KR102035680B1 - 배터리의 연결 확인 장치 및 방법 - Google Patents

배터리의 연결 확인 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 배터리 셀과 배터리 보호 회로 사이에 각각 마련된 복수의 연결 라인과, 인접한 두 연결 라인 사이에 각각 마련되어 상기 연결 라인의 연결 상태를 확인하는 복수의 검출부를 포함하는 배터리의 연결 확인 장치 및 이를 이용한 확인 방법이 제시된다.

Description

배터리의 연결 확인 장치 및 방법{Apparatus and method for conforming the battery connection}
본 발명은 배터리의 연결 확인 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 배터리 셀의 연결을 확인하여 그에 의한 퓨즈 오픈을 방지할 수 있는 배터리의 연결 확인 장치 및 방법에 관한 것이다.
스마트 폰, 노트북 컴퓨터 등의 휴대용 전기/전자 기기는 별도의 전원이 구비되지 않아도 구동될 수 있도록 배터리를 내장하고 있다. 이러한 배터리는 충방전이 가능한 복수의 배터리 셀이 직렬 연결되어 구성될 수 있다.
그런데, 배터리 셀의 전기화학적 비선형성 및 불안정성으로 인해 과충전, 과방전 또는 가혹한 운용 환경에서 배터리 셀이 손상될 수 있고, 그에 따른 폭발 위험성을 내재하고 있다. 따라서, 배터리의 관리 및 제어를 위한 알고리즘을 수행하는 배터리 관리 장치(Battery Management System: 이하 BMS라 함)를 포함하는 보호 회로를 이용하여 최적 충방전량, 부하 특성 모니터링 및 열관리 등을 통해 배터리의 안정성을 확보하고 있다. 배터리 보호 회로는 복수의 배터리 셀과 연결된 BMS와, BMS로부터의 제어 신호에 따라 충방전을 제어하는 스위칭부를 포함한다. 또한, 배터리 보호 회로는 과충전, 과방전, 단락, 과전류 등의 이상 상태가 발생되었을 경우 배터리를 보호하기 위해 고전압 경로를 비가역적으로 단선시켜 전류의 흐름을 차단하는 퓨즈를 더 포함한다.
복수의 배터리 셀은 직렬 연결되며, 복수의 배터리 셀은 연결 라인을 통해 BMS와 연결된다. 연결 라인은 최소의 수로 복수의 배터리 셀과 BMS를 연결하기 위해 인접한 두 배터리 셀의 접속점이 BMS와 연결된다. 즉, 최상측의 배터리 셀의 (+) 단자와 최하측의 배터리 셀의 (-) 단자가 각각의 연결 라인을 통해 BMS와 연결되고, 배터리 셀 사이의 접속점이 각각의 연결 라인을 통해 BMS와 연결된다. 이때, 최하측 배터리 셀의 (-) 단자와 연결된 연결 라인으로부터 최상측 배터리 셀의 (+) 단자와 연결 라인까지 순차적으로 연결된다. 그런데, 적어도 어느 하나의 단자가 연결되지 않은 상태에서 다음 단자가 연결되는 경우 연결 공정에서 BMS에 의해 해당 배터리 셀이 과충전 또는 과방전된 것으로 인식하여 배터리 보호 회로의 퓨즈를 오픈시키게 된다.
한국공개특허 제2014-0092554호
본 발명은 복수의 배터리 셀과 BMS의 연결 상태를 확인할 수 있는 배터리의 연결 확인 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 복수의 배터리 셀과 BMS의 연결 시 연결 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 배터리의 연결 확인 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 배터리의 연결 확인 장치는 복수의 배터리 셀과 배터리 보호 회로 사이에 각각 마련된 복수의 연결 라인; 및 인접한 두 연결 라인 사이에 각각 마련되어 상기 연결 라인의 연결 상태를 확인하는 복수의 검출부를 포함한다.
상기 배터리 보호 회로는, 상기 복수의 배터리 셀과 충방전 경로 사이에 마련되어 상기 배터리 셀의 충방전을 제어하는 스위칭부; 상기 복수의 배터리 셀의 충방전 경로를 차단하는 퓨즈부; 및 상기 복수의 배터리 셀의 상태를 확인하여 상기 스위칭부 및 퓨즈부를 제어하는 메인 제어부를 포함한다.
