KR20180026318A - 배터리 디바이스, 전자 디바이스, 및 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법 - Google Patents

배터리 디바이스, 전자 디바이스, 및 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법 Download PDF

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KR20180026318A
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Abstract

배터리 디바이스는 적어도 하나의 배터리 셀, 관리 칩 및 버스를 포함한다. 관리 칩은 배터리 셀에 연결되며, 배터리 셀의 전압 또는 잔여 용량을 검출하고, 배터리 셀의 전압 또는 잔여 용량에 따라 배터리 디바이스의 동작 상태를 관리한다. 버스는 관리 칩에 연결된다. 관리 칩은 버스를 통해 호스트 디바이스와 통신한다.관리 칩은 또한, 배터리 셀의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않는지를 판정한다. 배터리 셀의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않을 경우, 관리 칩은 배터리 디바이스를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 보호 메커니즘을 활성화한다.

Description

배터리 디바이스, 전자 디바이스, 및 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법{BATTERY DEVICE, ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR PROTECTING A BATTERY DEVICE}
<관련 출원과의 교차 참조>
본원은 2016년 9월 2일에 출원한 대만 특허출원 제105128367호에 대해 우선권을 주장하며, 이 우선권의 전체 내용은 본 명세서에 참조문헌으로 포함된다.
<발명의 분야>
본 발명은 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 충전 이상이 발생한 경우에 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법에 관한 것이다.
정치형(stationary) 전원에 계속적으로 연결될 수 없는 전자 장치는 배터리 같은 국지형(localized) 에너지 소스를 대신 채택할 수 있다. 통신, 생산성, 오락 등에 이용하기 위한 모바일 장치의 인기의 증가는 이동성을 제공하기 위해 전자 디바이스가 배터리를 어떻게 이용할 수 있는지의 명백한 예이다. 배터리는 일회용 또는 충전식일 수 있다. 충전 방식(rechargeable solution)은 현재 기술적 개발을 위해 관심이 집중되고 있으며, 이에 여러 분야에서 충전식 배터리가 다양하게 구현되고 있다.
그러나, 충전 및 방전 양 절차 중에 열이 발생한다. 그렇기 때문에, 배터리 제조업자와 전자제품 제조업자는, 배터리 디바이스에 대한 충전 및 방전 보호 메커니즘을 설계하고, 이들 보호 메커니즘을 완성하여 사용자에게 위험할 수 있는 과열 및 대전력 소비를 방지하기 위해 대단히 노력하고 있다.
배터리 디바이스, 전자 디바이스, 및 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법이 제공된다. 배터리 디바이스의 예시적인 실시형태는, 적어도 하나의 배터리 셀, 관리 칩, 및 버스를 포함한다. 관리 칩은 배터리 셀에 연결되며, 배터리 셀의 전압 또는 잔여 용량을 검출하고, 배터리 셀의 전압 또는 잔여 용량에 따라 배터리 디바이스의 동작 상태를 관리한다. 버스는 관리 칩에 연결된다. 관리 칩은 버스를 통해 호스트 디바이스와 통신한다. 관리 칩은 또한, 배터리 셀의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않는지의 여부를 판정한다. 배터리 셀의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않을 경우, 관리 칩은 배터리 디바이스를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 보호 메커니즘을 활성화한다.
전자 디바이스의 예시적인 실시형태는 배터리 디바이스, 충전-방전 칩, 및 마이크로프로세서를 포함한다. 충전-방전 칩은 배터리 디바이스에 연결되며, 배터리 디바이스의 충전 동작과 방전 동작을 제어한다. 마이크로프로세서는 버스를 통해 배터리 디바이스와 통신한다. 마이크로프로세서가, 배터리 디바이스의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않다고 판정하면, 마이크로프로세서는 배터리 디바이스를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 보호 메커니즘을 활성화한다.
배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법의 예시적인 실시형태는, 배터리 디바이스가 충전 상태에서 동작하는지를 판정하는 단계와, 배터리가 충전 상태에서 동작할 경우, 배터리 디바이스의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않는지를 판정하는 단계와, 배터리 디바이스의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않을 경우, 배터리 디바이스를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 보호 메커니즘을 활성화하는 단계를 포함한다.
