KR20220028821A - 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치 - Google Patents

배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220028821A
KR20220028821A KR1020200110372A KR20200110372A KR20220028821A KR 20220028821 A KR20220028821 A KR 20220028821A KR 1020200110372 A KR1020200110372 A KR 1020200110372A KR 20200110372 A KR20200110372 A KR 20200110372A KR 20220028821 A KR20220028821 A KR 20220028821A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
voltage
external terminal
unit
resistor
Prior art date
Application number
KR1020200110372A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102501273B1 (ko
Inventor
정현철
이상구
진경필
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020200110372A priority Critical patent/KR102501273B1/ko
Priority to US17/409,980 priority patent/US11817728B2/en
Priority to JP2021139848A priority patent/JP2022041967A/ja
Publication of KR20220028821A publication Critical patent/KR20220028821A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102501273B1 publication Critical patent/KR102501273B1/ko
Priority to JP2023084798A priority patent/JP2023116500A/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0036—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using connection detecting circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16533—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application
    • G01R19/16538—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies
    • G01R19/16542—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values characterised by the application in AC or DC supplies for batteries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

실시 예에 따른 배터리 보호 회로는, 외부 단자에 전압이 입력되는 경우 웨이크업 신호를 출력하는 검출 회로부, 검출 회로부로부터 웨이크업 신호를 수신하는 경우, 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부, 그리고 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함한다.

Description

배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치{BATTERY PROTECTION CIRCUIT AND BATTERY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 개시는 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 충방전이 가능한 2차 전지는 회로와 합쳐져서 배터리 팩을 구성하며, 배터리 팩의 외부 단자를 통해 충전과 방전이 이루어진다. 배터리 팩의 외부 단자를 통해 외부 전원이 연결되면, 외부 단자와 충방전 회로를 통해 공급되는 외부 전원에 의해 배터리 셀이 충전되며, 외부 단자와 부하가 연결되면, 배터리 셀의 전원이 충방전 회로와 외부 단자를 통해 부하에 공급되는 동작이 일어난다.
한편, 최근에는 배터리 팩의 상태를 슬립 모드(sleep mode)와 웨이크업 모드(wake up mode)로 구분하여 배터리 팩을 보다 효율적으로 관리하는 방안이 사용되고 있다. 예를 들어, 배터리 팩의 사용 중에는 배터리 팩을 웨이크업 모드에 두어 정상적인 상태로 동작되도록 하다가, 배터리 팩이나 그러한 배터리 팩이 장착된 장치가 소정 시간 이상 사용되지 않는 경우 배터리 팩을 슬립 모드에 두어, 배터리 팩에 대한 에너지 소모가 감소될 수 있도록 한다.
그러나, 다른 주변 노이즈 등으로 인하여 배터리 관리 시스템의 프로세서가 원치않게 웨이크업되면, 에너지 소모가 더 증가하며 배터리가 방전될 위험이 더 높아진다는 문제점이 있다.
실시 예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 배터리 팩에 저전압 또는 노이즈가 연결된 경우에 배터리 팩이 웨이크업되는 것을 방지하기 위한 보호 회로를 포함하는 배터리 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 배터리 보호 회로는, 외부 단자에 전압이 입력되는 경우 웨이크업 신호를 출력하는 검출 회로부, 검출 회로부로부터 웨이크업 신호를 수신하는 경우, 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부, 그리고 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함한다.
제어부는, 검출 회로부로부터 웨이크업 신호를 수신하지 않는 경우, 스위칭부는 개방되어 있도록, 스위칭 제어 신호를 출력하지 않을 수 있다.
검출 회로부는 외부 단자와 그라운드 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항, 제2 저항, 및 제2 다이오드, 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 노드와 외부 단자 사이에 연결된 제1 다이오드, 외부 단자와 제어부 사이에 연결되고 노드의 전압으로 제어되는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
트랜지스터는, 제1 저항과 제2 저항 사이 노드의 전압이 트랜지스터의 항복 전압보다 높은 경우에 제어부에 웨이크업 신호를 전달할 수 있다.
