KR20200007572A - Battery - Google Patents

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Abstract

A battery device of the present invention comprises: a battery pack including a plurality of battery cells; a case accommodating the battery pack; and a management module accommodated in the case and managing at least one of the battery cell and the battery pack. The management module may measure the remaining amount of the battery pack, make the battery cells balanced, or measure the deterioration of the battery pack.

Description

배터리 장치{BATTERY}Battery unit {BATTERY}

본 발명은 각종 기기에 기충전된 전력을 제공하는 배터리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery device for providing pre-charged power to various devices.

배터리는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로, 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온전지 등이 있다. 이 중에서 리튬이온전지는 장수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 배터리는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용될 수 있다.Batteries are rechargeable and capable of large capacity, such as nickel cadmium, nickel hydrogen and lithium ion batteries. Among these, lithium ion batteries are attracting attention as next generation power sources due to their excellent characteristics such as long life and high capacity. Among these, the lithium battery may be used as a power source for portable electronic devices with an operating voltage of 3.6 V or more, or may be used in high-power hybrid vehicles by connecting several in series.

배터리가 방전되면, 배터리의 전력을 이용 중인 전자 기기 등의 동작이 멈추게 된다. 해당 전자 기기가 실시간 방송용 카메라와 같이 지속적인 전력 공급이 요구되는 경우 커다란 문제가 될 수 있다.When the battery is discharged, the operation of the electronic device using the power of the battery is stopped. If the electronic device requires a constant power supply such as a real-time broadcasting camera, it can be a big problem.

따라서, 전력 제공 효율이 높은 배터리에 대한 요구와 함께 배터리 상태 파악에 대한 요구가 존재한다.Therefore, there is a demand for battery status grasping along with a demand for a battery having high power providing efficiency.

한국등록특허공보 제0971343호에는 온도를 보상하여 회로에 흐르는 전류를 정확히 측정할 수 있는 전류측정 장치 및 배터리팩이 나타나 있다.Korean Patent Publication No. 0971343 shows a current measuring device and a battery pack capable of accurately measuring current flowing through a circuit by compensating for temperature.

한국등록특허공보 제0971343호Korean Registered Patent Publication No. 0971343

본 발명은 전력 효율이 높고, 자가 측정이 가능한 배터리 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a battery device having high power efficiency and capable of self measurement.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.

본 발명의 배터리 장치는 복수의 배터리 셀이 포함된 배터리 팩; 상기 배터리 팩이 수납된 케이스; 상기 케이스에 수납되고, 상기 배터리 셀 및 상기 배터리 팩 중 적어도 하나를 관리하는 관리 모듈;을 포함하고, 상기 관리 모듈은 상기 배터리 팩의 잔량을 측정하거나, 상기 배터리 셀을 밸런싱시키거나, 상기 배터리 팩의 노후화를 측정할 수 있다.The battery device of the present invention includes a battery pack including a plurality of battery cells; A case accommodating the battery pack; A management module accommodated in the case and managing at least one of the battery cell and the battery pack, wherein the management module measures the remaining amount of the battery pack, balances the battery cells, or the battery pack The aging of can be measured.

본 발명의 배터리 장치는 관리 모듈을 이용해서 배터리 팩의 잔량 및 노후화를 측정할 수 있다. 관리 모듈에서 측정된 잔존 전류량 및 노후화값은 케이스에 마련된 표시부를 통해 표시될 수 있다. 따라서, 사용자는 별도의 측정 수단을 이용하지 않고도 배터리 팩의 상태를 용이하게 파악할 수 있다.The battery device of the present invention can measure the remaining amount and aging of the battery pack using the management module. The residual current amount and the aging value measured by the management module may be displayed through a display unit provided in the case. Therefore, the user can easily grasp the state of the battery pack without using a separate measuring means.

본 발명의 관리 모듈은 클록 신호, 배터리 팩의 전압값 및 전류값을 이용해서 잔존 전류량 및 노후화 정도를 정확하고 정밀하게 산출할 수 있다.The management module of the present invention can accurately and precisely calculate the amount of residual current and the degree of aging using the clock signal, the voltage value and the current value of the battery pack.

또한, 본 발명의 배터리 장치는 배터리 셀을 보호하는 보호 모듈을 구비할 수 있다. 이때, 관리 모듈은 보호 모듈로 인한 전력 효율 저하 현상이 억제되도록, 각 배터리 셀을 밸런싱할 수 있다.In addition, the battery device of the present invention may be provided with a protection module for protecting the battery cell. In this case, the management module may balance each battery cell so that the power efficiency degradation caused by the protection module is suppressed.

도 1은 본 발명의 배터리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 관리 모듈이 배터리 팩의 잔량을 측정하는 방법을 나타낸 그래프이다.
도 3은 스위칭부를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a battery device of the present invention.
2 is a graph illustrating a method for measuring the remaining amount of the battery pack by the management module of the present invention.
3 is a schematic view showing a switching unit.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms that are specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 배터리 장치를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a battery device of the present invention.

도 1에 도시된 배터리 장치(100)는 배터리 팩(110), 케이스(130), 관리 모듈(150)을 포함할 수 있다.The battery device 100 illustrated in FIG. 1 may include a battery pack 110, a case 130, and a management module 150.