상기 배터리 보호 회로는, 상기 복수의 배터리 셀의 상태를 확인하여 상기 퓨즈부를 제어하는 회로 보호부를 더 포함한다.
상기 검출부는 상기 연결 라인의 연결 상태에 따라 발광하는 발광 다이오드를 포함한다.
상기 검출부는 상기 발광 다이오드와 병렬 연결되는 저항을 더 포함한다.
상기 검출부는 상기 인접한 두 연결 라인 사이에 착탈 가능하게 마련된다.
상기 검출부는 상기 연결 라인의 연결 이전에 마련하고 상기 복수의 연결 라인의 연결이 완료된 후 제거한다.
본 발명의 다른 양태에 따른 배터리의 연결 확인 방법은 복수의 배터리 셀과 메인 제어부 사이에 각각 마련된 복수의 연결 라인의 인접한 두 연결 라인 사이에 검출부를 각각 마련하는 단계; 상기 검출부의 상태를 확인하면서 상기 연결 라인을 이용하여 배터리 셀과 메인 제어부를 연결하는 단계; 상기 검출부의 상태를 확인하여 연결 불량으로 판정된 연결 라인을 재연결하는 단계; 및 상기 복수의 연결 라인의 연결 공정이 완료된 후 검출부를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 검출부는 상기 연결 라인이 정상적으로 연결되면 발광하는 발광 다이오드를 포함한다.
본 발명의 실시 예들은 복수의 연결 라인을 이용하여 복수의 배터리 셀을 메인 제어부와 연결하는 공정에서 인접한 두 연결 라인 사이에 발광 다이오드를 포함하는 검출부를 마련함으로써 발광 다이오드의 발광에 따른 연결 라인의 연결 상태를 실시간으로 확인하면서 연결 공정을 실시할 수 있다. 따라서, 연결 라인의 불량을 방지할 수 있고 그에 따라 퓨즈 오픈을 방지할 수 있어 배터리 또는 보호 회로의 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 및 배터리 보호 회로를 포함하는 배터리 연결 확인 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 보호 회로의 퓨즈부의 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 및 배터리 보호 회로를 포함하는 배터리 연결 확인 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 연결 확인 방법의 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 및 배터리 보호 회로를 포함하는 배터리 연결 확인 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 배터리 보호 회로의 퓨즈부의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리 장치는 복수의 배터리 셀(11, 12, 13, 14)을 포함하는 배터리(100)와, 배터리(100)의 전압을 측정하고 그에 따라 배터리(100)의 충방전을 관리하는 메인 제어부(200)와, 배터리(100)와 메인 제어부(200)를 연결시키는 복수의 연결 라인(510, 520, 530, 540, 550; 500)과, 인접한 두 연결 라인(500) 사이에 각각 마련되어 연결 라인(500)의 연결 상태를 검출하는 복수의 검출부(600)를 포함할 수 있다. 또한, 메인 제어부(200)의 제어 신호에 따라 배터리(100)와 외부 전원 사이의 연결을 스위칭하는 스위칭부(300)와, 배터리(100)의 이상 상태 발생 시 배터리(100)를 보호하기 위해 전류의 흐름을 차단하는 퓨즈부(400)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 메인 제어부(200), 스위칭부(300), 퓨즈부(400) 및 연결 라인(500)이 배터리 보호 회로를 구성할 수 있고, 검출부(600)를 더 포함하여 배터리의 연결 확인 장치를 구성할 수 있다.
1. 배터리
배터리(100)는 복수의 배티리 셀(11, 12, 13, 14)을 포함하고, 복수의 배터리 셀(11, 12, 13, 14)은 충방전 가능한 이차 전지를 포함할 수 있다. 충방전 가능한 이차 전지는 예를 들어 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-H) 전지 및 리튬(Li) 전지 등의 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예는 네개의 배터리 셀이 하나의 배터리(100)를 이루는 것으로 도시하였으나, 배터리 셀은 적어도 둘 이상 복수 마련될 수 있다. 또한, 복수의 배터리 셀은 직렬 연결될 수 있다. 즉, 복수의 배터리 셀은 일 단자 및 타 단자, 즉 양극 및 음극을 가지는데, 일 배터리 셀의 일 단자가 타 배터리 셀의 타 단자가 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 배터리 셀(11)의 음극과 제 2 배터리 셀(12)의 양극이 연결되고, 제 2 배터리 셀(12)의 음극이 제 3 배터리 셀(13)의 양극과 연결되며, 제 3 배터리 셀(13)의 음극이 제 4 배터리 셀(14)의 양극과 연결된다. 또한, 복수의 배터리 셀은 동일 용량을 가질 수 있고 그에 따라 최대 충전 전압이 동일할 수 있는데, 예를 들어 최대 충전 전압이 5V일 수 있다.