상세한 설명은 첨부하는 도면을 참조하여 이하의 실시형태에서 주어진다.
본 발명은 첨부하는 도면을 참조하여 후속의 상세한 설명 및 예를 살펴봄으로써 더욱 충분하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 디바이스의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 디바이스의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법의 흐름도를 보여준다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법의 흐름도를 보여준다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법의 흐름도를 보여준다.
이어지는 설명은 본 발명을 수행하기에 최적이라 고려되는 모드에 속한다. 이 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 예시하는 목적에서 이루어지며 제한적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 범주는 첨부하는 청구범위를 참조하여 가장 잘 정해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전자 디바이스의 블록도이다. 전자 디바이스(100)는 호스트 디바이스(110)와 배터리 디바이스(120)를 포함할 수 있다. 배터리 디바이스(120)는 전자 디바이스(100)의 전원 중 하나로서 제공되는 충전식 배터리 디바이스일 수 있다.
호스트 디바이스(110)는 적어도, 마이크로프로세서(111), 충전-방전 칩(112), 전원 선택 디바이스(113), 호스트 전력부(114), 전력 관리 디바이스(115), 및 디스플레이 디바이스(116)를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념을 명확하게 하기 위해, 도 1이 발명에 관한 요소만 도시하는 개략 블록도를 제공하는 것을 알아야 한다. 당업자라면, 전자 디바이스가 특정 기능을 제공하는 다른 요소를 반드시 포함할 수 있고, 본 발명이 도 1에 도시한 것으로 제한되지 않는다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
충전-방전 칩(112)은 배터리 디바이스(120)에 연결되며, 배터리 디바이스(120)의 충전 동작과 방전 동작을 제어한다. 충전-방전 칩(112)은, 각각, 배터리 디바이스(120)의 방전 절차 중에 배터리 디바이스(120)로부터 전력을 수신하고 배터리 디바이스(120)의 충전 절차 중에 배터리 디바이스(120)에 전력을 공급하는 방전 및 충전 회로를 제공한다. 배터리 디바이스(120)의 충전 절차 시의 전원은 외부 DC(직류)/AC(교류) 전원(50)일 수 있다.
전원 선택 디바이스(113)가 호스트 전력부(114)에 공급되는 전원을 선택한다. 예컨대, 전원 선택 디바이스(113)가 전자 디바이스(100)의 쇼켓(도 1에는 도시 생략)에 어댑터가 플러그인되어 있는 것을 검출할 경우, 전원 선택 디바이스(113)는 호스트 전력부(114)에 전력을 공급할 전원으로서 외부 DC/AC 전원(50)을 선택한다. 한편, 전원 선택 디바이스(113)가 전자 디바이스(100)의 쇼켓(도 1에는 도시 생략)에 플러그인된 어떤 어댑터도 검출하지 못할 경우, 전원 선택 디바이스(113)는 호스트 전력(114)에 전력을 공급할 전원으로서 배터리 디바이스(120)를 선택한다.
호스트 전력(114)은 동작 중에 전자 디바이스(100)가 필오로 하는 전력을 공급하도록 구성된다. 전력 관리 디바이스(115)는 호스트 전력부(114)에 연결되며, 전자 디바이스(100)의 전력을 관리한다.
마이크로프로세서(111)는 충전-방전 칩(112), 전력 관리 디바이스(115), 및 디스플레이 디바이스(116)에 연결되며 이들 디바이스의 동작을 제어한다.
일반적으로, 충전/방전 절차중에 전압, 전류, 또는 온도가 너무 높거나 너무 낮을 경우 배터리 디바이스나 호스트 디바이스를 보호하고, 불필요한 전력 소비 및 바람직하지 못한 축열로 인한 위험이 발생하는 것을 피하기 위해, 배터리 디바이스나 호스트 디바이스의 시스템에는 몇몇 기본적인 보호 메커니즘이 구축되어 있다. 그러나, 종래의 설계에서는, 배터리 용량(또는 잔여 용량)이 비정상 증가하거나 감소하는 상황에 대해 설계된 보호 메커니즘이 없다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 마이크로프로세서(111) 또는 배터리 디바이스(120)는 배터리 디바이스(120)의 충전 이상이 발생하는지의 여부를 계속해서 검출할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서, 충전 이상은 배터리 디바이스(120)의 용량(또는 잔여 용량)이 충전 상태 중에 또는 충전 절차 중에 증가하고 있지 않는 것과 같은 임의의 유형의 문제로 인한 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 충전 이상을 일으키는 문제는, 디바이스 손상, 부적절한 충전 제어, 배터리 디바이스와 호스트 디바이스 간의 통신 실패, 식별 핀 비정상 개방, 충전 보호 메커니즘 고장 등을 포함할 수 있다.