배터리 팩(110)은 복수의 배터리 셀(111)을 포함할 수 있다. 배터리 셀(111)은 전력이 저장되는 최소 단위일 수 있다. 복수의 배터리 셀(111)은 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.The battery pack 110 may include a plurality of battery cells 111. The battery cell 111 may be a minimum unit in which power is stored. The plurality of battery cells 111 may be connected in series or in parallel.

케이스(130)에는 배터리 팩(110)이 수납될 수 있다. 배터리 팩(110)을 보호하기 위해 케이스(130)의 내부에는 밀폐된 공간이 형성되고, 해당 밀폐 공간에 배터리 팩(110)이 수납될 수 있다. 밀폐 공간에 수납된 배터리 팩(110)은 외부 충격 및 침수 등으로부터 보호될 수 있다. 배터리 팩(110)을 감싼 케이스(130)에는 배터리 팩(110)을 냉각시키는 방열판 등이 설치될 수 있다. 케이스(130)에는 외부 부하(외부 전기 기기)에 전기적으로 연결되는 단자부(190)가 마련될 수 있다.The battery pack 110 may be stored in the case 130. In order to protect the battery pack 110, a sealed space is formed inside the case 130, and the battery pack 110 may be stored in the sealed space. The battery pack 110 stored in the sealed space may be protected from external shock and flooding. A heat sink for cooling the battery pack 110 may be installed in the case 130 surrounding the battery pack 110. The case 130 may be provided with a terminal unit 190 electrically connected to an external load (external electric device).

케이스(130)에 가로막혀 있는 관계로 외부 수단을 이용해 배터리 팩(110)을 관리하기 어렵다. 본 발명의 관리 모듈(150)은 케이스(130)에 수납되며, 배터리 셀(111) 및 배터리 팩(110) 중 적어도 하나를 자가 관리할 수 있다.It is difficult to manage the battery pack 110 using an external means because it is blocked by the case 130. The management module 150 of the present invention is housed in the case 130 and may self-manage at least one of the battery cell 111 and the battery pack 110.

일 예로, 관리 모듈(150)은 배터리 팩(110)의 잔량(잔존 전류량)을 측정하거나, 배터리 셀(111)을 밸런싱시키거나, 배터리 팩(110)의 노후화를 측정할 수 있다. 케이스(130)에는 배터리 팩(110)의 잔량 및 배터리 팩(110)의 노후화 정보가 표시되는 표시부(180)가 마련될 수 있다. 표시부는 LCD, 발광 다이오드, LED 디스플레이 등을 포함할 수 있다.For example, the management module 150 may measure the remaining amount (remaining current amount) of the battery pack 110, balance the battery cells 111, or measure the aging of the battery pack 110. The case 130 may be provided with a display unit 180 displaying the remaining amount of the battery pack 110 and the aging information of the battery pack 110. The display unit may include an LCD, a light emitting diode, an LED display, and the like.

배터리 팩(110)의 잔량을 정확하게 측정하기 위해, 생성부(250), 전압 측정부(210), 전류 측정부(230)가 마련될 수 있다. 생성부(250), 전압 측정부(210), 전류 측정부(230)는 케이스(130) 외부에 마련되거나, 케이스(130) 내부에 마련될 수 있다. 자가 진단을 위해 생성부(250), 전압 측정부(210), 전류 측정부(230)는 관리 모듈(150)과 함께 케이스(130)에 수납되는 것이 좋다.In order to accurately measure the remaining amount of the battery pack 110, the generation unit 250, the voltage measuring unit 210, and the current measuring unit 230 may be provided. The generation unit 250, the voltage measuring unit 210, and the current measuring unit 230 may be provided outside the case 130 or may be provided inside the case 130. The generator 250, the voltage measurer 210, and the current measurer 230 may be stored in the case 130 together with the management module 150 for self diagnosis.

생성부(250)는 클록(clock) 신호를 생성하는 오실레이터 등을 포함할 수 있다. 클록 신호는 일정한 간격을 갖는 전자적 펄스를 나타낼 수 있다.The generation unit 250 may include an oscillator or the like for generating a clock signal. The clock signal may represent electronic pulses with constant intervals.

전압 측정부(210)는 배터리 팩(110)의 출력 전압(방전 전압)을 측정할 수 있다.The voltage measuring unit 210 may measure an output voltage (discharge voltage) of the battery pack 110.

전류 측정부(230)는 배터리 팩(110)의 출력 전류(방전 전류)를 측정할 수 있다.The current measuring unit 230 may measure the output current (discharge current) of the battery pack 110.

관리 모듈(150)은 클록 신호, 출력 전압, 출력 전류를 이용해서 배터리 팩(110)의 잔량을 측정할 수 있다.The management module 150 may measure the remaining amount of the battery pack 110 by using a clock signal, an output voltage, and an output current.