트랜지스터는, 제1 저항과 제2 저항 사이 노드의 전압이 트랜지스터의 항복 전압보다 낮은 경우에 제어부에 웨이크업 신호를 전달하지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 보호하는 방법은, 검출 회로부가, 외부 단자로부터 전압이 입력되면 웨이크업 신호를 출력하는 단계, 제어부가, 검출 회로로부터 웨이크업 신호를 수신하면 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계, 그리고 스위칭부가, 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 제어하는 단계를 포함한다.
제어부가, 검출 회로로부터 웨이크업 신호를 수신하지 않으면, 스위칭부가 개방되어 있도록 스위칭 제어 신호를 출력하지 않는 단계를 더 포함할 수 있다.
검출 회로부는 외부 단자와 그라운드 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항, 제2 저항, 및 제2 다이오드, 제1 저항과 제2 저항 사이의 노드와 외부 단자 사이에 연결된 제1 다이오드, 외부 단자와 제어부 사이에 연결되고 노드의 전압으로 제어되는 트랜지스터를 포함할 수 있다.
검출 회로부가, 외부 단자로부터 전압이 입력되면 웨이크업 신호를 출력하는 단계는, 트랜지스터가, 제1 저항과 제2 저항 사이 노드의 전압이 트랜지스터의 항복 전압보다 높은 경우에 웨이크업 신호를 출력하는 단계일 수 있다.
제어부가, 검출 회로로부터 웨이크업 신호를 수신하지 않으면, 스위칭부가 개방되어 있도록 스위칭 제어 신호를 출력하지 않는 단계는, 트랜지스터가, 제1 저항과 제2 저항 사이 노드의 전압이 트랜지스터의 항복 전압보다 낮은 경우에 웨이크업 신호를 출력하지 않는 단계일 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 장치는, 배터리 모듈, 배터리 모듈에 외부 장치를 연결하기 위한 외부 단자, 그리고 보호 회로를 포함하고, 보호 회로는, 외부 단자에 전압이 입력되는 경우 웨이크업 신호를 출력하는 검출 회로부, 검출 회로부로부터 웨이크업 신호를 수신하는 경우, 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부, 그리고 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함한다.
실시 예에 따른 배터리 장치는 배터리 모듈에 대한 에너지 소모를 감소시킬 수 있다.
실시 예에 따른 배터리 장치는 노이즈 등으로 인한 저전압이 입력되는 경우에 배터리 장치가 웨이크업되지 않도록 하여 전류가 흐르는 것을 방지함으로써 안정성 확보를 할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 충방전 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 장치의 과전압 충전 보호부 및 저전압 검출 회로부를 개략적으로 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 충방전 시스템(1)을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 충방전 시스템(1)은 배터리 장치(10) 및 외부 장치(20)를 포함한다.
배터리 장치(10)는 외부 장치(20)에 전기적으로 연결될 수 있는 구조를 가진다. 외부 장치(20)가 충전기인 경우, 배터리 장치(10)는 충전기(20)를 통해 외부 전력을 공급받아 충전된다. 외부 장치(20)가 부하인 경우, 배터리 장치(10)는 부하(20)로 전력을 공급하는 전원으로 동작하여 방전된다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 장치(10)를 도시한 도면이다.
배터리 장치(10)는 배터리 모듈(100), 외부 단자(200), 및 보호 회로(300)를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(100)은 복수의 배터리 셀(도시하지 않음)을 포함한다. 어떤 실시예에서, 배터리 셀은 충전 가능한 2차 전지일 수 있다. 소정 개수의 배터리 셀이 직렬 연결되어 배터리 모듈을 구성할 수 있다.
외부 단자(200)는 외부 장치(20)가 배터리 장치(10)에 연결되기 위한 단자이다.