마이크로프로세서(111) 또는 배터리 디바이스(120)가, 배터리 디바이스(120)의 충전 이상이 발생한 것을 검출할 경우, 마이크로프로세서(111) 또는 배터리 디바이스(120)는, 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하고, 바람직하지 못한 축열로 인한 위험 및 불필요한 전력 소비가 발생하는 것을 피하기 위해, KCP(Keeping Capacity Protection) 메커니즘이라고 불리는 다른 보호 메커니즘을 활성화한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, KCP 메커니즘은 호스트 디바이스(110)측 및/또는 배터리 디바이스(120)측에서 구현될 수 있다. 또한, 충전 이상의 검출도 호스트 디바이스(110)측 및/또는 배터리 디바이스(120)측에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 마이크로프로세서(111)는 버스를 통해 배터리 디바이스(120)와 통신한다. 버스는 예컨대 SM(System Management) 버스일 수도 있다. 마이크로프로세서(111)는 배터리 디바이스(120)의 현재 상태에 대응하는 파라미터를 취득하기 위해 버스 상에서 전송되는 데이터에 대해 주기적으로 폴링할 수 있다. 일례로서, 배터리 디바이스(120)는, 검출된 배터리 전압, 충전/방전 전류, 배터리 온도, 만충전 용량, 잔여 용량, 경고 표시, 또는 기타에 관한 정보를, 버스를 통해 마이크로프로세서(111)에 주기적으로 전송할 수 있다. 또한, 배터리 디바이스(120)는 검출된 전압, 전류, 온도, 및 잔여 용량의 값에 기초하여 배터리 디바이스의 현재 상태를 결정하고, 대응하는 상태 플래그를 설정하며, 상태 플래그에 관한 정보를 버스를 통해 마이크로프로세서(111)에 전송할 수도 있다.
마이크로프로세서(111)는 잔여 용량 또는 상태 플래그에 따라, 배터리 디바이스(120)의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않는지를 판정할 수 있다. 예를 들면, 마이크로프로세서(111)가, 연속 폴링 시에 취득된 잔여 용량이 증가하지 않거나, 배터리 디바이스(120)의 충전 이상 플래그가 이미 설정되었다는 것을 발견하면, 마이크로프로세서(111)는 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 KCP 보호 메커니즘을 활성화할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 마이크로프로세서(111)가 KCP 보호 메커니즘을 활성화할 때에, 마이크로프로세서(111)는 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 배터리 디바이스(120)에의 전력 공급을 정지하도록 충전-방전 칩(112)을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 마이크로프로세서(111)가 KCP 보호 메커니즘을 활성화할 때에, 마이크로프로세서(111)는 호스트 디바이스(110)로부터의 수전을 정지하고 배터리 디바이스(110)를 충전 상태에서 나가게 하기 위해, 대응하는 보호 메커니즘을 버스를 통해 활성화하도록 배터리 디바이스(120)에 통지할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 마이크로프로세서(111)가 KCP 보호 메커니즘을 활성화할 때에, 마이크로프로세서(111)는 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하는 필요성을 사용자에게 통지하기 위해서, 충전 이상 경고 메시지를 표시하도록 디스플레이 디바이스(116)를 제어할 수도 있다.