케이스(130)의 외면에 형성된 단자부(190)에는 충방전 단자(191), 데이터 단자(193), 클록 단자(195)가 마련될 수 있다. 이외에도 제조 업체 정보를 제공하고, 모델/부품번호를 제공하는 아이디(ID) 단자가 추가로 마련될 수 있다.The terminal unit 190 formed on the outer surface of the case 130 may be provided with a charge and discharge terminal 191, a data terminal 193, a clock terminal 195. In addition, an ID terminal for providing manufacturer information and providing a model / part number may be further provided.

충방전 단자(191)는 배터리 셀(111)을 충전하는 충전 전력을 외부 전원으로부터 공급받거나, 배터리 셀(111)에 충전된 전력을 외부 부하로 제공할 수 있다. 도면에는 충방전 단자(191)를 하나만 나타냈으나, 실제로는 양극 단자, 음극 단자를 포함해서 2개 이상 형성될 수 있다.The charge / discharge terminal 191 may receive a charging power for charging the battery cell 111 from an external power source, or may provide power charged in the battery cell 111 to an external load. Although only one charge / discharge terminal 191 is shown in the drawing, in practice, two or more may be formed including a positive terminal and a negative terminal.

데이터 단자(193)는 관리 모듈(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 관리 모듈(150)은 배터리 팩(110)의 잔량, 노후화 정도, 측정된 출력 전압값, 측정된 출력 전류값 등을 데이터 단자(193)로 제공할 수 있다.The data terminal 193 may be electrically connected to the management module 150. The management module 150 may provide the remaining amount of the battery pack 110, the degree of aging, the measured output voltage value, the measured output current value, and the like to the data terminal 193.

클록 단자(195)는 생성부(250)에 전기적으로 연결될 수 있다. 클록 단자(195)에는 생성부(250)의 클록 신호가 인가될 수 있다.The clock terminal 195 may be electrically connected to the generator 250. The clock signal of the generator 250 may be applied to the clock terminal 195.

도 2는 본 발명의 관리 모듈(150)이 배터리 팩(110)의 잔량을 측정하는 방법을 나타낸 그래프이다.2 is a graph illustrating a method in which the management module 150 of the present invention measures the remaining amount of the battery pack 110.

전류 측정부(230)는 전압 측정부(210)에 의해 측정된 출력 전압이 제1 설정값 1st로부터 제2 설정값 2nd까지 감소되는 측정 구간동안 출력 전류를 측정할 수 있다.The current measuring unit 230 may measure the output current during the measurement period in which the output voltage measured by the voltage measuring unit 210 decreases from the first set value 1st to the second set value 2nd.

관리 모듈(150)은 클록 신호를 이용해서 측정 구간의 시점 t1으로부터 종점 t2까지의 경과 시간 m을 파악할 수 있다.The management module 150 may determine the elapsed time m from the start point t1 to the end point t2 of the measurement section using the clock signal.

관리 모듈(150)은 경과 시간 m과 전류 측정부(230)에서 측정된 출력 전류를 이용해서 방전된 전류량을 산출할 수 있다.The management module 150 may calculate the amount of discharged current using the elapsed time m and the output current measured by the current measuring unit 230.

방전된 전류량은 소위, 배터리 사용량에 해당하는 것으로 그 상태 그대로 표시부(180)로 제공될 수 있다. 이 경우, 표시부(180)에는 사용량이 표시될 수 있다.The amount of discharged current corresponds to so-called battery usage and may be provided to the display unit 180 as it is. In this case, the usage amount may be displayed on the display unit 180.

관리 모듈(150)은 방전된 전류량을 총 충전 용량에서 감산해서 배터리팩의 잔량을 산출하고 표시부(180)에 제공할 수도 있다. 이 경우, 표시부(180)에는 배터리팩의 잔존 전류량이 표시될 수 있다. 클록 신호, 전압 측정값 및 전류 측정값을 모두 이용하는 관리 모듈(150)에 따르면, 1% 이내의 오차로 정밀하게 배터리 잔량(SOC)을 측정할 수 있다.The management module 150 may calculate the remaining amount of the battery pack by subtracting the discharged current amount from the total charging capacity and provide it to the display unit 180. In this case, the remaining amount of current of the battery pack may be displayed on the display unit 180. According to the management module 150 that uses the clock signal, the voltage measurement value, and the current measurement value, the battery residual amount (SOC) can be accurately measured with an error within 1%.

본 발명의 배터리 장치에는 배터리 셀(111)을 보호하는 보호 모듈(170)이 마련될 수 있다.The battery device of the present invention may be provided with a protection module 170 to protect the battery cell 111.

보호 모듈(170)은 배터리 셀(111)을 보호하기 위해 설정 이벤트가 감지되면, 보호 모드를 발동할 수 있다.The protection module 170 may activate a protection mode when a setting event is detected to protect the battery cell 111.