보호 회로(300)는 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 사이의 연결을 제어하기 위한 회로이다. 보호 회로(300)는 외부 단자(200)에 과전압 충전기가 연결되는 경우에 배터리 모듈(100)이 충전되는 것을 차단하여 과충전 전류가 흐르는 것을 방지한다. 또한, 보호 회로(300)는 외부 단자(200)에 저전압 부하가 연결되는 경우에 배터리 모듈(100)로부터 전류가 출력되는 것을 차단할 수도 있다.
보호 회로(300)는 제어부(310), 과전압 충전 보호부(330), 저전압 검출 회로부(350), 및 스위칭부(370)를 포함할 수 있다.
제어부(310)는 배터리 장치(10)의 상태를 점검하기 위한 기본적인 데이터를 획득하여 배터리의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(310)는 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 간의 연결을 제어하여 배터리 모듈(100)의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(310)는 스위칭부(370)를 제어하는 신호를 출력할 수 있다.
과전압 충전 보호부(330)는 외부 단자(200)에 과전압 충전기가 연결되는 경우에 배터리 모듈(100)의 안전성을 확보하기 위해 스위칭부(370)를 오프시킴으로써 배터리 모듈(10)과 외부 단자(200)의 연결을 해제할 수 있다.
과전압 충전 보호부(330)는 전압 분배부(331) 및 로직부(333)를 포함할 수 있다.
전압 분배부(331)는 일단이 외부 단자(200)의 양극 단자(+)에 연결되고 타단이 외부 단자(200)의 음극 단자(-)에 연결된다. 전압 분배부(331)는 외부 단자(200)에 입력된 전압을 미리 정해진 비율로 분배하여 제어부(310) 및 로직부(333)에 분배된 전압을 전달한다.
제어부(310)는 전압 분배부(331)로부터 전달받은 전압을 내부에 설정된 과전압 레벨 전압값과 비교하여 과전압 판단 신호(S1)를 로직부(333)에 출력할 수 있다. 분배된 전압이 과전압 레벨 전압값 이상이면, 과전압 판단 신호(S1)는 디세이블 신호일 수 있다. 분배된 전압이 과전압 레벨 전압값 미만이면, 과전압 판단 신호(S1)는 이네이블 신호일 수 있다. 이하에서는, 설명의 용이함을 위해 이네이블 신호는 하이 레벨의 신호("1")이고, 디세이블 신호는 로우 레벨의 신호("0")인 것으로 가정하여 기술한다.
또한, 제어부(310)에는, 배터리 모듈(100)의 종류에 따라 전용 충전기에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈의 전용 충전기가 전압을 인가하는 방식에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 제어부(310)는, 일정한 타임 시퀀스에 따라 전압 분배부(331)로부터 전압이 입력되는 경우에 입력된 전압의 타임 시퀀스가 배터리 모듈(100)의 전용 충전기의 타임 시퀀스와 동일한지 판단하여 외부 단자(200)에 연결된 외부 장치(20)가 전용 충전기임을 인식한다. 이 경우, 제어부(310)는 스위칭부(370)를 온시키기 위한 스위칭 제어 신호를 스위칭부(370)에 직접 전달할 수 있다.
로직부(333)는 과전압 판단 신호 및 전압 분배부(331)로부터 분배된 전압을 입력받아 스위칭 제어 신호(S3)를 출력할 수 있다.
저전압 검출 회로부(350)는 외부 단자(200)에 노이즈 등으로 인한 저전압이 입력되는 경우, 배터리 모듈에 대해 에너지 소모를 감소시키기 위해 제어부(310)가 웨이크업되지 않도록 하여 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200)의 연결을 방지할 수 있다.
저전압 검출 회로부(350)는 검출 회로부(351)를 포함할 수 있다. 검출 회로부(351)는 미리 설정된 저전압 레벨 전압값을 기준으로 동작하는 트랜지스터(Q1)를 포함할 수 있다.