한편, 배터리(100)와 부하의 (-) 단자 사이에 감지 저항(700)이 마련될 수 있다. 감지 저항(700)은 제 4 배터리 셀(14)의 (-) 단자와 부하의 (-) 단자 사이에 마련되어 보호 회로에 흐르는 전류를 감지할 수 있다.
2. 메인 제어부
메인 제어부(200)는 연결 라인(500)을 통해 연결된 복수의 배터리 셀의 상태를 센싱하고, 복수의 배터리 셀의 상태에 따라 배터리 셀의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(200)는 배터리(100)의 적어도 하나의 배터리 셀의 전압이 설정된 전압보다 높을 경우 배터리(100)의 충방전을 제어할 수 있고, 소정 수의 배터리 셀에 대해 셀 밸런싱을 실시할 수 있다. 이를 위해 복수의 배터리 셀 각각의 전압, 전류, 온도 등을 측정하는 적어도 하나의 센싱부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 센싱부는 메인 제어부(200) 내에 마련될 수도 있고, 메인 제어부(200)와 연결 라인(500) 사이에 마련될 수도 있다. 즉, 센싱부는 복수의 배터리 셀의 전압, 전류 및 온도를 각각 측정하는 전압 측정부, 전류 측정부 및 온도 측정부의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전압 측정부(미도시)는 복수의 연결 라인(500)을 통해 복수의 배터리 셀(100)과 연결되어 배터리 셀 각각의 전압을 측정할 수 있다. 이러한 전압 측정부는 전원 단자(Vcc)와 접지 단자(GND), 그리고 복수의 입력 단자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전압 측정부의 전원 단자(Vcc)는 제 1 배터리 셀(11)의 일 단자, 즉 양극과 연결 라인(500)을 통해 연결되고, 접지 단자(GND)는 제 4 배터리 셀(14)의 타 단자, 즉 음극과 연결 라인(500)을 통해 연결되며, 복수의 입력 단자는 제 2 및 제 3 배터리 셀(12, 13) 사이의 접속 단자와 연결 라인(600)을 통해 연결될 수 있다. 따라서, 전압 측정부는 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 연결 라인(500)을 통해 측정하고, 측정된 전압을 메인 제어부(200)로 전달한다. 한편, 전압 측정부는 하나로 구성될 수 있고, 필요에 따라 복수의 배터리 셀(100) 각각 대응하도록 복수 마련될 수도 있다.
메인 제어부(200)는 센싱부로부터 측정된 복수의 배터리 셀(100) 각각의 센싱 신호에 따라 제어 신호를 생성하여 배터리 셀과 외부 전원 사이의 스위칭부(300)를 제어함으로써 배터리 셀의 충방전을 제어하고, 그에 따라 배터리 셀(100)의 과충전 또는 과방전을 방지할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(200)는 충전 동작을 정지시키기 위한 제 1 설정 전압 및 충전 동작을 실시하기 위한 제 2 설정 전압과 센싱부에서 측정된 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 비교하여 측정 전압이 제 1 설정 전압보다 높거나 같을 경우 배터리 셀의 충전 동작을 정지하기 위한 제어 신호를 생성하고, 측정 전압이 제 2 설정 전압보다 낮거나 같을 경우 배터리 셀의 충전 동작을 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제 1 설정 전압은 복수의 배터리 셀 각각의 최대 충전 전압이 5V라 할 경우 과충전을 방지하기 위해 예를 들어 4.5V로 설정될 수 있고, 제 2 설정 전압은 복수의 배터리 셀 각각의 과방전을 방지하기 위해 예를 들어 1.5V로 설정될 수 있다.