일 예로, 배터리 팩(110)을 급속 충전하는 경우를 가정한다. 급속 충전 기기에 단자부(190)의 충방전 단자(191)를 연결하면, 고전류, 고전압의 전력이 배터리 팩(110)으로 입력되고 배터리 팩(110)이 신속하게 충전될 수 있다. 그러나, 고전력에 의해 배터리 셀(111)이 훼손될 가능성이 높다. 배터리 셀(111)의 훼손을 방지하고 수명 감소를 억제하기 위해 보호 모듈(170)은 배터리 셀(111)의 충전 전력이 설정값을 만족하면, 배터리 팩(110)으로 입력되는 전류 또는 전압을 강제로 낮출 수 있다. 또는, 보호 모듈(170)은 배터리 셀(111)의 온도가 설정값을 만족하면, 배터리 셀(111)에 대한 충전을 중단시킬 수 있다. 또는, 보호 모듈(170)은 배터리 셀(111)이 완충되면, 배터리 셀(111)에 대한 충전 전력 공급을 중단시킬 수 있다. 또는, 보호 모듈(170)은 배터리 셀(111)의 완전 방전을 방지하기 위해, 배터리 셀(111)의 잔량이 설정 하한값을 만족하면 방전을 중단시킬 수 있다.As an example, it is assumed that the battery pack 110 is rapidly charged. When the charge / discharge terminal 191 of the terminal unit 190 is connected to the quick charging device, high current and high voltage power may be input to the battery pack 110, and the battery pack 110 may be quickly charged. However, there is a high possibility that the battery cell 111 is damaged by the high power. In order to prevent the battery cell 111 from being damaged and to reduce the lifespan, the protection module 170 forces a current or voltage input to the battery pack 110 when the charging power of the battery cell 111 satisfies a set value. Can be lowered. Alternatively, when the temperature of the battery cell 111 satisfies a set value, the protection module 170 may stop charging the battery cell 111. Alternatively, when the battery cell 111 is fully charged, the protection module 170 may stop supplying charging power to the battery cell 111. Alternatively, the protection module 170 may stop the discharge when the remaining amount of the battery cell 111 satisfies the set lower limit value in order to prevent the full discharge of the battery cell 111.

이와 같이, 충전 전력을 강제로 낮추거나, 충전 또는 방전을 중단하는 보호 모듈(170)의 동작이 보호 모드에 해당할 수 있다.As such, an operation of the protection module 170 forcibly lowering the charging power or stopping the charging or discharging may correspond to the protection mode.

이때, 보호 모듈(170)은 복수의 배터리 셀(111) 중 전압이 가장 높거나 가장 낮은 임계 배터리 셀(111)을 기준으로 보호 모드를 발동할 수 있다. 보호 모듈(170)에 의해 발동된 보호 모드는 모든 배터리 셀(111)에 공통적으로 적용될 수 있다.In this case, the protection module 170 may activate the protection mode based on the threshold battery cell 111 having the highest or lowest voltage among the plurality of battery cells 111. The protection mode triggered by the protection module 170 may be applied to all battery cells 111 in common.

이때, 각 배터리 셀(111) 간의 전압 편차로 인한 문제가 발생될 수 있다.In this case, a problem may occur due to a voltage deviation between the battery cells 111.

배터리 셀(111) 간의 전압 편차가 발생하면, 보호 모듈(170)은 방전시 가장 전압이 낮은 임계 배터리 셀(111)을 기준으로 보호 모드를 발동시킬 수 있다. 이 경우, 나머지 배터리 셀(111)은 방전 가능한 잔량이 충분함에도 불구하고, 임계 배터리 셀(111)과 함께 재충전을 받게 된다. 결국, 배터리 팩(110) 전체적으로 방전 효율성이 낮아질 수 있다.When a voltage deviation occurs between the battery cells 111, the protection module 170 may activate the protection mode based on the threshold battery cell 111 having the lowest voltage during discharge. In this case, the remaining battery cells 111 may be recharged together with the critical battery cells 111 even though the remaining amount of discharge is sufficient. As a result, the discharge efficiency of the battery pack 110 as a whole may be lowered.

또한, 보호 모듈(170)은 충전시 가장 전압이 높은 임계 배터리 셀(111)을 기준으로 보호 모드를 발동시킬 수 있다. 이 경우, 나머지 배터리 셀(111)이 100% 완충되지 못한 상태에서 충전 전력의 공급이 차단된다. 결국, 배터리 팩(110) 전체적으로 충전 효율성이 낮아질 수 있다.In addition, the protection module 170 may trigger the protection mode based on the threshold battery cell 111 having the highest voltage during charging. In this case, the supply of charging power is cut off while the remaining battery cells 111 are not 100% fully charged. As a result, the charging efficiency of the battery pack 110 as a whole may be lowered.

배터리 셀(111) 간의 전압 편차가 존재하면, 충방전 효율이 회수를 거듭할수록 저하될 수 있다. 그 결과, 충방전 주기가 점점 짧아지며, 반복된 충방전으로 인한 스트레스에 의해 배터리 셀(111)의 수명이 짧아질 수 있다.If there is a voltage deviation between the battery cells 111, the charge and discharge efficiency may decrease as the number of times repeated. As a result, the charge / discharge cycle becomes shorter, and the life of the battery cell 111 may be shortened by the stress caused by repeated charge and discharge.

본 발명의 배터리 장치에는 각 배터리 셀(111)의 전압을 측정하는 셀 측정부(270), 임계 배터리 셀(111)의 전압을 기준으로 복수의 배터리 셀(111)을 함께 보호하는 보호 모듈(170), 배터리 셀(111)의 바이패스(bypass) 여부를 스위칭하는 스위칭부(113)가 마련될 수 있다.The battery device of the present invention includes a protection module 170 that protects the plurality of battery cells 111 together based on the voltage of the cell measuring unit 270 and the threshold battery cell 111 that measure the voltage of each battery cell 111. ), A switching unit 113 for switching the bypass of the battery cell 111 may be provided.