스위칭부(370)는 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 사이에 직렬 연결되어 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 사이의 전기적 연결을 제어한다. 예를 들면, 스위칭부(370)는 배터리 모듈(100)의 양극 전압이 출력되는 양극 출력 단자와 외부 장치(20)에 연결되는 양극 연결 단자(C(+)) 사이에 연결될 수 있다. 스위칭부(370)는 제어부(310)로부터 전달되는 신호 및 로직부(333)가 출력하는 스위칭 제어 신호(S3) 중 적어도 하나에 의해 제어된다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 장치의 과전압 충전 보호부(330) 및 저전압 검출 회로부(350)를 개략적으로 도시한 회로도이다.
전압 분배부(331)는 적어도 2개의 제너 다이오드(ZD3, ZD4) 및 저항(R3)을 포함할 수 있다. 적어도 2개의 제너 다이오드(ZD3, ZD4) 및 저항(R3)은 외부 단자(200)와 그라운드 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 전압 분배부(331)는 적어도 2개의 제너 다이오드(ZD3, ZD4) 및 저항(R3) 각각의 값들을 조절하여 전압이 분배되는 비율을 정할 수 있다. 전압 분배부(331)는 저항(R3)과 제너 다이오드(ZD4) 사이의 노드(N1)의 전압, 즉 일정한 비율로 분배된 전압을 로직부(333)에 전달할 수 있다.
로직부(333)는 인버터 및 AND 게이트를 포함할 수 있다.
인버터는 전압 분배부(333)로부터 분배된 전압에 따라 인버터 출력 신호(S2)를 출력한다. 인버터에 입력된 전압이 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 이상인 경우, 디세이블 신호를 출력할 수 있다. 또한, 인버터에 입력된 전압이 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 미만인 경우, 이네이블 신호를 출력할 수 있다. 이하에서는 설명의 용이함을 위해, 인버터 출력 신호(S2)의 디세이블 신호는 로우 레벨의 신호("0")이고, 이네이블 신호는 하이 레벨의 신호("1")인 것으로 가정하여 기술한다. 여기서, 제어부(310)의 과전압 판단 신호(S1)의 이네이블 신호와 인버터 출력 신호(S2)의 이네이블 신호는 동일한 레벨의 신호, 예를 들면 하이 레벨의 신호일 수 있고, 과전압 판단 신호(S1)의 디세이블 신호와 인버터 출력 신호(S2)의 디세이블 신호도 동일한 레벨의 신호, 예를 들면 로우 레벨의 신호일 수 있다.
AND 게이트는 논리곱을 수행하는 논리 소자이다. AND 게이트는 제어부(310)로부터 과전압 판단 신호(S1) 및 인버터 출력 신호(S2) 간의 논리곱을 수행하여, 스위칭 제어 신호(S3)를 출력한다. AND 게이트의 출력(S3)은 표 1과 같다.
S1 S2 S3
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
스위칭부(370)는 로직부(333)로부터 출력되는 스위칭 제어 신호(S3)에 의해 개방되거나 단락될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 제어 신호(S3)가 하이 레벨의 신호("1")면 스위칭부(370)는 단락되어 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200)를 연결할 수 있다. 반면에, 스위칭 제어 신호(S3)가 로우 레벨의 신호("0")면 스위칭부(370)는 개방되어 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200)가 연결되지 않도록 할 수 있다.
검출 회로부(351)는 적어도 2개의 제너 다이오드(ZD1, ZD2), 저항(R1, R2), 및 트랜지스터(Q1)를 포함할 수 있다. 여기서, 저항(R1), 저항(R2), 및 제너 다이오드(ZD2)는 외부 단자(200)와 그라운드 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 제너 다이오드(ZD1)는 저항(R1)과 저항(R2) 사이의 노드(N2)와 외부 단자(200) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 트랜지스터(Q1)는 외부 단자(200)와 제어부(310) 사이에 연결되고 노드(N2)의 전압으로 제어될 수 있다.
