KR101156400B1 - Battery pack - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지 팩에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 마이크로 컴퓨터의 특수기능레지스터 이상시 이를 내부뿐만 아니라 외부에서도 직접 초기화시키는데 있다.The present invention relates to a battery pack, and a technical problem to be solved is to initialize it directly in the external as well as the special function register of the microcomputer.

이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 적어도 하나의 이차 전지와, 이차 전지의 전압 및 전류를 감지하고, 이를 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 AFE(Analog Front End) 보호 회로와, AFE 보호 회로로부터 이차 전지의 전압 및 전류 정보를 얻고, 또한 이차 전지의 온도를 감지하여, 이차 전지의 잔존 용량을 계산하고, 내부에 소정 설정값이 저장된 특수기능레지스터를 갖는 램이 구비된 마이크로 컴퓨터와, 마이크로 컴퓨터에 연결되어 마이크로 컴퓨터의 특수기능레지스터의 데이터 이상시 마이크로 컴퓨터를 초기화시키는 초기화부로 이루어진 전지 팩이 개시된다.To this end, the gist of the solution according to the present invention includes at least one secondary battery, an AFE (Analog Front End) protection circuit that senses the voltage and current of the secondary battery, converts it into digital data, and outputs the digital data. A microcomputer equipped with a RAM having a special function register which obtains voltage and current information of the secondary battery and senses the temperature of the secondary battery, calculates the remaining capacity of the secondary battery, and stores predetermined settings therein; Disclosed is a battery pack including an initialization unit configured to initialize a microcomputer when data of a special function register of a microcomputer is abnormal.

전지 팩, 정전기, 초기화, 마이크로 컴퓨터, AFE 보호 회로 Battery Packs, Static Electricity, Initialization, Microcomputers, AFE Protection Circuits

Description

전지 팩{Battery pack}Battery pack {Battery pack}

도 1은 본 발명에 따른 전지 팩을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a battery pack according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 전지 팩중 AFE(Analog Front End) 보호 회로, 마이크로 컴퓨터 및 초기화부의 상호 연결 관계를 도시한 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an interconnection relationship between an analog front end (AFE) protection circuit, a microcomputer, and an initialization unit of the battery pack shown in FIG. 1.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100; 본 발명에 의한 전지 팩100; Battery pack according to the present invention

110; 이차 전지 120; AFE 보호 회로110; Secondary battery 120; AFE protection circuit

130; 마이크로 컴퓨터 140; 초기화부130; Micro 140; Initialization unit

141; 트랜지스터 142; 스위치141; Transistor 142; switch

151; 충전 스위치 152; 방전 스위치151; Charge switch 152; Discharge switch

160; 센스 레지스터 170; 온도 센서160; Sense register 170; temperature Senser

P+; 제1단자 P-; 제2단자P +; First terminal P-; Terminal 2

본 발명은 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세히는 마이크로 컴퓨터의 특수기능레지스터 이상시 이를 내부뿐만 아니라 외부에서도 초기화시킬 수 있는 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, and more particularly to a battery pack that can be initialized from the outside as well as the special function register of the microcomputer.

일반적으로 전지 팩은 적어도 하나의 이차 전지와, 상기 이차 전지에 회로적으로 연결되어 과충전, 과방전 또는 과전류 상태를 방지하는 AFE(Analog Front End) 보호 회로와, 상기 AFE 보호 회로에 역시 회로적으로 연결되어 잔존 용량 등을 계산하는 마이크로 컴퓨터와, 상기 이차 전지, AFE 보호 회로 및 마이크로 컴퓨터 등을 수납하는 케이스로 이루어져 있다.In general, a battery pack includes at least one secondary battery, an analog front end (AFE) protection circuit that is circuitally connected to the secondary battery to prevent an overcharge, overdischarge, or overcurrent condition, and a circuit to the AFE protection circuit. And a case for accommodating the secondary battery, the AFE protection circuit, and the microcomputer.

주지된 바와 같이 이러한 전지 팩은 휴대폰, PDA(Personal Digital Assistants), 디지털 카메라, 노트북, 휴대용 게임기(이하에서는 이를 충전기를 포함하는 외부 시스템으로 약칭한다) 등에 장착되어 에너지원으로 사용되며, 통상 이차 전지로서는 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 이차 전지 또는 리튬 폴리머 전지가 이용될 수 있다.As is well known, such battery packs are used as energy sources by being installed in mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), digital cameras, notebooks, portable game consoles (hereinafter, abbreviated as external systems including chargers), and used as energy sources. As a lithium ion secondary battery or a lithium polymer battery with high energy density, it can be used.

이러한 리튬 이온 이차 전지 또는 리튬 폴리머 전지는 특히 그 에너지 밀도가 높고 과충전, 과방전 및 과전류 상태에서는 불안정한 특성을 나타내기 때문에 상기 AFE 보호 회로 및 마이크로 컴퓨터는 매우 정밀하게 제조될 필요가 있다.Since such lithium ion secondary batteries or lithium polymer batteries are particularly high in energy density and unstable in overcharge, overdischarge, and overcurrent conditions, the AFE protection circuit and microcomputer need to be manufactured with great precision.