관리 모듈(150)은 셀 측정부(270) 및 스위칭부(113)를 이용해서 복수의 배터리 셀(111)의 전압이 균일해지도록 피드백 제어할 수 있다. 관리 모듈(150)에 의한 피드백 제어에 의해 각 배터리 셀(111) 간의 전압 편차가 제거되므로, 배터리 팩(110) 전체의 충방전 효율이 개선되고 수명이 개선될 수 있다.The management module 150 may control the feedback to make the voltages of the plurality of battery cells 111 uniform by using the cell measuring unit 270 and the switching unit 113. Since the voltage deviation between the respective battery cells 111 is removed by the feedback control by the management module 150, the charging and discharging efficiency of the entire battery pack 110 may be improved and the life may be improved.

도 3은 스위칭부(113)를 나타낸 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating the switching unit 113.

관리 모듈(150)은 다른 배터리 셀(111)보다 전압이 설정값 이상으로 높은 특정 배터리 셀(111)을 파악할 수 있다.The management module 150 may identify the specific battery cell 111 whose voltage is higher than a set value higher than other battery cells 111.

배터리 셀(111)을 충전시키는 충전 전류가 공급되면, 관리 모듈(150)은 전압이 상대적으로 높은 특정 배터리 셀(111)에 대한 충전 전류의 공급을 바이패스시킬 수 있다. 바이패스로 인해 특정 배터리 셀(111)에는 충전 전류가 공급되지 않고, 다른 배터리 셀(111)에는 충전 전류가 공급된다. 그 결과, 특정 배터리 셀(111)의 전압은 다른 배터리 셀(111)의 전압과 균일해질 수 있다.When a charging current for charging the battery cell 111 is supplied, the management module 150 may bypass the supply of the charging current to the specific battery cell 111 having a relatively high voltage. Due to the bypass, the charging current is not supplied to the specific battery cell 111, and the charging current is supplied to the other battery cell 111. As a result, the voltage of the specific battery cell 111 may be uniform with the voltage of the other battery cell 111.

각 배터리 셀(111)마다 충전 전류를 공급하는 연결 라인 및 배터리 셀(111)에 대해 충전 전류를 바이패스시키는 바이패스 라인(119)이 마련될 수 있다. 스위칭부(113)는 관리 모듈(150)의 제어에 의해 연결 라인 및 바이패스 라인(119)을 충전 전류의 공급 단자에 선택적으로 연결시킬 수 있다.Each battery cell 111 may be provided with a connection line for supplying a charging current and a bypass line 119 for bypassing the charging current with respect to the battery cell 111. The switching unit 113 may selectively connect the connection line and the bypass line 119 to the supply terminal of the charging current under the control of the management module 150.

일 예로, 배터리 팩(110)을 형성하는 복수의 배터리 셀(111)은 직렬로 연결될 수 있다.For example, the plurality of battery cells 111 forming the battery pack 110 may be connected in series.

이때, 특정 배터리 셀(111) ②의 양(+) 단자는 연결 라인에 의해 이전 배터리 셀(111) ①의 음(-) 단자에 전기적으로 연결될 수 있다. 특정 배터리 셀(111) ②의 음 단자는 연결 라인에 의해 다음 배터리 셀(111) ③의 양 단자에 전기적으로 연결될 수 있다.In this case, the positive terminal of the specific battery cell 111 ② may be electrically connected to the negative terminal of the previous battery cell 111 ① by a connection line. The negative terminal of the specific battery cell 111 ② may be electrically connected to the positive terminal of the next battery cell 111 ③ by a connection line.

이때, 스위칭부(113)는 각 연결 라인의 사이에 배치될 수 있다.In this case, the switching unit 113 may be disposed between each connection line.

스위칭부(113)는 제1 단자 a, 제2 단자 b, 제3 단자 c를 포함할 수 있다.The switching unit 113 may include a first terminal a, a second terminal b, and a third terminal c.

제1 단자 a는 이전 배터리 셀(111)의 음 단자에 연결될 수 있다.The first terminal a may be connected to the negative terminal of the previous battery cell 111.

제2 단자 b는 특정 배터리 셀(111)의 양 단자에 연결될 수 있다.The second terminal b may be connected to both terminals of the specific battery cell 111.

제3 단자 c는 특정 배터리 셀(111)의 음 단자에 연결될 수 있다. 제3 단자 c와 특정 배터리 셀(111)의 음 단자를 연결하는 라인이 바이패스 라인(119)에 해당할 수 있다.The third terminal c may be connected to the negative terminal of the specific battery cell 111. The line connecting the third terminal c and the negative terminal of the specific battery cell 111 may correspond to the bypass line 119.

제1 단자 a는 관리 모듈(150)에 의해 제2 단자 b와 제3 단자 c 중 하나에 선택적으로 연결될 수 있다.The first terminal a may be selectively connected to one of the second terminal b and the third terminal c by the management module 150.