또한, 메인 제어부(200)는 퓨즈부(400)를 제어할 수 있다. 메인 제어부(200)는 한계 이상의 과충전, 과방전 또는 과전류가 감지되면 퓨즈부(400)를 제어하여 퓨즈부(400)가 오픈되도록 한다. 즉, 메인 제어부(200)는 센싱부를 이용하여 측정된 전압을 이용하여 한계 이상의 과충전 또는 과방전을 감지할 수 있고, 센싱부를 이용하여 측정된 전류 또는 감지 저항(700)을 통해 감지된 전류를 이용하여 한계 이상의 과전류를 감지할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(200)는 복수의 배터리 셀의 전압 중에서 적어도 하나가 미리 설정된 제 3 설정 전압보다 작은지 비교하고, 동시에 제 3 설정 전압보다 작은 감지된 전압의 유지 시간이 미리 설정된 설정 시간을 초과하여 유지되는지 판단한다. 즉, 메인 제어부(200)는 감지된 전압 중에서 적어도 하나가 미리 설정된 제 3 설정 전압보다 작고, 또한 제 3 설정 전압보다 작은 감지된 전압의 유지 시간이 설정 시간을 초과하여 유지될 경우, 퓨즈부(400)를 오픈시키기 위한 제어 신호를 출력한다. 여기서, 퓨즈부(400)를 오픈시키기 위한 제 3 설정 전압은 제 2 설정 전압보다 낮을 수 있고, 예를 들어 1V∼1.5V일 수 있다. 제 3 설정 전압이 1.5V보다 높을 경우 아직 사용 가능한 배터리(100)를 폐기하여야 하는 문제가 있고, 제 3 설정 전압이 1V보다 작을 경우 메인 제어부(200)의 동작 전압이 부족한 문제가 있다. 또한, 설정 시간은 예를 들어 1초 내지 60초일 수 있다. 기준 시간이 60초보다 큰 경우 배터리(100)이 위험 상태에 너무 오랫동안 노출될 수 있고, 설정 시간이 1초보다 작을 경우 아직 위험하지 않은 배터리(100)를 폐기하는 문제가 있다.
3. 스위칭부
스위칭부(300)는 배터리(100)와 부하 사이의 전류 경로에 마련되어 배터리(100)의 충전 및 방전을 제어한다. 여기서, 부하는 배터리(100)에 전원을 공급하는 외부 전원과 배터리(100)로부터 전원을 공급받는 전기전자 기기를 포함할 수있다. 이러한 스위칭부(300)는 제 1 스위치(310) 및 제 2 스위치(320)를 포함할 수 있다. 즉, 스위칭부(300)는 배터리(100)와 부하 사이에 마련되는데, 제 1 스위치(310)가 배터리(100) 측에 마련되고, 제 2 스위치(320)가 부하 측에 마련될 수 있다. 제 1 및 제 2 스위치(310, 320)는 메인 제어부(200)에서 생성된 제어 신호에 따라 구동되며, 배터리(100)의 충전 및 방전 시 어느 하나가 구동될 수 있고, 동시에 구동될 수도 있다.
제 1 스위치(310)는 제 1 FET(311) 및 제 1 기생 다이오드(312)를 포함할 수 있다. 제 1 FET(311)는 드레인 단자와 소오스 단자가 배터리(100)의 전류 경로, 즉 배터리(100)와 제 1 노드(Q1) 사이에 마련된다. 또한, 제 1 FET(311)는 게이트 단자가 메인 제어부(200)와 연결된다. 따라서, 제 1 FET(311)는 메인 제어부(200)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 구동되며, 방전 시 배터리(100)의 방전 전류를 이와 연결된 전기전자기기에 인가시키는 역할을 한다. 제 1 기생 다이오드(312)는 제 1 FET(311)에 병렬 연결된다. 즉, 제 1 기생 다이오드(312)는 제 1 노드(Q1)와 배터리(100) 사이에 순방향으로 연결된다. 이러한 제 1 기생 다이오드(312)는 제 1 FET(311)가 턴온되어 배터리(100)의 방전 시 충전 전류의 경로를 차단한다. 따라서, 제 1 기생 다이오드(311)에 의해 배터리(100)이 충전과 방전이 동시에 진행되는 현상이 방지되어 배터리(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
제 2 스위치(320)는 제 2 FET(321) 및 제 2 기생 다이오드(322)를 포함할 수 있다. 제 2 FET(321)는 소오스 단자와 드레인 단자가 배터리(100)의 전류 경로, 즉 제 1 노드(Q1)와 부하 사이에 마련된다. 또한, 제 2 FET(321)는 게이트 단자가 메인 제어부(200)와 연결된다. 따라서, 제 2 FET(321)는 메인 제어부(200)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 구동되며, 충전 시 배터리(100)로 전류를 인가하는 역할을 한다. 제 2 기생 다이오드(322)는 제 2 FET(321)에 병렬 연결된다. 즉, 제 2 기생 다이오드(321)는 제 1 노드(Q1)과 부하 사이에 순방향으로 연결된다. 이러한 제 2 기생 다이오드(322)는 배터리(100)의 충전 시 방전 전류의 경로를 차단한다. 따라서, 제 2 기생 다이오드(322)에 의해 배터리(100)이 충전과 방전이 동시에 진행되는 현상이 방지되어 배터리(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