더욱이, 상기 마이크로 컴퓨터는 상기 이차 전지의 전압, 전류 및 온도 등의 정보를 얻고, 이를 기초로 이차 전지의 잔존 용량을 정확하게 계산하여 외부 시스템에 알려줌으로써, 사용자가 예상치 못한 전원의 끊김 현상없이 안정적으로 외부 시스템을 사용할 수 있도록 하여야 한다.Furthermore, the microcomputer obtains information such as voltage, current, and temperature of the secondary battery, accurately calculates the remaining capacity of the secondary battery, and informs the external system of the secondary battery, thereby stably without interruption of power unexpected by the user. External systems should be made available.

주지된 바와 같이 상기 마이크로 컴퓨터는 마이크로 프로세서가 연산만을 위해 주변 회로가 없는 반면, 내부에 램(RAM), 롬(ROM), 입출력 인터페이스, 아날로 그 디지털 컨버터 등등 여러 가지 필요한 구성 및 기능이 내장되어 있다. 특히, 상기 내부 램에는 특수기능레지스터(SFR:Special Function Register)란 것이 있어서 내장된 각종 주변기기를 제어할 수 있도록 하고 있다. 즉, 상기 마이크로 컴퓨터는 내부 램중 특수기능레지스터에 값을 써넣거나 또는 읽어 들여서 소정 제어 동작을 수행하게 된다. 다르게 말하면 프로그램 코딩시 소정 특수기능레지스터의 데이터를 읽어들이고 그것에 자신이 원하는 값을 넣어주면 해당 주변기기가 그대로 작동하게 된다. 여기서, 상기 해당 주변기기란 마이크로 컴퓨터에 형성된 각종 포트, 보호기능 정보, 잔존용량계산 정보 등을 의미한다.As is well known, the microcomputer has no necessary peripheral circuitry for the microprocessor to operate, but internally includes various necessary configurations and functions such as RAM, ROM, input / output interface, analog digital converter, etc. have. In particular, the internal RAM has a special function register (SFR) to control various built-in peripheral devices. That is, the microcomputer performs a predetermined control operation by writing or reading a value into the special function register of the internal RAM. In other words, when the program is coded, the data of a certain special function register is read and the desired value is put in it, and the peripheral device is operated as it is. Here, the peripheral device means various ports, protection function information, remaining capacity calculation information, etc. formed in the microcomputer.

그런데, 이러한 특수기능레지스터의 데이터가 전지 팩의 사용중 정전기(ESD)나 기타 비정상적인 전지 팩의 사용으로 인하여 변화되는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같이 특수기능레지스터의 데이터가 변경되면, 당연히 마이크로 컴퓨터가 제기능을 수행하지 못한다. 즉, 상기 특수기능레지스터의 데이터가 변경되면 포트 설정, 과충전 전압 레벨, 과방전 전압 레벨, 과전류 레벨, 타이머, 카운터 등의 각종 상태가 변경되기 때문에, 마이크로 컴퓨터가 오동작을 일으킨다. 따라서, 상기 마이크로 컴퓨터의 가장 큰 역할중 하나인 잔존 용량 계산을 할 수 없을 뿐만 아니라 AFE 보호 회로에 잘못된 정보를 주어 과충전, 과방전, 과전류 제어를 적절히 수행하지 못하고, 또한 경우에 따라서는 전지 팩의 기능이 완전히 상실될 수도 있다.However, the data of the special functional register may change due to the use of electrostatic discharge (ESD) or other abnormal battery packs during the use of the battery pack. If the data of the special function register is changed in this way, the microcomputer will not function properly. That is, when the data of the special function register is changed, various states such as port setting, overcharge voltage level, overdischarge voltage level, overcurrent level, timer, counter, and the like are changed, which causes the microcomputer to malfunction. Therefore, not only the remaining capacity calculation, which is one of the largest roles of the microcomputer, can be performed, but also incorrect information is provided to the AFE protection circuit, so that overcharge, overdischarge, and overcurrent control cannot be properly performed, and in some cases, Function may be completely lost.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 마이크로 컴퓨터의 특수기능레지스터 이상시 이를 내부뿐만 아니라 외부에서도 사용자에 의해 초기화시킬 수 있는 전지 팩을 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a battery pack that can be initialized by the user in the external as well as when the special function register of the microcomputer.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전지 팩은 적어도 하나의 이차 전지와, 상기 이차 전지의 전압 및 전류를 감지하고, 이를 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 AFE 보호 회로와, 상기 AFE 보호 회로로부터 상기 이차 전지의 전압 및 전류 정보를 얻고, 또한 상기 이차 전지의 온도를 감지하여, 상기 이차 전지의 잔존 용량을 계산하고, 내부에 소정 설정값이 저장된 특수기능레지스터를 갖는 램이 구비된 마이크로 컴퓨터와, 상기 마이크로 컴퓨터에 연결되어 상기 마이크로 컴퓨터의 특수기능레지스터의 데이터 이상시 상기 마이크로 컴퓨터를 초기화시키는 초기화부를 포함한다.In order to achieve the above object, the battery pack according to the present invention includes at least one secondary battery, an AFE protection circuit for sensing the voltage and current of the secondary battery, converting the same into digital data, and outputting the AFE protection circuit. Obtaining a voltage and current information of the secondary battery, sensing the temperature of the secondary battery, calculating a remaining capacity of the secondary battery, and having a RAM having a special function register having a predetermined set value therein; And an initialization unit connected to the microcomputer to initialize the microcomputer when data of a special function register of the microcomputer is abnormal.

여기서, 상기 초기화부는 상기 AFE 보호 회로에 게이트가 접속된 트랜지스터가 구비되고, 상기 트랜지스터의 소스는 접지되며, 상기 트랜지스터의 드레인은 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자에 접속될 수 있다.The initialization unit may include a transistor having a gate connected to the AFE protection circuit, a source of the transistor may be grounded, and a drain of the transistor may be connected to a reset terminal of the microcomputer.