제1 단자 a가 제2 단자 b에 연결되면, 특정 배터리 셀(111)은 충전 전류를 공급받을 수 있다. 만약, 제1 단자 a가 제3 단자 c에 연결되면, 특정 배터리 셀(111)은 충전 전류를 공급받지 못하고 바이패스된다.When the first terminal a is connected to the second terminal b, the specific battery cell 111 may receive a charging current. If the first terminal a is connected to the third terminal c, the specific battery cell 111 is bypassed without receiving a charging current.

배터리 팩(110)의 노후화를 측정하기 위해, 관리 모듈(150)은 배터리 팩(110)의 초기 충전 용량을 저장할 수 있다. 이후, 배터리 팩(110)이 사용되면, 관리 모듈(150)은 지속적으로 배터리 팩(110)의 실충전 용량을 파악할 수 있다.In order to measure the aging of the battery pack 110, the management module 150 may store the initial charging capacity of the battery pack 110. Thereafter, when the battery pack 110 is used, the management module 150 may continuously determine the actual charging capacity of the battery pack 110.

관리 모듈(150)은 초기 충전 용량과 실충전 용량의 비교를 통해 배터리 팩(110)의 노후화 레벨을 산출할 수 있다.The management module 150 may calculate an aging level of the battery pack 110 by comparing the initial charging capacity with the actual charging capacity.

노후화 레벨의 산출에 생성부(250), 전압 측정부(210), 전류 측정부(230)가 이용될 수 있다.The generation unit 250, the voltage measuring unit 210, and the current measuring unit 230 may be used to calculate the aging level.

잔량 산출과 유사하게, 전류 측정부(230)는 전압 측정부(210)에 의해 측정된 출력 전압이 제1 설정값으로부터 제2 설정값까지 감소되는 측정 구간동안 출력 전류를 측정할 수 있다.Similar to the remaining amount calculation, the current measuring unit 230 may measure the output current during the measurement period in which the output voltage measured by the voltage measuring unit 210 decreases from the first set value to the second set value.

관리 모듈(150)은 클록 신호를 이용해서 경과 시간 m을 파악하고, 경과 시간 m과 전류 측정부(230)에서 측정된 출력 전류를 이용해서 방전된 전류량을 산출할 수 있다.The management module 150 may determine the elapsed time m using the clock signal, and calculate the amount of discharged current using the elapsed time m and the output current measured by the current measuring unit 230.

관리 모듈(150)은 초기 산출된 초기 전류량을 저장할 수 있다.The management module 150 may store the initial calculated initial current amount.

관리 모듈(150)은 지속적으로 배터리 팩(110)의 실전류량을 산출하며, 산출된 실전류량과 초기 전류량의 비교를 통해 배터리 팩(110)의 노후화 상태를 산출할 수 있다.The management module 150 continuously calculates an actual current amount of the battery pack 110 and calculates an aging state of the battery pack 110 by comparing the calculated actual current amount with the initial current amount.

관리 모듈(150)에 의해 산출된 노후화 상태 또는 노후화 레벨은 표시부(180)를 통해 표시되고, 사용자는 표시부(180)를 통해 배터리 장치의 교체 시점을 예측할 수 있다.The aging state or the aging level calculated by the management module 150 may be displayed on the display unit 180, and the user may predict the replacement time of the battery device through the display unit 180.

케이스(130) 내부에는 과충전 보호 회로, 과방전 보호 회로, 충전 과전류 보호 회로, 방전 과전류 보호 회로, 2차 방전 과전류 보호 회로, 단락 보호 회로, 온도 보호회로, 충전 시간 보호 회로 등이 실장될 수 있다. 해당 회로들은 케이스(130)에 수납되는 메인 보드 상에 함께 탑재될 수 있다.In the case 130, an overcharge protection circuit, an overdischarge protection circuit, a charge overcurrent protection circuit, a discharge overcurrent protection circuit, a secondary discharge overcurrent protection circuit, a short circuit protection circuit, a temperature protection circuit, a charge time protection circuit, and the like may be mounted. . The circuits may be mounted together on the main board accommodated in the case 130.

배터리 팩(110)의 출력단에 직렬로 연결된 제1 보호부(161) 및 제1 보호부(161)에 직렬로 연결된 제2 보호부(162)가 마련될 수 있다. 제2 보호부(162)는 케이스(130)에 마련된 충방전 단자(191)에 연결될 수 있다.The first protection part 161 connected in series to the output terminal of the battery pack 110 and the second protection part 162 connected in series to the first protection part 161 may be provided. The second protective part 162 may be connected to the charge / discharge terminal 191 provided in the case 130.

제1 보호부(161) 및 제2 보호부(162)는 배터리 장치를 사용하는 외부 기기(외부 부하)의 훼손을 방지하기 위한 것으로, 방전 과전류를 차단할 수 있다. 다시 말해, 제1 보호부(161) 및 제2 보호부(162)는 배터리 팩(110)의 출력 전류(방전 전류)가 설정값을 넘으면, 외부 부하에 대한 배터리 팩(110)의 방전을 차단할 수 있다.The first protection unit 161 and the second protection unit 162 are for preventing damage to an external device (external load) using a battery device, and can block a discharge overcurrent. In other words, when the output current (discharge current) of the battery pack 110 exceeds a set value, the first protection unit 161 and the second protection unit 162 may block the discharge of the battery pack 110 to the external load. Can be.