제 1 FET(311)의 게이트 단자와 제 2 FET(321)의 게이트 단자에 메인 제어부(200)가 연결되어 메인 제어부(200)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 제 1 및 제 2 FET(311, 321)가 각각 구동된다. 메인 제어부(200)는 배터리(100)의 충전 시 제 1 스위치(210)를 턴오프시키고 제 2 스위치(220)를 턴온시키며, 방전 시 제 1 스위치(210)를 턴온시키고 제 2 스위치(220)를 턴오프시킨다. 즉, 메인 제어부(200)는 배터리(100)의 충전 시 제 1 FET(311)을 턴오프시키고 제 2 FET(321)를 턴온시키며, 배터리(100)의 방전 시 제 1 FET(321)를 턴온시키고 제 2 FET(322)를 턴온시킬 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 FET(311, 321)를 턴온시키는 제어 신호는 로직 하이 신호일 수 있고, 제 1 및 제 2 FET(311, 321)를 턴오프시키는 제어 신호는 로직 로우 신호일 수 있다.
한편, 스위칭부(300)를 보호하기 위한 보호부로서 복수의 저항(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 FET(321)의 게이트 단자와 메인 제어부(200) 사이에 연결된 제 1 저항(미도시)과, 제 2 FET(322)의 게이트 단자와 메인 제어부(200) 사이에 연결된 제 2 저항(미도시)과, 제 1 FET(311)의 게이트 단자와 소오스 단자 사이에 연결된 제 3 저항(미도시)과, 제 2 FET(321)의 게이트 단자와 소오스 단자 사이에 연결된 제 4 저항(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 저항은 메인 제어부(200)에서 출력되는 신호의 임펄스(impulse) 성분을 흡수하는 역할을 하여 각각 제 1 및 제 2 FET(311, 321)을 보호하는 역할을 한다. 또한, 제 3 및 제 4 저항는 제 1 및 제 2 FET(311, 321)의 게이트 단자와 소오스 단자 사이의 음의 전압차를 형성하여 소오스 단자에서 드레인 단자로 흐르는 초기 전류량을 조절하는 역할을 한다.
4. 퓨즈부
퓨즈부(400)는 부하와 배터리(100) 사이에 마련될 수 있다. 예를 들어, 부하와 배터리(100) 사이에 스위칭부(300) 및 퓨즈부(400)가 마련될 수 있다. 즉, 퓨즈부(400)는 스위칭부(300)와 배터리(100) 사이에 마련될 수 있다. 이러한 퓨즈부(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 퓨즈(410)와, 히팅 소자(420) 및 퓨즈 제어 스위치(430)를 포함할 수 있다. 퓨즈(410)는 스위칭부(300)와 배터리(100) 사이에 마련되며, 퓨즈 제어 스위치(430)는 퓨즈(410)와 접지 단자 또는 외부 전원 단자의 어느 하나 사이에 마련되어 메인 제어부(200)에 의해 제어될 수 있고, 히팅 소자(420)는 퓨즈(410)와 퓨즈 제어 스위치(430) 사이에 마련될 수 있다. 메인 제어부(200)는 한계 이상의 과충전, 과방전 또는 과전류가 감지되면 퓨즈 제어 스위치(430)를 턴온시키고, 그에 따라 히팅 소자(420)에 전류가 공급되도록 한다. 히팅 소자(420)에 전류가 공급됨으로써 히팅 소자(420)로부터 주울열이 발생되어 퓨즈(410)로 전도되고, 퓨즈(410)가 오픈된다. 이러한 퓨즈부(400)는 스위칭부(300)의 소손으로 충방전 제어가 원활하게 이루어지지 못하여 복수의 배터리 셀의 적어도 하나가 한계 이상으로 과충전 또는 과방전되는 경우, 부하측 또는 보호 회로 내에서 단락이 유발되어 과전류가 흐르는 경우, 배터리 셀이 소손되어 갑자기 충전 전압이 상승하거나 하강하는 등의 이상 상황이 발생되면 메인 제어부(200)의 제어에 따라 단선되어 배터리 셀이 폭발, 영구적 손상 또는 배터리 셀에 연결되는 부하의 파손 등을 방지할 수 있다.