사용자가 충전 이상 경고 메시지를 볼 경우에, 사용자는 예컨대 디바이스 손상, 라인 절단 등의 어떤 문제가 충전 이상을 일으키고 있는지를 확인할 수 있다. 문제를 찾을 경우, 사용자는 수리하거나 고칠 수 있다. 문제가 해결되면, 사용자는 KCP 메커니즘을 해제하거나 정지시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, KCP 메커니즘을 해제 또는 정지시키는 방법은, 배터리 디바이스를 플러그인 해제한 다음 플러그인하기, 어댑터를 플러그인 해제한 다음 플러그인하기, 전원키를 미리 정해진 시간 동안 터치하기(예컨대, 길게 누르기) 또는 KCP 메커니즘을 해제 또는 정지시키기 위한 임의의 미리 정해진 핫키 터치하기, 또는 배터리 디바이스(120)를 방전 상태에서 동작시키기를 포함할 수 있으나, 이들에 한정되지는 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 디바이스의 블록도이다. 배터리 디바이스(120)는 도시하는 바와 같이 배터리 셀(Cell_1, Cell_2, Cell_3, 및 Cell_4) 등의 하나 이상의 배터리 셀과, 1차 관리 관리 칩(121), 2차 관리 칩(122), 충전 스위치(123), 방전 스위치(124), 보호 디바이스(125), 및 감지 레지스터(126)를 포함할 수 있다.
본 발명의 개념을 명확하게 하기 위해, 도 2가 발명에 관한 요소만 도시하는 개략 블록도를 제공하는 것을 알아야 한다. 당업자라면, 배터리 디바이스가 특정 기능을 제공하는 다른 요소를 반드시 포함할 수 있고, 본 발명이 도 2에 도시한 것으로 제한되지 않는다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
충전 스위치(123)와 방전 스위치(124)는 전력 라인을 통해 배터리 디바이스(120)의 포지티브 단자(P+)와 배터리 셀 사이에 연결될 수 있다. 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스(120)의 충전 및 방전 동작을 제어하기 위해 충전 스위치(123)와 방전 스위치(124)의 온 또는 오프를 제어할 수 있다. 예를 들어, 1차 관리 칩(121)이 충전 스위치(123)를 온 스위칭할 경우, 전력 라인은 포지티브 단자(P+)와 배터리 셀 사이에 접속되어 수신된 전력이 전력 라인을 통해 배터리 셀에 송전되어 저장될 수 있다. 1차 관리 칩(121)이 충전 스위치(121)를 오프 스위칭할 경우, 전력 라인과 배터리 셀 사이의 경로가 개방되어, 배터리 셀은 배터리 디바이스(120)의 포지티브 단자(P+)로부터 분리된다. 방전 스위치(124)의 제어는 충전 스위치(123)의 제어와 유사하다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 충전 스위치(123)와 방전 스위치(124)는 트랜지스터에 의해 구현될 수 있다.
충전 스위치(123)와 방전 스위치(124) 외에, 보호 디바이스(125)도 전력 라인을 통해 배터리 디바이스(120)의 포지티브 단자(P+)와 배터리 셀 사이에 2차 방어선으로서 연결될 수 있다. 예를 들면, 충전 스위치(123)나 방전 스위치(124)의 제어가 실패할 경우, 2차 관리 칩(122)은 전력 라인과 배터티 셀 사이의 접속을 끊도록 보호 디바이스(125)를 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 보호 디바이스(124)는 퓨즈로 구현될 수도 있다.
감지 레지스터(126)는 전력 라인을 통해 배터리 디바이스(120)의 네거티브 단자(P-)와 배터리 셀 사이에 연결되며, 배터리 디바이스(120)의 충전/방전 전류량을 검출할 수 있다. 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스의 내부 소자에 연결되어 배터리 디바이스(120)의 전압, 충전/방전 전류, 온도, 잔여 용량, 또는 기타 파라미터를 검출하고, 검출된 파라미터에 따라 배터리 디바이스(120)의 동작 상태를 관리한다. 1차 관리 칩(121)은 SM 버스의 클록 핀(SMBus_Clock)과 데이터 핀(SMBus_Data) 등의 버스에도 연결되며, 그 버스를 통해 호스트 디바이스(110)와 통신한다.