또한, 상기 초기화부에 의한 마이크로 컴퓨터의 초기화는 상기 마이크로 컴퓨터가 특수기능레지스터의 데이터 이상을 감지하면 상기 이상 정보를 AFE 보호 회로로 출력하고, 이어서 상기 AFE 보호 회로는 상기 트랜지스터를 턴온시켜 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자를 접지시킴으로써 이루어질 수 있다.In addition, the initialization of the microcomputer by the initialization unit outputs the abnormality information to the AFE protection circuit when the microcomputer detects a data abnormality of a special function register, and then the AFE protection circuit turns on the transistor to turn on the microcomputer. This can be done by grounding the reset terminal of.

또한, 상기 초기화부는 전지 팩의 외부에 사용자가 직접 수동으로 턴온시킬 수 있는 스위치가 구비되고, 상기 스위치의 일측은 접지되며 상기 스위치의 타측은 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자에 접속될 수 있다.In addition, the initialization unit is provided with a switch that can be manually turned on by the user manually outside the battery pack, one side of the switch is grounded, the other side of the switch may be connected to the reset terminal of the microcomputer.

또한, 상기 초기화부에 의한 마이크로 컴퓨터의 초기화는 사용자가 상기 스위치를 턴온시키면 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자가 접지됨으로써 이루어질 수 있다.In addition, the initialization of the microcomputer by the initialization unit may be performed by grounding the reset terminal of the microcomputer when the user turns on the switch.

또한, 상기 이차 전지에는 병렬로 제1단자 및 제2단자가 연결되고, 상기 이차 전지와 제1단자 사이에는 충전 스위치 및 방전 스위치가 연결되며, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치는 상기 AFE 보호 회로의 제어에 의해 턴온 또는 턴오프될 수 있다.In addition, a first terminal and a second terminal are connected to the secondary battery in parallel, and a charge switch and a discharge switch are connected between the secondary battery and the first terminal, and the charge switch and the discharge switch are controlled by the AFE protection circuit. Can be turned on or off.

또한, 상기 AFE 보호 회로는 상기 이차 전지의 전압이 과충전 상태이면 충전 스위치를 오프시키고, 이차 전지의 전압이 과방전 상태이면 방전 스위치를 오프시킬 수 있다.The AFE protection circuit may turn off the charge switch when the voltage of the secondary battery is in an overcharge state and turn off the discharge switch when the voltage of the secondary battery is in an over discharge state.

또한, 상기 이차 전지와 제2단자 사이에는 상기 마이크로 컴퓨터에 전류 정보를 제공하는 센스 레지스터가 더 연결될 수 있다.In addition, a sense resistor for providing current information to the microcomputer may be further connected between the secondary battery and the second terminal.

또한, 상기 AFE 보호 회로는 상기 이차 전지의 방전 전류가 과전류 상태이면 상기 방전 스위치를 오프시킬 수 있다.In addition, the AFE protection circuit may turn off the discharge switch when the discharge current of the secondary battery is in an overcurrent state.

또한, 상기 이차 전지의 주변에는 상기 이차 전지의 온도를 감지하여 상기 마이크로 컴퓨터에 제공하는 온도 센서가 더 구비될 수 있다.The secondary battery may further include a temperature sensor configured to detect a temperature of the secondary battery and provide the microcomputer to the microcomputer.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 팩은 마이크로 컴퓨터의 이상 발생시 AFE 보호 회로에 의해 리셋 단자를 접지시키거나, 또는 사용자에 의한 외부 스위치의 작동으로 리셋 단자를 접지시킴으로써, 마이크로 컴퓨터를 즉각적으로 리셋시켜 마이크로 컴퓨터가 오동작하지 않도록 한다.As described above, the battery pack according to the present invention immediately resets the microcomputer by grounding the reset terminal by the AFE protection circuit when the microcomputer malfunctions, or by grounding the reset terminal by the operation of an external switch by the user. To prevent the microcomputer from malfunctioning.