이하에서, 도 3을 참조하여 과전압 충전 보호부(330)의 동작에 대해 상세히 기술한다.
과전압 충전 보호부(330)에서, 제어부(310)의 입력 단자(input 1) 및 인버터에는 노드(N1)의 전압(Vz(ZD4))이 입력된다. Vz(ZD4)가 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 이상인 경우, 제어부(310)는 출력 단자(output 1)를 통해 로우 레벨의 과전압 판단 신호(S1)를 출력할 수 있다. Vz(ZD4)가 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 이상인 경우, 인버터 또한 로우 레벨의 인버터 출력 신호(S2)를 출력할 수 있다. 이 경우, 로직부(333)는 로우 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력할 수 있다.
노드(N1)의 전압(Vz(ZD4))이 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 미만인 경우, 제어부(310)는 출력 단자(output 1)를 통해 하이 레벨의 과전압 판단 신호(S1)를 출력할 수 있다. Vz(ZD4)가 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 미만인 경우, 인버터 또한 하이 레벨의 인버터 출력 신호(S2)를 출력할 수 있다. 이 경우, 로직부(333)는 하이 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력할 수 있다.
만일 외부 단자(200)에 입력되는 전압이 A(V)이고, A(V)≥Vz(ZD3)+Vz(ZD4)인 경우에 Vz(ZD4)는 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 이상이다. 이에 따라, 제어부(330)의 과전압 판단 신호(S1) 및 인버터 출력 신호(S2)는 모두 로우 레벨의 신호이다. 따라서, 로직부(333)는 로우 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력하므로, 스위칭부(370)는 단락되지 않는다. 만일 제어부(310)가 제대로 작동하지 않는 경우라 하더라도, 인버터 출력 신호(S2)는 로우 레벨의 신호이므로, 로직부(333)는 과전압 판단 신호(S1)와는 무관하게 로우 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력한다. 따라서, 스위칭부(370)는 단락되지 않는다.
반면에, 외부 단자(200)에 입력되는 전압이 A(V)이고, A(V)<Vz(ZD3)+Vz(ZD4)인 경우에 Vz(ZD4)는 과전압 레벨 전압값 미만이다. 이에 따라, 제어부(330)의 과전압 판단 신호(S1) 및 인버터 출력 신호(S2)는 모두 하이 레벨의 신호이다. 따라서, 로직부(333)는 하이 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력하므로, 스위칭부(370)는 단락되고, 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 사이가 연결된다.
외부 단자(200)에 배터리 모듈(100)의 전용 충전기가 연결되는 경우에, 전용 충전기는 미리 설정된 타임 시퀀스로 전압을 입력한다. 제어부(310)는 입력 단자(input 1)에 미리 설정된 타임 시퀀스로 전압이 입력되면, 외부 단자(200)에 연결된 외부 장치(20)가 전용 충전기(20)라고 인식하여, 스위칭부(370)를 온하기 위한 스위칭 제어 신호를 스위칭부(370)에 직접 전달할 수 있다. 예를 들어, 과전압 레벨 전압값 이상을 유지하는 기간과 과전압 레벨 전압값 미만을 유지하는 기간이 3회 이상 교번하여 입력되는 경우, 제어부(310)는 배터리 모듈(100)의 전용 충전기가 연결된 것으로 결정한다. 따라서, 제어부(310)는 스위칭부(370)를 온하기 위한 스위칭 제어 신호를 스위칭부(370)에 직접 전달할 수 있다.
여기서, 인버터, 제어부(310)가 과전압 상태를 검출하기 위한 임계치로 사용되는 기준 전압들은 과전압 레벨 전압값으로 동일한 기준을 가지는 것으로 기술하였으나, 기준 전압들은 서로 상이한 값을 가질 수도 있다.
이제 도 3을 참조하여 저전압 검출 회로부(350)의 동작에 대해 상세히 기술한다.