제1 보호부(161) 및 제2 보호부(162)는 배터리 팩(110)의 출력단과 충방전 단자(191) 사이에서 직렬 연결될 수 있다. 따라서, 둘 중 어느 하나가 고장나더라도, 정상 동작하는 나머지 하나에 의해 배터리 팩(110)의 방전이 차단되고, 방전 과전류로부터 외부 부하가 확실하게 보호될 수 있다.The first protection part 161 and the second protection part 162 may be connected in series between the output terminal of the battery pack 110 and the charge / discharge terminal 191. Therefore, even if either one of them fails, the discharge of the battery pack 110 is interrupted by the remaining one in normal operation, and the external load can be reliably protected from the discharge overcurrent.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments of the present invention are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the following claims.

100...배터리 장치 110...배터리 팩
111...배터리 셀 113...스위칭부
119...바이패스 라인 130...케이스
150...관리 모듈 161...제1 보호부
162...제2 보호부 170...보호 모듈
180...표시부 190...단자부
191...충방전 단자 193...데이터 단자
195...클록 단자 210...전압 측정부
230...전류 측정부 250...생성부
270...셀 측정부100 ... battery unit 110 ... battery pack
111 ... battery cell 113 ... switching part
119 ... Bypass Line 130 ... Case
150 ... Management module 161 ... First protective part
162 2nd protection part 170 ... protection module
180 ... Display section 190 ... Terminal section
191 ... Charge and discharge terminals 193 ... Data terminals
195 ... clock terminal 210 ... voltage measurement section
230 ... current measuring unit 250 ... generating unit
270 ... cell measuring unit

Claims (11)