일례로, 정전기 등의 외부 영향에 의해 마이크로 컴퓨터에 내장된 램의 특수기능레지스터 데이터가 변화됨으로써, 마이크로 컴퓨터가 용량 계산을 비정상적으로 수행하거나, 또는 보호 기능이 동작하지 않을 수 있다. 이때, 마이크로 컴퓨터는 미리 저장된 특수기능레지스터의 데이터와 변화된 데이터를 메인 루프(main loop)에서 상호 비교함으로써, 그 특수기능레지스터의 데이터가 변화되었음을 감지할 수 있는데, 이와 같은 데이터 변화가 감지되면 AFE 보호 회로에 소정 신호를 출력함으로써, 상기 AFE 보호 회로가 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자를 접지시키거나, 또는 사용자가 스위치를 직접 턴온시킴으로써 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자를 접지시켜, 그 마이크로 컴퓨터를 초기화시키게 된다.For example, the special function register data of the RAM embedded in the microcomputer is changed by an external influence such as static electricity, so that the microcomputer may perform capacity calculation abnormally or the protection function may not operate. At this time, the microcomputer can detect that the data of the special function register is changed by comparing the data of the special function register previously stored and the changed data in the main loop. If such data change is detected, the AFE protection By outputting a predetermined signal to the circuit, the AFE protection circuit grounds the reset terminal of the microcomputer, or the user resets the microcomputer's reset terminal by turning on the switch directly to initialize the microcomputer.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 전지 팩을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a battery pack according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전지 팩(100)은 적어도 하나의 이차 전지(110)와, 상기 이차 전지(110)의 전압 및 전류를 감지하여 소정 제어 처리하는 AFE 보호 회로(120)와, 상기 AFE 보호 회로(120)로부터 소정 신호를 입력받아 이차 전지(110)의 잔존 용량을 계산하고 보호 동작을 수행할지 여부를 결정하는 마이크로 컴퓨터(130)와, 상기 마이크로 컴퓨터(130)의 이상 발생시 이를 초기화시키는 초기화부(140)와, 상기 이차 전지(110)의 과충전, 과방전 및 과전류시 충방전 경로를 차단하는 충전 스위치(151) 및 방전 스위치(152)와, 상기 이차 전지(110)의 과전류 를 감지하는 센스 레지스터(160)와, 상기 이차 전지(110)의 온도를 감지하는 온도 센서(170)를 포함한다.As shown, the battery pack 100 according to the present invention includes at least one secondary battery 110, an AFE protection circuit 120 for sensing and controlling a voltage and a current of the secondary battery 110 by a predetermined control process, and The microcomputer 130 which receives a predetermined signal from the AFE protection circuit 120 to calculate the remaining capacity of the secondary battery 110 and determines whether to perform a protection operation, and initializes it when an abnormality occurs in the microcomputer 130. The initializing unit 140, the charge switch 151 and the discharge switch 152 to block the charge and discharge path during the overcharge, over-discharge and over-current of the secondary battery 110 and the over-current of the secondary battery 110 It includes a sense register 160 for sensing, and a temperature sensor 170 for sensing the temperature of the secondary battery (110).

상기 이차 전지(110)는 적어도 하나가 구비되며, 이는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 또는 그 등가물일 수 있으며, 여기서 그 개수 또는 종류를 한정하는 것은 아니다.At least one secondary battery 110 is provided, which may be a lithium ion battery, a lithium polymer battery, or an equivalent thereof, and the number or type thereof is not limited thereto.

상기 AFE 보호 회로(120)는 상기 이차 전지(110)의 충전 전압 및 방전 전압을 최초로 감지, 증폭 또는 감쇄시키고 이를 하기할 마이크로 컴퓨터(130)가 처리할 수 있는 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 물론, 이러한 AFE 보호 회로(120)에는 하기할 충전 스위치(151) 또는 방전 스위치(152)를 제어하는 보호회로(도시되지 않음)가 내장되어 있다.The AFE protection circuit 120 detects, amplifies, or attenuates the charge voltage and the discharge voltage of the secondary battery 110 for the first time, and converts the digital signal into a digital signal that can be processed by the microcomputer 130. Of course, the AFE protection circuit 120 has a built-in protection circuit (not shown) for controlling the charge switch 151 or the discharge switch 152 to be described later.

상기 마이크로 컴퓨터(130)는 주지된 바와 같이 중앙처리부, 램, 롬, 입출력 포트, 클럭 제네레이터 등을 포함한다. 더불어, 주지된 바와 같이 상기 램에는 각종 주변기기(입출력 포트, 보호기능 알고리즘, 용량계산 알고리즘 등등)를 제어할 수 있는 특수기능레지스터가 형성되어 있다. 또한 이러한 마이크로 컴퓨터(130)는 상기 AFE 보호 회로(120)로부터 얻은 이차 전지(110)의 전압, 하기할 전류 레지스터(160)로부터 얻은 전류와, 하기할 온도 센서(170)로부터 얻은 온도를 이용하여 이차 전지(110)의 잔존 용량을 계산한다. 물론, 이와 같이 계산된 이차 전지(110)의 잔존 용량은 클럭 단자(Clock)와 데이터 단자(Data)를 통하여 외부 시스템에 전달된다. 더욱이, 이러한 마이크로 컴퓨터(130)는 이차 전지(110)가 과충전, 과방전 및 과전류 상태일 경우 상기 AFE 보호 회로(120)의 보호회로에 소정 신호를 출력함 으로써, 상기 AFE 보호 회로(120)가 하기할 충전 스위치(151) 또는 방전 스위치(152)를 턴온하거나 또는 턴오프하도록 한다. The microcomputer 130 includes a central processing unit, a RAM, a ROM, an input / output port, a clock generator, and the like, as is well known. In addition, as is well known, the RAM is provided with a special function register capable of controlling various peripheral devices (input / output port, protection function algorithm, capacity calculation algorithm, etc.). In addition, the microcomputer 130 uses the voltage of the secondary battery 110 obtained from the AFE protection circuit 120, the current obtained from the current resistor 160 to be described below, and the temperature obtained from the temperature sensor 170 to be described below. The remaining capacity of the secondary battery 110 is calculated. Of course, the remaining capacity of the secondary battery 110 calculated as described above is transferred to the external system through the clock terminal and the data terminal Data. In addition, the microcomputer 130 outputs a predetermined signal to the protection circuit of the AFE protection circuit 120 when the secondary battery 110 is in the state of overcharge, over discharge, and over current, whereby the AFE protection circuit 120 The charge switch 151 or the discharge switch 152 to be turned on or off.