배터리 장치(10)의 외부 단자(200)에는 노이즈, 예를 들면 사람의 손에 의해 저전압이 입력될 수 있다. 이 때 입력되는 전압을 B(V)라고 하고, 검출 회로부(351)의 트랜지스터(Q1)의 항복 전압이 Vth(Q1)라고 한다. 그러면, 노드(N2)의 전압, 즉, 트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가되는 전압은 {B(V) -Vz(ZD2)} x R1 ÷ (R2+R1)이다.
트랜지스터(Q1)의 항복 전압(Vth(Q1))이 노드(N2)의 전압보다 큰 경우, 즉, 외부 단자(200)에 입력된 전압이 설정된 저전압 레벨 전압값보다 높은 경우에 트랜지스터(Q1)는 턴 온되어 외부 단자(200)로부터 제어부(310)의 입력단자(input 2)로 전류가 흐르며, 제어부(310)에 웨이크업 신호를 전달한다. 이에 따라, 제어부(310)는 외부 단자(200)에 입력된 전압(B(V))에 따라 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.
반면, 트랜지스터(Q1)의 항복 전압(Vth(Q1))이 게이트에 인가된 전압보다 작은 경우, 즉, 외부 단자(200)에 입력된 전압이 설정된 저전압 레벨 전압값보다 낮은 경우에, 트랜지스터(Q1)는 턴 온되지 않으며, 제어부(310)의 입력단자(input 2)로 웨이크업 신호가 전달되지 않고, 제어부(310)는 작동하지 않는다.
전술한 실시 예들에 따른 과전압 충전 보호부(330) 및 저전압 검출 회로부(350)는 하나의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 상에 실장되어 배터리 모듈과 결합될 수 있으며, 별개의 인쇄회로기판 상에 실장되어 배터리 모듈과 결합될 수도 있다.
본 개시에 따른 배터리 장치에 따르면, 과전압 충전기가 배터리 장치에 연결됨에 따라 흐르는 과충전 전류로부터 배터리 장치를 보호할 수 있다.
본 개시에 따른 배터리 장치에 따르면, 배터리 관리 시스템이 작동을 하지 않는 경우에도 과충전 전류로부터 배터리 장치를 보호할 수 있다.
본 개시에 따른 배터리 장치에 따르면, 별도의 단자 없이도 전용 충전기를 인식할 수 있어서, 추가적인 회로를 제조할 필요가 없으므로 비용을 절감할 수 있다.
실시예들에 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(예를 들어, 등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 이로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 다양한 수정, 조합 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (11)

  1. 외부 단자에 전압이 입력되는 경우 웨이크업 신호를 출력하는 검출 회로부,
    상기 검출 회로부로부터 상기 웨이크업 신호를 수신하는 경우, 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부, 그리고
    상기 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함하는,
    배터리 보호 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 검출 회로부로부터 상기 웨이크업 신호를 수신하지 않는 경우, 상기 스위칭부는 개방되어 있도록, 상기 스위칭 제어 신호를 출력하지 않는,
    배터리 보호 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출 회로부는 상기 외부 단자와 그라운드 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항, 제2 저항, 및 제2 다이오드, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 노드와 상기 외부 단자 사이에 연결된 제1 다이오드, 상기 외부 단자와 상기 제어부 사이에 연결되고 상기 노드의 전압으로 제어되는 트랜지스터를 포함하는,
    배터리 보호 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 트랜지스터는, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이 노드의 전압이 상기 트랜지스터의 항복 전압보다 높은 경우에 상기 제어부에 웨이크업 신호를 전달하는,
    배터리 보호 회로.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 트랜지스터는, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이 노드의 전압이 상기 트랜지스터의 항복 전압보다 낮은 경우에 상기 제어부에 웨이크업 신호를 전달하지 않는,
    배터리 보호 회로.