복수의 배터리 셀이 포함된 배터리 팩;
상기 배터리 팩이 수납된 케이스;
상기 케이스에 수납되고, 상기 배터리 셀 및 상기 배터리 팩 중 적어도 하나를 관리하는 관리 모듈;을 포함하고,
상기 관리 모듈은 상기 배터리 팩의 잔량을 측정하거나, 상기 배터리 셀을 밸런싱시키거나, 상기 배터리 팩의 노후화를 측정하는 배터리 장치.
A battery pack including a plurality of battery cells;
A case accommodating the battery pack;
A management module accommodated in the case and managing at least one of the battery cell and the battery pack.
The management module measures the remaining amount of the battery pack, balances the battery cells, or measures the aging of the battery pack.
제1항에 있어서,
클록(clock) 신호를 생성하는 생성부, 상기 배터리 팩의 출력 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 배터리 팩의 출력 전류를 측정하는 전류 측정부가 마련되고,
상기 관리 모듈은 상기 클록 신호, 상기 출력 전압, 상기 출력 전류를 이용해서 상기 배터리 팩의 잔량을 측정하는 배터리 장치.
The method of claim 1,
A generator for generating a clock signal, a voltage measuring unit measuring an output voltage of the battery pack, and a current measuring unit measuring an output current of the battery pack,
And the management module measures the remaining amount of the battery pack using the clock signal, the output voltage, and the output current.
제2항에 있어서,
상기 전류 측정부는 상기 전압 측정부에 의해 측정된 상기 출력 전압이 제1 설정값으로부터 제2 설정값까지 감소되는 측정 구간동안 상기 출력 전류를 측정하며,
상기 관리 모듈은 상기 클록 신호를 이용해서 상기 측정 구간의 시점으로부터 종점까지의 경과 시간을 파악하고,
상기 관리 모듈은 상기 경과 시간과 상기 전류 측정부에서 측정된 상기 출력 전류를 이용해서 방전된 전류량을 산출하는 배터리 장치.
The method of claim 2,
The current measuring unit measures the output current during the measurement interval in which the output voltage measured by the voltage measuring unit is reduced from the first set value to the second set value,
The management module uses the clock signal to determine the elapsed time from the start point of the measurement section to the end point,
And the management module calculates the amount of discharged current using the elapsed time and the output current measured by the current measuring unit.
제1항에 있어서,
상기 배터리 셀을 보호하는 보호 모듈이 마련되고,
상기 보호 모듈은 복수의 상기 배터리 셀 중 전압이 가장 높거나 가장 낮은 임계 배터리 셀을 기준으로 보호 모드를 발동하는 배터리 장치.
The method of claim 1,
A protection module for protecting the battery cell is provided,
The protection module is configured to activate a protection mode based on a threshold battery cell having the highest or lowest voltage among a plurality of battery cells.
제1항에 있어서,
각 배터리 셀의 전압을 측정하는 셀 측정부, 임계 배터리 셀의 전압을 기준으로 복수의 상기 배터리 셀을 함께 보호하는 보호 모듈, 상기 배터리 셀의 바이패스 여부를 스위칭하는 스위칭부가 마련되고,
상기 관리 모듈은 상기 셀 측정부 및 상기 스위칭부를 이용해서 복수의 상기 배터리 셀의 전압이 균일해지도록 피드백 제어하는 배터리 장치.
The method of claim 1,
A cell measuring unit for measuring a voltage of each battery cell, a protection module for protecting the plurality of battery cells together based on the voltage of a critical battery cell, a switching unit for switching whether the battery cells are bypassed or provided;
And the management module controls feedback using the cell measuring unit and the switching unit so that voltages of the plurality of battery cells become uniform.
제1항에 있어서,
각 배터리 셀의 전압을 측정하는 셀 측정부가 마련되고,
상기 관리 모듈은 다른 배터리 셀보다 전압이 높은 특정 배터리 셀을 파악하며,
상기 배터리 셀을 충전시키는 충전 전류가 공급되면, 상기 관리 모듈은 상기 특정 배터리 셀에 대한 충전 전류의 공급을 바이패스시키는 배터리 장치.
The method of claim 1,
The cell measuring unit for measuring the voltage of each battery cell is provided,
The management module identifies a specific battery cell that has a higher voltage than other battery cells,
And when the charging current for charging the battery cell is supplied, the management module bypasses the supply of the charging current to the specific battery cell.
제1항에 있어서,
각 배터리 셀마다 충전 전류를 공급하는 연결 라인 및 상기 배터리 셀에 대해 상기 충전 전류를 바이패스시키는 바이패스 라인이 마련되고,
상기 관리 모듈의 제어에 의해 상기 연결 라인 및 상기 바이패스 라인을 상기 충전 전류가 공급된 단자에 선택적으로 연결시키는 스위칭부가 마련된 배터리 장치.
The method of claim 1,
Each battery cell is provided with a connection line for supplying a charge current and a bypass line for bypassing the charge current for the battery cell,
And a switching unit for selectively connecting the connection line and the bypass line to the terminal supplied with the charging current under the control of the management module.
제1항에 있어서,
상기 관리 모듈은 상기 배터리 팩의 초기 충전 용량을 저장하고,
상기 관리 모듈은 지속적으로 상기 배터리 팩의 실충전 용량을 파악하며,
상기 관리 모듈은 상기 초기 충전 용량과 상기 실충전 용량의 비교를 통해 상기 배터리 팩의 노후화를 산출하는 배터리 장치.
The method of claim 1,
The management module stores the initial charging capacity of the battery pack,
The management module continuously grasps the actual charge capacity of the battery pack,
The management module calculates an aging of the battery pack by comparing the initial charge capacity and the actual charge capacity.
제1항에 있어서,
클록(clock) 신호를 생성하는 생성부, 상기 배터리 팩의 출력 전압을 측정하는 전압 측정부, 상기 배터리 팩의 출력 전류를 측정하는 전류 측정부가 마련되고,
상기 전류 측정부는 상기 전압 측정부에 의해 측정된 상기 출력 전압이 제1 설정값으로부터 제2 설정값까지 감소되는 측정 구간동안 상기 출력 전류를 측정하며,
상기 관리 모듈은 상기 클록 신호를 이용해서 상기 측정 구간의 시점으로부터 종점까지의 경과 시간을 파악하고,
상기 관리 모듈은 상기 경과 시간과 상기 전류 측정부에서 측정된 상기 출력 전류를 이용해서 방전된 전류량을 산출하며,
상기 관리 모듈은 초기 산출된 초기 전류량을 저장하고,
상기 관리 모듈은 지속적으로 상기 배터리 팩의 실전류량을 산출하며, 산출된 실전류량과 상기 초기 전류량의 비교를 통해 상기 배터리 팩의 노후화를 산출하는 배터리 장치.
The method of claim 1,
A generator for generating a clock signal, a voltage measuring unit measuring an output voltage of the battery pack, and a current measuring unit measuring an output current of the battery pack,
The current measuring unit measures the output current during the measurement interval in which the output voltage measured by the voltage measuring unit is reduced from the first set value to the second set value,
The management module uses the clock signal to determine the elapsed time from the start point to the end point of the measurement section,
The management module calculates the amount of discharged current by using the elapsed time and the output current measured by the current measuring unit,
The management module stores the initial calculated initial current amount,
The management module continuously calculates the actual current amount of the battery pack, and calculates the aging of the battery pack by comparing the calculated actual current amount with the initial current amount.
제1항에 있어서,
상기 케이스에는 상기 배터리 팩의 잔량 및 상기 배터리 팩의 노후화가 표시되는 표시부가 마련된 배터리 장치.
The method of claim 1,
The case is provided with a display unit for displaying the remaining amount of the battery pack and the aging of the battery pack.
제1항에 있어서,
상기 배터리 팩의 출력단에 직렬로 연결된 제1 보호부 및 상기 제1 보호부에 직렬로 연결된 제2 보호부가 마련되고,
상기 제1 보호부 및 상기 제2 보호부는 상기 배터리 팩의 출력 전류가 설정값을 넘으면 외부 부하에 대한 상기 배터리 팩의 방전을 차단하는 배터리 장치.The method of claim 1,
A first protection part connected in series to an output terminal of the battery pack and a second protection part connected in series to the first protection part,
And the first protector and the second protector block the discharge of the battery pack to an external load when the output current of the battery pack exceeds a set value.
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