5. 연결 라인
연결 라인(500)은 메인 제어부(200)가 복수의 배터리 셀 각각의 상태를 센싱할 수 있도록 복수의 배터리 셀(100)과 메인 제어부(200)를 연결한다. 또한, 연결 라인(500)은 최소의 수로 복수의 배터리 셀 각각의 전압을 전달하기 위하여 인접한 두 배터리 셀의 접속점을 메인 제어부(200)와 연결하여 인접한 두 개의 배터리 셀의 전압을 3개의 연결 라인(500)을 통해 전달되도록 한다. 예를 들어, 제 1 연결 라인(510)은 제 1 배터리 셀(11)의 일 단자와 메인 제어부(200) 사이에 마련되고, 제 2 연결 라인(520)은 제 1 배터리 셀(11)의 타 단자와 제 2 배터리 셀(12)의 일 단자 사이의 접속점과 메인 제어부(200) 사이에 마련된다. 그리고, 제 3 연결 라인(530)은 제 2 배터리 셀(12)의 타 단자와 제 3 배터리 셀(13)의 일 단자 사이의 접속점과 메인 제어부(200) 사이에 마련된다. 또한, 제 4 연결 단자(540)은 제 3 배터리 셀(13)의 타 단자와 제 4 배터리 셀(14)의 일 단자의 접속점과 메인 제어부(200) 사이에 마련되며, 제 5 연결 단자(550)은 제 4 배터리 셀(14)의 타 단자와 메인 제어부(200) 사이에 마련된다. 즉, 연결 라인(500)은 복수의 배터리 셀의 수보다 하나 더 많은 수로 마련될 수 있다. 메인 제어부(200)의 예를 들어 전압 측정부가 제 2 배터리 셀(12)의 전압을 측정하기 위해서는 제 1 배터리 셀(11)과 제 2 배터리 셀(12)의 접속점에 연결된 제 2 연결 라인(520) 및 제 2 배터리 셀(12)과 제 3 배터리 셀(13)의 접속점에 연결된 제 3 연결 라인(530)을 통해 전달된 전압을 이용한다. 한편, 연결 라인(500)은 복수의 배터리 셀의 단자 또는 접속점으로부터 연장되어 마련되고 연결 라인(500)의 말단이 메인 제어부(200)의 입력 단자와 솔더링될 수 있다. 또한, 연결 라인(500)이 복수의 배터리 셀의 단자 또는 접속점으로부터 일 부분이 연장되어 마련되고 타 부분이 메인 제어부(200)의 입력 단자로부터 연장되어 마련되어 두 부분이 일 영역에서 솔더링될 수도 있다.
6. 검출부
검출부(600)은 인접한 두 연결 라인(500) 사이에 배터리 셀과 병렬로 마련될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 연결 라인(510, 520) 사이에 제 1 검출부(610)가 연결되고, 제 2 및 제 3 연결 라인(520, 530) 사이에 제 2 검출부(620)가 연결되며, 제 3 및 제 4 연결 라인(530, 540) 사이에 제 3 검출부(630)가 연결되고, 제 4 및 제 5 연결 라인(540, 550) 사이에 제 4 검출부(640)가 연결될 수 있다. 이러한 검출부(600)는 저항 및 발광 다이오드를 포함할 수 있고, 저항 및 발광 다이오드는 두 연결 라인(500) 사이에 병렬 연결될 수 있다. 즉, 제 1 검출부(610)는 제 1 및 제 2 연결 라인(510, 520) 사이에 병렬 연결된 저항(611) 및 발광 다이오드(612)를 포함하고, 제 2 검출부(620)는 제 2 및 제 3 연결 라인(520, 530) 사이에 병렬 연결된 저항(621) 및 발광 다이오드(622)를 포함할 수 있다. 또한, 제 3 검출부(630)는 제 3 및 제 4 연결 라인(530, 540) 사이에 병렬 연결된 저항(631) 및 발광 다이오드(623)를 포함하고, 제 4 검출부(640)는 제 4 및 제 5 연결 라인(540, 550) 사이에 병렬 연결된 저항(641) 및 발광 다이오드(624)를 포함할 수 있다. 이렇게 연결 라인(500) 사이에 저항 및 발광 다이오드를 포함하는 검출부(600)를 마련함으로써 배터리 셀을 연결 라인(500)을 이용하여 메인 제어부(200)에 연결하는 공정에서 연결 라인(500)의 상태를 확인할 수 있다. 