또한, 1차 관리 칩(121)은 도시하는 식별 핀(Battery_ID 및 System_ID) 등의 식별 핀에도 연결된다. 식별 핀(Battery_ID)은 배터리 디바이스(120)를 식별하기 위해 호스트 디바이스(110)에 제공되고, 식별 핀(System_ID)은 호스트 디바이스(110)를 식별하기 위해 배터리 디바이스(120)에 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스(120)가 충전 상태에서 동작할 때에 충전 이상이 발생하는지를 계속해서 검출할 수 있다. 예를 들면, 1차 관리 칩(121)이, 연속 폴링 또는 산출 시에 취득된 잔여 용량이 증가하지 않는다고 검출할 경우, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 KCP 메커니즘을 활성화할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 1차 관리 칩(121)이 KCP 메커니즘을 활성화할 경우, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하기 위해, 버스를 통해, 충전 상태에서 배터리 디바이스(120)에 전력을 공급하는 호스트 디바이스(110)에, 전력 공급을 정지할 것을 요청할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 1차 관리 칩(121)이 KCP 메커니즘을 활성화할 경우, 1차 관리 칩(121)은 전력 라인과 배터리 셀 사이의 경로를 개방하기 위해 충전 스위치(123)를 오프 스위칭할 수도 있다. 배터리 디바이스(120)는 호스트 디바이스(110)로부터의 수전을 정지한 다음 충전 상태에서 나간다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 1차 관리 칩(121)이 KCP 메커니즘을 활성화할 경우, 1차 관리 칩(121)은 호스트 디바이스(110)에 충전 이상을 통지하기 위해 충전 이상 플래그를 설정할 수도 있다. 호스트 디바이스(110)의 마이크로프로세서(120)는 배터리 디바이스(120)가 충전 이상 플래그를 설정한 것을 검출하면, 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하는 필요성을 사용자에게 통지하기 위해서, 충전 이상 경고 메시지를 표시하도록 디스플레이 디바이스(116)를 제어할 수 있다. 또한, 마이크로프로세서(111)는 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 전술한 바와 같이 호스트 디바이스(110)측에서 대응하는 KCP 메커니즘을 활성화하기도 한다.
사용자가 충전 이상 경고 메시지를 볼 경우에, 사용자는, 예컨대 디바이스 손상, 라인 절단 등의 어떤 문제가 충전 이상을 일으키고 있는지를 확인할 수 있다. 문제를 찾으면, 사용자는 수리하거나 고칠 수 있다. 문제가 해결될 경우, 사용자는 KCP 메커니즘을 해제 또는 정지시킬 수 있고 그에 따라 충전 이상 플래그가 리셋될 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, KCP 메커니즘을 해제 또는 정지시키는 방법은, 배터리 디바이스를 플러그인 해제한 다음 플러그인하기, 어댑터를 플러그인 해제한 다음 플러그인하기, 전원키를 미리 정해진 시간 동안 터치하기(예컨대, 길게 누르기) 또는 KCP 메커니즘을 해제 또는 정지시키기 위한 임의의 미리 정해진 핫키 터치하기, 또는 배터리 디바이스(120)를 방전 상태에서 동작시키기를 포함할 수 있으나, 이들에 한정되지는 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법의 흐름도를 보여준다. 도 3에 도시하는 흐름도는 배터리 디바이스와 호스트 디바이스를 포함하는 전자 디바이스의 관점에서 기술된다. 맨처음, 배터리 디바이스가 충전 상태에서 동작하는지가 판정된다(단계 S302). 그렇지 않다면, KCP 메커니즘을 활성화할 필요가 없다. 그렇다면, 배터리 디바이스의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않는지가 판정된다(단계 S304). 그렇지 않다면, KCP 메커니즘을 활성화할 필요가 없다. 그렇다면, 배터리 디바이스를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 KCP 메커니즘이 활성화된다(단계 S306).
도 4a와 도 4b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법의 흐름도를 보여준다. 도 4a와 도 4b에 도시하는 흐름도는 호스트 디바이스의 관점에서 기술되며, 여기서 호스트 디바이스는 도 1에 도시하는 바와 같이 배터리 디바이스에 연결될 수 있다. 맨처음, 호스트 디바이스는 외부 전력을 공급하는 임의의 디바이스가 플러그인되었는지를 판정한다(단계 S402). 그렇지 않다면, 배터리는 방전 상태에서 동작된다고 판정된다(단계 S404). 그렇다면, 배터리는 충전 상태에서 동작된다고 판정된다(단계 S406).