  6. 검출 회로부가, 외부 단자로부터 전압이 입력되면 웨이크업 신호를 출력하는 단계,
    제어부가, 상기 검출 회로로부터 상기 웨이크업 신호를 수신하면 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계, 그리고
    스위칭부가, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 제어하는 단계를 포함하는,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 검출 회로로부터 상기 웨이크업 신호를 수신하지 않으면, 상기 스위칭부가 개방되어 있도록 상기 스위칭 제어 신호를 출력하지 않는 단계를 더 포함하는,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 검출 회로부는 상기 외부 단자와 그라운드 사이에 직렬로 연결되어 있는 제1 저항, 제2 저항, 및 제2 다이오드, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이의 노드와 상기 외부 단자 사이에 연결된 제1 다이오드, 상기 외부 단자와 상기 제어부 사이에 연결되고 상기 노드의 전압으로 제어되는 트랜지스터를 포함하는,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 검출 회로부가, 외부 단자로부터 전압이 입력되면 웨이크업 신호를 출력하는 단계는,
    상기 트랜지스터가, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이 노드의 전압이 상기 트랜지스터의 항복 전압보다 높은 경우에 웨이크업 신호를 출력하는 단계인,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부가, 상기 검출 회로로부터 상기 웨이크업 신호를 수신하지 않으면, 상기 스위칭부가 개방되어 있도록 상기 스위칭 제어 신호를 출력하지 않는 단계는,
    상기 트랜지스터가, 상기 제1 저항과 상기 제2 저항 사이 노드의 전압이 상기 트랜지스터의 항복 전압보다 낮은 경우에 웨이크업 신호를 출력하지 않는 단계인,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  11. 배터리 모듈,
    상기 배터리 모듈에 외부 장치를 연결하기 위한 외부 단자, 그리고
    보호 회로를 포함하고, 상기 보호 회로는,
    외부 단자에 전압이 입력되는 경우 웨이크업 신호를 출력하는 검출 회로부,
    상기 검출 회로부로부터 상기 웨이크업 신호를 수신하는 경우, 스위칭 제어 신호를 출력하는 제어부, 그리고
    상기 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함하는,
    배터리 장치.
KR1020200110372A 2020-08-31 2020-08-31 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치 KR102501273B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200110372A KR102501273B1 (ko) 2020-08-31 2020-08-31 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치
US17/409,980 US11817728B2 (en) 2020-08-31 2021-08-24 Battery protection circuit and battery apparatus including the same
JP2021139848A JP2022041967A (ja) 2020-08-31 2021-08-30 バッテリ保護回路およびこれを含むバッテリ装置
JP2023084798A JP2023116500A (ja) 2020-08-31 2023-05-23 バッテリ保護回路およびこれを含むバッテリ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200110372A KR102501273B1 (ko) 2020-08-31 2020-08-31 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220028821A true KR20220028821A (ko) 2022-03-08
KR102501273B1 KR102501273B1 (ko) 2023-02-16

Family

ID=80357443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200110372A KR102501273B1 (ko) 2020-08-31 2020-08-31 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11817728B2 (ko)
JP (2) JP2022041967A (ko)
KR (1) KR102501273B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102432368B1 (ko) * 2020-08-31 2022-08-11 삼성에스디아이 주식회사 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001045670A (ja) * 1999-07-30 2001-02-16 Fujitsu Ltd バッテリパック
KR20180008976A (ko) * 2016-07-15 2018-01-25 현대자동차주식회사 자동차용 배터리 과충전 방지 시스템 및 그 제어방법
KR20200028194A (ko) * 2018-09-06 2020-03-16 주식회사 엘지화학 Bms를 안정적으로 웨이크 업 시키기 위한 방법 및 그 방법이 적용된 배터리 팩