즉, 연결 라인(500)의 상태를 확인하면서 연결 공정을 실시할 수 있는데, 복수의 연결 라인(500)을 순차적으로 연결할 때 이전 연결 라인(500)이 정상적으로 연결되면 발광 다이오드가 발광되어 다음 연결 라인의 연결 공정을 실시할 수 있다. 예를 들어, 최하위 배터리 셀, 즉 제 4 배터리 셀(14)의 (-) 단자와 연결된 제 5 연결 라인(550)으로부터 제 1 배터리 셀(11)의 (+) 단자와 연결된 제 1 연결 라인(510)까지 순차적으로 연결 라인을 연결하는데, 이전 연결 라인(500)이 정상적으로 연결되면 발광 다이어드가 발광되고, 이를 확인한 후 다음 연결 라인을 연결할 수 있다. 연결 라인(500)이 정상적으로 연결되면 배터리 셀로부터 전류가 메인 제어부(200)로 흐르게 되고 그에 따라 발광 다이오드가 발광하게 된다. 예를 들어, 제 4 연결 라인(540)을 연결한 후 제 3 연결 라인(530)을 연결할 때 제 3 발광 다이오드(632)를 통해 광이 방출되면 제 4 연결 라인(540)이 정상적으로 연결된 것으로 판단하여 제 3 연결 라인(530)의 연결 공정을 수행할 수 있다. 그러나, 제 3 발광 다이오드(632)를 통해 광이 발출되지 않으면 제 4 연결 라인(540)이 정상적으로 연결되지 않은 것으로 판단하여 제 4 연결 라인(540)의 연결 공정을 다시 실시할 수 있다. 따라서, 검출부(600)를 이용하여 연결 라인(500)의 연결 상태를 실시간으로 확인하면서 연결 공정을 실시할 수 있다. 한편, 검출부(600)는 착탈 가능하도록 마련될 수 있다. 즉, 연결 라인(500)의 연결 공정 이전에 검출부(600)를 연결 라인(500) 사이에 연결하고, 연결 라인(500)의 연결 공정이 완료된 후 검출부(600)를 연결 라인(500) 사이에서 제거할 수 있다. 연결부(600)는 예를 들어 일 단자 및 타 단자에 집게를 마련하여 배터리(100) 및 배터리 보호 회로가 실장되는 인쇄회로기판(PCB) 상에 연결함으로써 연결 및 분리 가능하게 할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리의 연결 확인 장치는 복수의 연결 라인(500)을 이용하여 복수의 배터리 셀을 메인 제어부(200)와 연결하는 공정에서 인접한 두 연결 라인(500) 사이에 발광 다이오드를 포함하는 검출부(600)를 마련함으로써 이전 연결 라인(500)의 연결 상태를 실시간으로 확인하면서 다음 연결 라인(500)의 연결 공정을 실시할 수 있다. 즉, 연결 라인(500)이 정상적으로 연결되면 발광 셀로부터 메인 제어부(200)로 전류가 흘러 발광 다이오드가 발광하고, 연결 라인이 정상적으로 연결되지 않으면 발광 다이오드가 발광하지 않으므로 발광 다이오드가 발광되지 않는 이전 연결 라인을 다시 연결할 수 있다. 이렇게 검출부(600)를 이용하여 연결 라인(500)의 연결 상태를 실시간으로 확인함으로써 발광 셀과 메인 제어부(200)의 연결 불량을 방지할 수 있고, 그에 따라 연결 라인(500)의 불량에 의한 퓨즈 오픈을 방지할 수 있다. 따라서, 배터리 또는 배터리 보호 회로의 불량을 방지할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 연결 확인 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 장치는 복수의 배터리 셀(11, 12, 13, 14)을 포함하는 배터리(100)와, 배터리(100)의 전압을 측정하고 그에 따라 배터리(100)의 충방전을 관리하는 메인 제어부(200)와, 메인 제어부(200)의 제어 신호에 따라 배터리(100)와 외부 전원 사이의 연결을 스위칭하는 스위칭부(300)와, 배터리(100)의 이상 상태 발생 시 배터리(100)를 보호하기 위해 전류의 흐름을 차단하는 퓨즈부(400)와, 배터리(100)와 메인 제어부(200)를 연결시키는 복수의 연결 라인(510, 520, 530, 540, 550; 500)과, 인접한 두 연결 라인(500) 사이에 각각 마련되어 연결 라인(500)의 연결 상태를 검출하는 복수의 검출부(600)와, 퓨즈부(400)를 제어하기 위한 회로 보호부(800)를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시 예는 본 발명의 일 실시 예에 비해 회로 보호부(800)가 더 포함된다. 