상기 초기화부(140)는 상기 마이크로 컴퓨터(130)의 이상시 이를 초기화하는 역할을 한다. 이러한 초기화부(140)는 도시된 바와 같이 AFE 보호 회로(120)의 소정 단자에 게이트가 연결되고, 소스는 접지되며, 드레인은 마이크로 컴퓨터(130)의 리셋 단자에 연결된 전계효과 트랜지스터(141)를 포함한다. 또한, 상기 초기화부(140)는 일단이 접지되고, 타단은 마이크로 컴퓨터(130)의 리셋 단자에 연결된 스위치(142)를 포함한다.The initialization unit 140 serves to initialize the abnormality of the microcomputer 130. The initialization unit 140 has a gate connected to a predetermined terminal of the AFE protection circuit 120, a source is grounded, and a drain of the field effect transistor 141 connected to a reset terminal of the microcomputer 130 as shown. Include. In addition, one end of the initialization unit 140 is grounded, and the other end includes a switch 142 connected to the reset terminal of the microcomputer 130.

상기 충전 스위치(151) 및 방전 스위치(152)는 제1단자(P+)와 이차 전지(110)의 양극 사이의 충방전 경로에 설치되어 있으며, 상기 AFE 보호 회로(120)에 형성된 보호회로의 제어 신호에 의해 턴온 또는 턴오프된다. 이러한 충전 스위치(151) 및 방전 스위치(152)는 기생 다이오드를 갖는 전계효과 트랜지스터일 수 있다. 일례로, 상기 충전 스위치(151)는 게이트가 AFE 보호 회로(120)의 CFET 단자에 연결되고, 소스는 방전 스위치(152)의 소스에 연결되며, 드레인은 이차 전지(110)의 양극에 연결될 수 있다. 물론, 기생 다이오드는 드레인에서 소스를 향하여 순방향으로 형성되어 있다. 또한, 상기 방전 스위치(152)는 게이트가 AFE 보호 회로(120)의 DFET 단자에 연결되고, 소스는 충전 스위치(151)의 소스에 연결되며, 드레인은 제1단자(P+)에 연결될 수 있다. 물론, 기생 다이오드는 드레인에서 소스를 향하여 순방향으로 형성되어 있다.The charge switch 151 and the discharge switch 152 are installed in the charge / discharge path between the first terminal P + and the positive electrode of the secondary battery 110, and control of a protection circuit formed in the AFE protection circuit 120. It is turned on or off by a signal. The charge switch 151 and the discharge switch 152 may be field effect transistors having parasitic diodes. For example, the charge switch 151 may have a gate connected to the CFET terminal of the AFE protection circuit 120, a source connected to the source of the discharge switch 152, and a drain connected to the positive electrode of the secondary battery 110. have. Of course, the parasitic diode is formed in the forward direction from the drain toward the source. In addition, the discharge switch 152 may have a gate connected to the DFET terminal of the AFE protection circuit 120, a source connected to a source of the charge switch 151, and a drain connected to the first terminal P +. Of course, the parasitic diode is formed in the forward direction from the drain toward the source.

상기 센스 레지스터(160)는 상기 이차 전지(110)의 음극과 제2단자(P-) 사이 에 설치되어 있다. 이러한 센스 레지스터(160)는 충전 전류 또는 방전 전류를 감지하고, 이를 마이크로 컴퓨터(130)에 전달하는 역할을 한다.The sense resistor 160 is provided between the negative electrode of the secondary battery 110 and the second terminal P−. The sense resistor 160 detects a charge current or a discharge current and transfers the sensed current to the microcomputer 130.

한편, 상기 이차 전지(110)의 주변에는 온도 센서(170)가 설치되어 있으며, 이러한 온도 센서(170)는 상기 이차 전지(110)의 온도를 감지하여 상기 마이크로 컴퓨터(130)에 전달하는 역할을 한다.Meanwhile, a temperature sensor 170 is installed around the secondary battery 110, and the temperature sensor 170 detects a temperature of the secondary battery 110 and transmits the temperature to the microcomputer 130. do.

도 2는 도 1에 도시된 전지 팩(100)중 AFE 보호 회로(120), 마이크로 컴퓨터(130) 및 초기화부(140)의 상호 연결 관계를 도시한 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an interconnection relationship between the AFE protection circuit 120, the microcomputer 130, and the initialization unit 140 of the battery pack 100 illustrated in FIG. 1.

도시된 바와 같이 초기화부(140)는 통상의 N채널 전계효과 트랜지스터(141) 및 스위치(142)를 포함한다. 좀더 구체적으로 트랜지스터(141)의 게이트는 AFE 보호 회로(120)의 VREG 단자에 접속되고, 소스는 접지되며, 드레인은 마이크로 컴퓨터(130)의 RESET 단자에 접속되어 있다. 물론, 상기 AFE 보호 회로(120)와 마이크로 컴퓨터(130)는 다수의 배선을 통하여 상호 연결되어 있으나, 이러한 연결 관계는 도시되어 있지 않다. 또한, 상기 스위치(142)는 일단이 접지되고, 타단이 마이크로 컴퓨터(130)의 RESET 단자에 접속되어 있다.As illustrated, the initialization unit 140 includes a conventional N-channel field effect transistor 141 and a switch 142. More specifically, the gate of the transistor 141 is connected to the VREG terminal of the AFE protection circuit 120, the source is grounded, and the drain is connected to the RESET terminal of the microcomputer 130. Of course, the AFE protection circuit 120 and the microcomputer 130 are interconnected through a plurality of wires, but this connection relationship is not shown. In addition, one end of the switch 142 is grounded, and the other end thereof is connected to the RESET terminal of the microcomputer 130.