KR102093447B1 (ko) * 2019-01-10 2020-03-25 대구가톨릭대학교산학협력단 배터리 보호 시스템 및 그 보호 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5637413A (en) 1995-10-16 1997-06-10 Motorola, Inc. Overvoltage disconnect circuit for lithium ion batteries
JPH10112939A (ja) 1996-10-07 1998-04-28 Nec Corp 電源切替回路
KR100624942B1 (ko) 2004-11-29 2006-09-18 삼성에스디아이 주식회사 배터리팩
JP2007110853A (ja) 2005-10-14 2007-04-26 Mitsumi Electric Co Ltd Ａｃアダプタ、電子機器及び電源システム
TW201005460A (en) 2008-07-23 2010-02-01 Kerio Technologies Inc Safety output device for power converter and power converter having the same
KR101000870B1 (ko) 2009-05-29 2010-12-13 주호걸 전기차량용 충전기
DE102017000714A1 (de) * 2017-01-26 2018-07-26 Borgward Trademark Holdings Gmbh Verfahren, Batteriemanagementsystem und Fahrzeug für Auflade-Aufwachmodus
KR102202012B1 (ko) 2017-10-18 2021-01-11 주식회사 엘지화학 배터리팩 및 그것을 포함하는 전력 시스템
KR102256601B1 (ko) 2017-11-07 2021-06-02 주식회사 엘지에너지솔루션 Bms 웨이크업 장치, 이를 포함하는 bms 및 배터리팩

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001045670A (ja) * 1999-07-30 2001-02-16 Fujitsu Ltd バッテリパック
KR20180008976A (ko) * 2016-07-15 2018-01-25 현대자동차주식회사 자동차용 배터리 과충전 방지 시스템 및 그 제어방법
KR20200028194A (ko) * 2018-09-06 2020-03-16 주식회사 엘지화학 Bms를 안정적으로 웨이크 업 시키기 위한 방법 및 그 방법이 적용된 배터리 팩
KR102093447B1 (ko) * 2019-01-10 2020-03-25 대구가톨릭대학교산학협력단 배터리 보호 시스템 및 그 보호 방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023116500A (ja) 2023-08-22
US11817728B2 (en) 2023-11-14
US20220069608A1 (en) 2022-03-03
KR102501273B1 (ko) 2023-02-16
JP2022041967A (ja) 2022-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10714947B2 (en) Systems and methods for controlling battery current
KR101052582B1 (ko) 전원 공급 장치 회로 및 그 동작 방법
EP3576212A1 (en) Battery pack, method for managing battery pack, and vehicle comprising battery pack
US20210083504A1 (en) Power supply apparatus wake-up circuit
CN103872719A (zh) 减少静置电池耗电的方法
CN114072984B (zh) 电池管理设备
JP2023116500A (ja) バッテリ保護回路およびこれを含むバッテリ装置
US20240154186A1 (en) Low-voltage lithium battery circuitry and protection method for low-voltage lithium battery
KR102432368B1 (ko) 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치
JPH08182214A (ja) 補助バッテリの充電を制御するための回路ならびに補助バッテリの充電／放電のためおよび補助バッテリをメインバッテリから切断するための回路
CN109546743B (zh) 车载信息终端的电源控制装置和车载信息终端及车辆
CN209805473U (zh) 一种供电的控制电路及充电器
US11355938B2 (en) Charging load detection circuit
EP2795423B1 (en) Apparatus and method for managing power in a computing system
JP2003079058A (ja) 電池パック
CN214626426U (zh) 一种锂电池组自动休眠保护控制装置
CN219018791U (zh) 一种按键检测和电平检测的分时复用电路
CN213484578U (zh) 掉电保护装置
US11567549B2 (en) Reset circuit for battery management system
CN113069688B (zh) 人工耳蜗植入体供电模组
CN218829149U (zh) 一种电池保护电路
CN219999089U (zh) 一种备用电源切换电路
WO2023184067A1 (zh) 供电电路、电池管理系统、电池包和电子装置
CN115425715A (zh) 电器设备
CN116388559A (zh) 电源控制电路和fpga芯片

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant