로 연결되고, 모드 선택부(210)의 출력 전압(Vout)이 모드 수신부(180)의 입력 단자(181)로 전달된다. 여기서, 제 3 저항(R3)을 거쳐 출력되는 출력 전압(Vout)은 제 3 기준 전압(V3)보다 큰 값이다(Vout>V3). 따라서, 상기 출력 전압(Vout)에 의해 모드 수신부(180)의 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 2 트랜지스터(Q2) 및 제 3 트랜지스터(Q3)가 모두 턴온 되고, 이러한 정보는 메인 제어부(190)로 전달된다. 상기 메인 제어부(190)는 제 1 트랜지스터(Q1)와 제 2 트랜지스터(Q2) 및 제 3 트랜지스터(Q3)가 모두 턴온되었다는 정보로부터 제 3 모드(213)가 선택되었다고 판단하고, 모터 스위치(220)를 턴온시킨다. 또한, 상기 메인 제어부(190)는 모터(230)에 제 2 방전 전류가 공급되도록 상기 충방전 제어부(150)를 제어한다. 상기 모터 스위치(220)가 턴온되고 모터(230)에 제 2 방전 전류가 공급됨으로써, 상기 모터(230)는 제 2 회전 속도로 동작한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 배터리 팩 110: 배터리
120: 충방전 소자 130: 센서 저항
140: 배터리 관리 시스템 150: 충방전 제어부
160: 전압 검출부 170: 전류 검출부
180: 모드 수신부 190: 메인 제어부
200: 외부 전자 기기 210: 모드 선택부
220: 모터 스위치 230: 모터

Claims (10)

  1. 외부 전자 기기에 장착되는 배터리 팩에 있어서,
    상기 배터리 팩은 복수의 배터리 셀로 이루어진 배터리와, 상기 배터리를 관리하는 배터리 관리 시스템을 포함하고,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호를 입력 받는 모드 수신부를 포함하고, 상기 모드 수신부는 하나의 입력 단자를 통해 복수의 신호를 입력 받는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모드 수신부는 상기 입력 단자에 각각 병렬로 연결된 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 트랜지스터와 상기 입력 단자 사이에는 제 1 제너 다이오드가 전기적으로 연결되고, 상기 제 3 트랜지스터와 상기 입력 단자 사이에는 제 2 제너 다이오드가 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 배터리 관리 시스템은 상기 모드 수신부의 정보를 입력받아 상기 배터리 및 외부 전자 기기를 제어하는 메인 제어부를 더 포함하고,
    상기 메인 제어부는 상기 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터의 온/오프 정보에 따라 상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호를 구분하여 배터리 및 외부 전자 기기를 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호가 제 1 기준 전압보다 높고 제 2 기준 전압보다 낮으면 상기 제 1 트랜지스터만 턴온 되고,
    상기 메인 제어부는 상기 외부 전자 기기의 동작을 중지시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호가 제 2 기준 전압보다 높고 제 3 기준 전압보다 낮으면 상기 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터가 턴온 되고,
    상기 메인 제어부는 상기 배터리를 방전시켜 상기 외부 전자 기기로 제 1 방전 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 외부 전자 기기에서 출력되는 신호가 제 3 기준 전압보다 높으면 상기 제 1 트랜지스터와 제 2 트랜지스터 및 제 3 트랜지스터가 턴온 되고,
    상기 메인 제어부는 상기 배터리를 방전시켜 상기 외부 전자 기기로 제 2 방전 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 전자 기기는 사용자가 동작 모드를 선택할 수 있는 모드 선택부와, 상기 배터리로부터 방전되는 전류를 공급받아 동작하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 모드 선택부는 제 1 모드 스위치와 제 1 저항으로 이루어진 제 1 모드, 제 2 모드 스위치와 제 2 저항으로 이루어진 제 2 모드 및 제 3 모드 스위치와 제 3 저항으로 이루어진 제 3 모드를 포함하고,
    상기 제 1 저항, 제 2 저항 및 제 3 저항은 서로 다른 값을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 모드 선택부의 출력 전압은 상기 모드 수신부의 입력 단자로 입력되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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