상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 전지 팩(100)은 다음과 같이 작동된다. By the above configuration, the battery pack 100 according to the present invention operates as follows.

먼저 초기화부(140)의 동작을 설명한다. 정전기(ESD) 등 외부 영향에 의해 마이크로 컴퓨터(130)의 내부에 형성된 램의 특수기능레지스터의 데이터가 변화되는 경우가 있다. 그러면, 상기 마이크로 컴퓨터(130)는 메인 루프(main loop)에서 상기 특수기능레지스터의 데이터 변화를 감지한다. 이와 같이 마이크로 컴퓨터(130)가 메인 루프에서 특수기능레지스터의 데이터 변화를 감지하는 기능은 당업자에게는 주지된 사항이므로, 이러한 데이터 변화를 감지하는 방법에 대해서는 더 이상 설명하지 않기로 한다.First, the operation of the initialization unit 140 will be described. Data of the special function register of the RAM formed inside the microcomputer 130 may change due to external influences such as static electricity (ESD). Then, the microcomputer 130 detects a data change of the special function register in the main loop. As described above, the function of detecting the data change of the special function register in the main loop by the microcomputer 130 is well known to those skilled in the art, and thus, the method of detecting the data change will not be described.

상기와 같이 마이크로 컴퓨터(130)가 특수기능레지스터의 데이터 변화를 감지하면, 상기 마이크로 컴퓨터(130)가 AFE 보호 회로(120)에 소정 신호를 출력한다. 그러면, 상기 AFE 보호 회로(120)는 VREG 단자에 하이(high) 신호를 인가한다. 그러면, 상기 VREG 단자에 연결된 N채널 전계효과 트랜지스터(141)가 턴온된다.As described above, when the microcomputer 130 detects a change in data of the special function register, the microcomputer 130 outputs a predetermined signal to the AFE protection circuit 120. Then, the AFE protection circuit 120 applies a high signal to the VREG terminal. Then, the N-channel field effect transistor 141 connected to the VREG terminal is turned on.

이와 같이 트랜지스터(141)가 턴온되면, 마이크로 컴퓨터(130)의 RESET 단자는 상기 트랜지스터(141)의 드레인 및 소스를 통하여 접지 상태가 됨으로써, 초기화 동작을 수행한다. 여기서 상기 마이크로 컴퓨터(130)의 내부에서 수행되는 초기화 알고리즘은 당업자에게는 주지된 사항이므로, 이러한 초기화 알고리즘에 대해서는 더 이상 설명하지 않기로 한다.When the transistor 141 is turned on as described above, the RESET terminal of the microcomputer 130 is grounded through the drain and the source of the transistor 141, thereby performing an initialization operation. Since the initialization algorithm performed inside the microcomputer 130 is well known to those skilled in the art, such an initialization algorithm will not be described further.

따라서, 본 발명은 마이크로 컴퓨터(130)의 이상시 자동적으로 초기화 동작이 수행됨으로써, 이차 전지(110)의 용량 계산이나 보호 기능에 오류가 발생하지 않는다.Therefore, in the present invention, the initialization operation is automatically performed at the time of abnormality of the microcomputer 130, so that an error does not occur in the capacity calculation or protection function of the secondary battery 110.

한편, 본 발명은 사용자에 의해 강제로 마이크로 컴퓨터(130)가 초기화될 수도 있다. 즉, 사용자가 전지 팩(100)의 이상을 느껴 초기화부(140)의 스위치(142)를 턴온하면, 상기 마이크로 컴퓨터(130)의 RESET 단자는 상기 스위치(142)를 통하여 접지 상태가 됨으로써, 초기화 동작이 수행된다.Meanwhile, in the present invention, the microcomputer 130 may be initialized by a user by force. That is, when a user feels an abnormality of the battery pack 100 and turns on the switch 142 of the initialization unit 140, the RESET terminal of the microcomputer 130 is grounded through the switch 142, thereby initializing. The operation is performed.

따라서, 본 발명은 마이크로 컴퓨터(130)가 스스로 초기화되거나 또는 사용자에 의해 강제로 초기화될 수 있음으로서, 이를 채택한 전지 팩(100)의 용량이 정확히 산출되고 또한 보호 기능이 이상없이 수행된다.Therefore, according to the present invention, the microcomputer 130 may be initialized by itself or forcedly by the user, so that the capacity of the battery pack 100 adopting the same is accurately calculated and the protection function is performed without error.

계속해서, 상기 AFE 보호 회로(120)는 전지로부터 충전 전압 또는 방전 전압을 감지하고, 이를 다시 마이크로 컴퓨터(130)에 전송한다. 물론, 상기 마이크로 컴퓨터(130)에는 센스 레지스터(160)에 의한 충전 전류 또는 방전 전류 정보가 전송된다. 더불어, 온도 센서(170)는 상기 이차 전지(110)의 온도를 감지하고, 이를 마이크로 컴퓨터(130)에 전송한다.Subsequently, the AFE protection circuit 120 senses a charge voltage or a discharge voltage from the battery and transmits it to the microcomputer 130 again. Of course, the charge information or the discharge current information by the sense register 160 is transmitted to the microcomputer 130. In addition, the temperature sensor 170 detects the temperature of the secondary battery 110 and transmits it to the microcomputer 130.

그러면, 상기 마이크로 컴퓨터(130)는 상기 이차 전지(110)의 전압, 전류 및 온도 등을 참조하여 미리 저장된 알고리즘을 이용하여 상기 이차 전지(110)의 잔존 용량을 계산한다. 물론, 이와 같이 계산된 결과는 클럭 단자(Clock) 및 데이터 단자(Data)를 통하여 외부 시스템에 전달됨으로써, 사용자는 상기 외부 시스템의 특정 프로그램을 이용하여 상기 이차 전지(110)의 잔존 용량을 정확하게 파악할 수 있게 된다.Then, the microcomputer 130 calculates the remaining capacity of the secondary battery 110 by using a stored algorithm by referring to the voltage, current and temperature of the secondary battery 110. Of course, the result calculated as described above is transmitted to the external system through the clock terminal and the data terminal, so that the user can accurately determine the remaining capacity of the secondary battery 110 using a specific program of the external system. It becomes possible.

한편, 상기 마이크로 컴퓨터(130)는 상기 이차 전지(110)의 전압이 과충전 상태라고 판단되면, 상기 AFE 보호 회로(120)에 이러한 과충전 정보를 출력한다. 그러면, 상기 AFE 보호 회로(120)의 보호회로가 충방전 경로에 설치된 충전 스위치(151)를 턴오프시킴으로써, 충전이 정지되도록 한다.On the other hand, when it is determined that the voltage of the secondary battery 110 is an overcharge state, the microcomputer 130 outputs such overcharge information to the AFE protection circuit 120. Then, the protection circuit of the AFE protection circuit 120 turns off the charging switch 151 installed in the charge / discharge path, thereby stopping charging.

더욱이, 상기 마이크로 컴퓨터(130)는 상기 이차 전지(110)의 전압이 과방전 상태라고 판단되면, 상기 AFE 보호 회로(120)에 이러한 과방전 정보를 출력한다. 그러면, 상기 AFE 보호 회로(120)의 보호회로가 충방전 경로에 설치된 방전 스위치(152)를 턴오프시킴으로써, 방전이 정지되도록 한다.Further, when it is determined that the voltage of the secondary battery 110 is an overdischarge state, the microcomputer 130 outputs such overdischarge information to the AFE protection circuit 120. Then, the protection circuit of the AFE protection circuit 120 turns off the discharge switch 152 installed in the charge / discharge path, so that the discharge is stopped.

마지막으로, 상기 마이크로 컴퓨터(130)는 상기 이차 전지(110)의 제1단자(P+) 및 제2단자(P-)가 직접 쇼트되거나 또는 외부 시스템에서 쇼트가 되어 과전류가 흐르는 것으로 판단되면, 상기 AFE 보호 회로(120)에 이러한 과전류 정보를 출력한다. 그러면, 상기 AFE 보호 회로(120)의 보호회로가 충방전 경로에 설치된 방전 스위치(152)를 턴오프시킴으로써, 과전류가 정지되도록 한다.Finally, when the microcomputer 130 determines that the first terminal P + and the second terminal P− of the secondary battery 110 are directly shorted or shorted in an external system, an overcurrent flows. This overcurrent information is output to the AFE protection circuit 120. Then, the protection circuit of the AFE protection circuit 120 turns off the discharge switch 152 installed in the charge / discharge path, so that the overcurrent is stopped.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 팩은 마이크로 컴퓨터의 이상 발생시 AFE 보호 회로에 의해 리셋 단자를 접지시키거나, 또는 사용자에 의한 외부 스위치의 작동으로 리셋 단자를 접지시킴으로써, 마이크로 컴퓨터를 즉각적으로 리셋시켜 마이크로 컴퓨터가 오동작하지 않도록 한다.As described above, the battery pack according to the present invention immediately resets the microcomputer by grounding the reset terminal by the AFE protection circuit when the microcomputer malfunctions, or by grounding the reset terminal by the operation of an external switch by the user. To prevent the microcomputer from malfunctioning.

일례로, 정전기 등의 외부 영향에 의해 마이크로 컴퓨터에 내장된 램의 특수기능레지스터 데이터가 변화됨으로써, 마이크로 컴퓨터가 용량 계산을 비정상적으로 수행하거나, 또는 보호 기능이 동작하지 않을 수 있다. 이때, 마이크로 컴퓨터는 미리 저장된 특수기능레지스터의 데이터와 변화된 데이터를 메인 루프(main loop)에서 상호 비교함으로써, 그 특수기능레지스터의 데이터가 변화되었음을 감지할 수 있는데, 이와 같은 데이터 변화가 감지되면 AFE 보호 회로에 소정 신호를 출력함으로써, 상기 AFE 보호 회로가 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자를 접지시키거나, 또는 사용자가 스위치를 직접 턴온시킴으로써 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자를 접지시켜, 그 마이크로 컴퓨터를 초기화시키게 된다.For example, the special function register data of the RAM embedded in the microcomputer is changed by an external influence such as static electricity, so that the microcomputer may perform capacity calculation abnormally or the protection function may not operate. At this time, the microcomputer can detect that the data of the special function register is changed by comparing the data of the special function register previously stored and the changed data in the main loop. If such data change is detected, the AFE protection By outputting a predetermined signal to the circuit, the AFE protection circuit grounds the reset terminal of the microcomputer, or the user resets the microcomputer's reset terminal by turning on the switch directly to initialize the microcomputer.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전지 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.What has been described above is just one embodiment for carrying out the battery pack according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention deviates from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Without this, anyone skilled in the art to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (10)

적어도 하나의 이차 전지와,At least one secondary battery, 상기 이차 전지의 전압 및 전류를 감지하고, 이를 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 AFE(Analog Front End) 보호 회로와,An analog front end (AFE) protection circuit that senses the voltage and current of the secondary battery, converts it into digital data, and outputs the digital data; 상기 AFE 보호 회로로부터 상기 이차 전지의 전압 및 전류 정보를 얻고, 또한 상기 이차 전지의 온도를 감지하여, 상기 이차 전지의 잔존 용량을 계산하고, 내부에 소정 설정값이 저장된 특수기능레지스터를 갖는 램이 구비된 마이크로 컴퓨터와,Obtaining a voltage and current information of the secondary battery from the AFE protection circuit, sensing the temperature of the secondary battery, calculating the remaining capacity of the secondary battery, and having a special function register stored therein. Equipped microcomputer, 상기 마이크로 컴퓨터에 연결되어 상기 마이크로 컴퓨터의 특수기능레지스터의 데이터 이상시 상기 마이크로 컴퓨터를 초기화시키는 초기화부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전지 팩.And an initialization unit connected to the microcomputer to initialize the microcomputer when data of a special function register of the microcomputer is abnormal. 제 1 항에 있어서, 상기 초기화부는 상기 AFE 보호 회로에 게이트가 접속된 트랜지스터가 구비되고, 상기 트랜지스터의 소스는 접지되며, 상기 트랜지스터의 드레인은 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자에 접속된 것을 특징으로 하는 전지 팩.The battery of claim 1, wherein the initialization unit includes a transistor having a gate connected to the AFE protection circuit, a source of the transistor is grounded, and a drain of the transistor is connected to a reset terminal of the microcomputer. pack. 제 2 항에 있어서, 상기 초기화부에 의한 마이크로 컴퓨터의 초기화는 상기 마이크로 컴퓨터가 특수기능레지스터의 데이터 이상을 감지하면 상기 이상 정보를 AFE 보호 회로로 출력하고, 이어서 상기 AFE 보호 회로는 상기 트랜지스터를 턴온시켜 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자를 접지시킴으로써 이루어짐을 특징으로 하는 전지 팩.3. The method of claim 2, wherein the initialization of the microcomputer by the initialization unit outputs the abnormality information to the AFE protection circuit when the microcomputer detects a data abnormality of a special function register, and then the AFE protection circuit turns on the transistor. And grounding the reset terminal of the microcomputer. 제 1 항에 있어서, 상기 초기화부는 전지 팩의 외부에 사용자가 직접 수동으로 턴온시킬 수 있는 스위치가 구비되고, 상기 스위치의 일측은 접지되며 상기 스위치의 타측은 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자에 접속된 것을 특징으로 하는 전지 팩.According to claim 1, wherein the initialization unit is provided with a switch that can be manually turned on by the user directly outside the battery pack, one side of the switch is grounded and the other side of the switch is connected to the reset terminal of the microcomputer The battery pack characterized by the above. 제 4 항에 있어서, 상기 초기화부에 의한 마이크로 컴퓨터의 초기화는 사용자가 상기 스위치를 턴온시키면 상기 마이크로 컴퓨터의 리셋 단자가 접지됨으로써 이루어짐을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack as claimed in claim 4, wherein the initialization of the microcomputer by the initialization unit is performed by grounding the reset terminal of the microcomputer when the user turns on the switch. 제 1 항에 있어서, 상기 이차 전지에는 병렬로 제1단자 및 제2단자가 연결되고, 상기 이차 전지와 제1단자 사이에는 충전 스위치 및 방전 스위치가 연결되며, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치는 상기 AFE 보호 회로의 제어에 의해 턴온 또는 턴오프됨을 특징으로 하는 전지 팩.The method of claim 1, wherein a first terminal and a second terminal are connected to the secondary battery in parallel, a charge switch and a discharge switch are connected between the secondary battery and the first terminal, the charge switch and the discharge switch is the AFE A battery pack, characterized in that turned on or off by the control of the protection circuit. 제 6 항에 있어서, 상기 AFE 보호 회로는 상기 이차 전지의 전압이 과충전 상태이면 충전 스위치를 오프시키고, 이차 전지의 전압이 과방전 상태이면 방전 스 위치를 오프시킴을 특징으로 하는 전지 팩.7. The battery pack according to claim 6, wherein the AFE protection circuit turns off the charge switch when the voltage of the secondary battery is in an overcharge state and turns off the discharge switch when the voltage of the secondary battery is in an over discharge state. 제 6 항에 있어서, 상기 이차 전지와 제2단자 사이에는 상기 마이크로 컴퓨터에 전류 정보를 제공하는 센스 레지스터가 더 연결된 것을 특징으로 하는 전지 팩.7. The battery pack of claim 6, wherein a sense resistor for providing current information to the microcomputer is further connected between the secondary battery and the second terminal. 제 8 항에 있어서, 상기 AFE 보호 회로는 상기 이차 전지의 방전 전류가 과전류 상태이면 상기 방전 스위치를 오프시킴을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack of claim 8, wherein the AFE protection circuit turns off the discharge switch when the discharge current of the secondary battery is in an overcurrent state. 제 1 항에 있어서, 상기 이차 전지의 주변에는 상기 이차 전지의 온도를 감지하여 상기 마이크로 컴퓨터에 제공하는 온도 센서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack of claim 1, further comprising a temperature sensor that senses a temperature of the secondary battery and provides the microcomputer to the periphery of the secondary battery.
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