다음으로, 호스트 디바이스는 충전 전류가 제로보다 큰지를 판정한다(단계 S408). 예컨대, 충전-방전 칩(112)에 의해 공급되는 충전 전류가 제로보다 큰지를 판정한다. 충전 전류가 제로보다 크지 않다면, 배터리 디바이스는 방전 상태에서 동작된다고 판정된다(단계 S404). 충전 전류가 제로보다 크다면, 호스트 디바이스는 또한 배터리 디바이스의 현재 파라미터에 대해 폴링할 수 있다(단계 S410). 예를 들면, 호스트 디바이스는 배터리 디바이스의 현재 상태와 파라미터를 알기 위해 버스 상에서 전송되는 데이터에 대해 폴링할 수 있다.
다음으로, 호스트 디바이스는 전압, 전류, 또는 온도 이상에 관한 임의의 플래그가 설정되어 있는지를 판정한다(단계 S412). 그렇다면, 호스트 디바이스는 정상 배터리 보호 메커니즘을 활성화한다(단계 S414). 그렇지 않다면, 호스트 디바이스는 배터리 디바이스의 용량도 검출하고(단계 S416), 용량이 증가하고 있는지를 판정한다(단계 S418). 예를 들면, 호스트 디바이스는 배터리 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있는지를 판정하기 위해 배터리 용량에 관한 대응하는 파라미터의 값을 확인할 수 있다. 또한, 호스트 디바이스는 배터리 전압/전류에 관한 대응하는 파라미터의 값도 확인하고, 배터리 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있는지를 판정하기 위해 배터리 전압이 상승하고 있는지 또는 배터리 전류가 0 amp인지를 판정할 수 있다.
그렇지 않다면, 전술한 KCP 메커니즘이 활성화된다(단계 S420). 그렇다면, 호스트 디바이스는 배터리 디바이스가 완전 충전되어 만충전 상태에 있는지도 판정한다(단계 S422). 그렇다면, 충전 절차가 완료된다. 그렇지 않다면, 그 절차는 배터리 디바이스의 상태를 계속해서 모니터링하기 위해 단계 S406으로 되돌아간다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시형태에 따른 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법의 흐름도를 보여준다. 도 5a와 도 5b에 도시하는 흐름도는 배터리 디바이스의 관점에서 기술된다. 맨처음, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스가 외부 전원으로부터 수전하는지를 판정한다(단계 S502). 그렇지 않다면, 배터리 디바이스는 현재 방전 상태에서 동작한다(단계 S504). 그렇다면, 배터리 디바이스는 현재 충전 상태에서 동작한다(단계 S506).
다음으로, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스가 호스트 디바이스와 정상으로 통신할 수 있는지를 판정한다(단계 S508). 그렇지 않다면, 배터리 디바이스는 이상으로 판정된다(단계 S510). 그렇다면, 배터리 디바이스는 정상으로 판정된다(단계 S510).
다음으로, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스가 만충전되는지를 판정한다(단계 S508). 일례로, 만충전 범위는 만충전 용량(또는 배터리 디바이스의 최고 용량)의 95%~100%로서 정의될 수 있다. 1차 관리 칩(121)이, 배터리 디바이스의 현재 용량이 만충전 범위 내에 있다고 판정하면, 배터리 디바이스는 완전 충전되어 만충전 상태에 진입한 것으로 결정된다(단계 S516). 이런 식으로, KCP 메커니즘이 활성화되지 않는다.
그렇지 않다면, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스가 완전 방전되는지도 판정한다(단계 S518). 일례로, 완전 방전 범위는 만충전 용량(또는 배터리 디바이스의 최고 용량)의 0%~10%로서 정의될 수 있다. 1차 관리 칩(121)이, 배터리 디바이스의 현재 용량이 완전 방전 범위 내에 있다고 판정하면, 배터리 디바이스는 완전 방전되어 완전 방전 상태에 진입한 것으로 결정된다(단계 S520). 이런 식으로, KCP 메커니즘이 활성화되지 않는다.
만충전 및 완전 방전 상태에 대해 일부 보호 메커니즘이 설계될 수도 있음을 알아야 한다.
배터리 디바이스가 완전 방전되지 않을 경우, 1차 관리 칩(121)은 현재 배터리 전압이 적절한 전압 범위 내에 있는지도 판정한다(단계 S522). 예컨대, 적절한 전압 범위는 배터리 디바이스의 표준에 따라 전압 V1과 V2 사이로서 정의될 수 있다. 그렇지 않다면, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스의 전압이 너무 높거나 너무 낮다고 판정한다(단계 S524). 너무 높거나 너무 낮은 전압 조건에 대해 일부 보호 메커니즘이 설계될 수도 있음을 알아야 한다.
현재 배터리 전압이 적절한 전압 범위 내에 있다면, 1차 관리 칩(121)은 배터리 용량이 증가하는지도 판정한다(단계 S526). 일례로, 1차 관리 칩(121)은 현재 배터리 용량을 검출 또는 산출함으로써 배터리 정전 용량의 증가 여부를 판정할 수 있다. 또한, 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스의 전압/전류를 검출 또는 산출하여 배터리 전압이 상승하는지 또는 배터리 전류가 0 amp인지를 판정함으로써 배터리 용량의 증가 여부를 판정할 수 있다.
그렇다면, 그 절차는 배터리 디바이스의 상태를 계속해서 모니터링하기 위해 단계 S512로 되돌아간다. 그렇지 않다면, 1차 관리 칩(121)은 미리 정해진 시간 간격 동안 용량이 증가하고 있지 않는지도 판정한다(단계 S528). 그렇지 않다면, 그 절차는 배터리 디바이스의 상태를 계속해서 모니터링하기 위해 단계 S512로 되돌아간다. 그렇다면, 전술한 KCP 메커니즘이 활성화된다(단계 S530).
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 단계 S528의 미리 정해진 시간 간격은 합리적인 시간 간격으로서 설계될 수 있다. 예를 들면, 미리 정해진 시간 간격의 길이는 시스템의 동작 속도에 기초하여 수초 또는 수분으로서 설계될 수 있다. 미리 정해진 시간 간격 동안 용량이 증가하고 있지 않다면, 충전 이상이 발생하여 전술한 KCP 메커니즘이 활성화되어야 하는 것을 의미한다.
전술한 바와 같이, 종래의 설계에서는 배터리 용량(또는 잔여 용량)이 비정상으로 증가/감소하는 것에 설계된 보호 메커니즘이 없다. 본 발명의 실시형태에서는, 마이크로프로세서(111) 또는 배터리 디바이스(120)의 1차 관리 칩(121)은 배터리 디바이스의 배터리 용량(또는 잔여 용량)이 충전 상태에서 정상으로 증가하지 않아 충전 이상을 일으키지는지를 계속해서 모니터링할 수 있다.
배터리 디바이스(120)의 충전 이상이 검출될 경우, 불필요한 전력 소비 및 바람직하지 않은 축열로 인한 위험이 발생하지 않도록, 전술한 KCP 메커니즘은 배터리 디바이스(120)를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 활성화될 수 있고 사용자에게 충전 이상 상태를 통지할 수 있다.
또한, 전술한 KCP 메커니즘은 종래의 보호 메커니즘과 공존할 수도 있다. 예컨대, KCP 메커니즘은 종래의 보호 메커니즘에 앞서 활성화될 수 있는 제1 방어선으로서 설계될 수도 있다. 또한, KCP 메커니즘은 종래의 보호 메커니즘의 고장으로 인해 충전 이상이 발생하는지를 계속해서 검출하기 위해, 종래의 보호 메커니즘이 활성화된 이후에 제2 방어선으로도 설계될 수 있다. 또한, 도 4a와 도 4b, 및 도 5a와 도 5b의 예시적인 흐름도에 나타낸 바와 같이, KCP 메커니즘을 트리거하는 용량 이상 검출은 종래의 보호 메커니즘을 트리거하는 이상 이벤트의 검출과 병행하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시형태는 여러가지 방식으로 구현될 수 있다. 예컨대, 실시형태는 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 전술한 기능을 수행하는 임의의 구성요소나 구성요소의 집합은 전술한 기능을 제어하는 하나 이상의 프로세서로서 일반적으로 간주될 수 있음이 이해되어야 한다. 하나 이상의 프로세서는 전술한 기능을 수행하기 위해 전용 하드웨어, 또는 마이크로코드나 소프트웨어를 이용하여 프로그래밍되는 범용 하드웨어 등의 여러 방식으로 구현될 수도 있다.
예시적으로 그리고 바람직한 실시형태의 견지에서 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 그렇게 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어나는 일 없이 다양한 변경 및 변형을 행할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 이어지는 청구범위 및 그 균등물에 의해 정해지고 보호받아야 한다.

Claims (10)

  1. 배터리 디바이스에 있어서,
    적어도 하나의 배터리 셀과,
    상기 배터리 셀에 연결되며, 상기 배터리 셀의 전압 또는 잔여 용량을 검출하고, 상기 배터리 셀의 전압 또는 잔여 용량에 따라 상기 배터리 디바이스의 동작 상태를 관리하는 관리 칩과,
    상기 관리 칩에 연결되는 버스
    를 포함하고,
    상기 관리 칩은 상기 버스를 통해 호스트 디바이스와 통신하며,
    상기 관리 칩은 또한, 상기 배터리 셀의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않는지를 판정하고, 상기 배터리 셀의 잔여 용량이 상기 충전 상태 중에 증가하고 있지 않을 경우, 상기 관리 칩은 상기 배터리 디바이스를 상기 충전 상태에서 나가게 하기 위해 보호 메커니즘을 활성화하는 것인 배터리 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관리 칩은 상기 보호 메커니즘을 활성화하고, 상기 관리 칩은 상기 버스를 통해, 상기 충전 상태에서 상기 배터리 디바이스에 전력을 공급하는 호스트 디바이스에, 전력 공급을 정지할 것을 요청하는 것인 배터리 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    송전용 전력 라인과 상기 배터리 셀 사이에 연결되는 충전 스위치를 더 포함하고,
    상기 관리 칩이 상기 보호 메커니즘을 활성화할 경우, 상기 관리 칩은 상기 전력 라인과 상기 배터리 셀 사이의 경로를 개방하기 위해 상기 충전 스위치를 오프 스위칭하는 것인 배터리 디바이스.
  4. 전자 디바이스에 있어서,
    배터리 디바이스와,
    상기 배터리 디바이스에 연결되며, 상기 배터리 디바이스의 충전 동작과 방전 동작을 제어하는 충전-방전 칩과,
    버스를 통해 상기 배터리 디바이스와 통신하는 마이크로프로세서
    를 포함하고,
    상기 마이크로프로세서가, 상기 배터리 디바이스의 잔여 용량이 충전 상태 중에 증가하고 있지 않다고 판정하면, 상기 마이크로프로세서는 상기 배터리 디바이스를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 보호 메커니즘을 활성화하는 것인 전자 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 마이크로프로세서가 상기 보호 메커니즘을 활성화할 경우, 상기 마이크로프로세서는 상기 배터리 디바이스에의 전력 공급을 정지하도록 상기 충전-방전 칩을 제어하는 것인 전자 디바이스.
  6. 제4항에 있어서,
    디스플레이 디바이스를 더 포함하고,
    상기 마이크로프로세서가 상기 보호 메커니즘을 활성화할 경우, 상기 마이크로프로세서는 충전 이상 경고 메시지를 표시하도록 상기 디스플레이 디바이스를 제어하는 것인 전자 디바이스.
  7. 배터리 디바이스를 보호하기 위한 방법에 있어서,
    배터리 디바이스가 충전 상태에서 동작하는지를 판정하는 단계와,
    상기 배터리 디바이스가 충전 상태에서 동작할 경우, 상기 배터리 디바이스의 잔여 용량이 상기 충전 상태 중에 증가하고 있지 않는지를 판정하는 단계와,
    상기 배터리 셀의 잔여 용량이 상기 충전 상태 중에 증가하고 있지 않을 경우, 상기 배터리 디바이스를 충전 상태에서 나가게 하기 위해 보호 메커니즘을 활성화하는 단계
    를 포함하는 배터리 디바이스 보호 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보호 메커니즘을 활성화할 경우, 상기 배터리 디바이스에의 전력 공급을 정지하도록 호스트 디바이스를 제어하는 단계를 더 포함하는 배터리 디바이스 보호 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 보호 메커니즘을 활성화할 경우, 호스트 디바이스로부터의 수전(receiving power)을 정지하도록 상기 배터리 디바이스를 제어하는 단계를 더 포함하는 배터리 디바이스 보호 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 보호 메커니즘을 활성화할 경우, 충전 이상 경고 메시지를 표시하도록 디스플레이 디바이스를 제어하는 단계를 더 포함하는 배터리 디바이스 보호 방법.
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