퓨즈부(400)를 제어하기 위한 회로 보호부(800)가 더 포함됨으로써 퓨즈부(400)는 적어도 회로 보호부(800)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 퓨즈부(400)는 메인 제어부(200) 및 회보 보호부(800)에 의해 동시에 제어될 수 있고, 회로 보호부(800)에 의해서만 제어될 수 있다. 퓨즈부(400)가 회로 보호부(800)에 의해서만 제어되는 경우 메인 제어부(200)는 스위칭부(300)를 제어할 수 있다. 회로 보호부(800)에 의해 퓨즈부(400)가 제어되는 경우 본 발명의 일 실시 예의 메인 제어부(200)가 퓨즈부(400)를 제어하기 위해 한계 이상의 과충전, 과방전 또는 과전류를 감지하는 것을 회로 보호부(800)가 수행할 수 있다.
회로 보호부(800)가 연결 라인(500)을 통해 연결된 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하고, 측정된 전압에 따라 퓨즈부(400)를 제어할 수 있다. 복수의 배터리 셀의 전압을 측정하기 위해 회로 보호부(800) 내부 또는 회로 보호부(800)와 배터리 셀 사이에 전압 측정부(미도시)가 마련될 수 있다. 또한, 회로 보호부(800)는 감지 저항(700)에 의해 감지된 배터리(100)의 전류를 이용하여 퓨즈부(400)를 제어할 수도 있다. 회로 보호부(800)는 한계 이상의 과충전, 과방전 또는 과전류가 감지되면 퓨즈부(400)를 제어하여 퓨즈부(400)가 오픈되도록 한다. 즉, 회로 보호부(800)는 전압 측정부를 이용하여 측정된 전압을 이용하여 한계 이상의 과충전 또는 과방전을 감지할 수 있고, 감지 저항(700)을 통해 감지된 전류를 이용하여 한계 이상의 과전류를 감지할 수 있다. 예를 들어, 회로 보호부(800)는 복수의 배터리 셀의 전압 중에서 적어도 하나가 미리 설정된 제 3 설정 전압보다 작은지 비교하고, 동시에 제 3 설정 전압보다 작은 감지된 전압의 유지 시간이 미리 설정된 설정 시간을 초과하여 유지되는지 판단한다. 즉, 회로 보호부(800)는 감지된 전압 중에서 적어도 하나가 미리 설정된 제 3 설정 전압보다 작고, 또한 제 3 설정 전압보다 작은 감지된 전압의 유지 시간이 설정 시간을 초과하여 유지될 경우, 퓨즈부(400)를 오픈시키기 위한 제어 신호를 출력한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리의 연결 확인 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배터리의 연결 확인 방법은 복수의 배터리 셀과 메인 제어부 사이에 각각 마련된 복수의 연결 라인의 인접한 두 연결 라인 사이에 발광 다이오드를 포함하는 검출부를 각각 마련하는 단계(S110)와, 검출부의 발광 상태를 확인하면서 연결 라인을 이용하여 배터리 셀과 메인 제어부를 연결하는 단계(S120), 이전 연결 라인과 연결된 검출부가 발광하지 않을 경우 이전 연결 라인을 재연결하는 단계(S130)와, 연결 라인의 연결 공정이 완료된 후 검출부를 제거하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
S110 : 복수의 배터리 셀(11, 12, 13, 14)을 포함하는 배터리(100)와 메인 에어부(200)를 연결하기 위해 마련된 복수를 연결 라인(500)의 인접한 두 연결 라인 사이에 검출부(600)를 마련한다. 연결 라인(500)은 복수의 배터리 셀의 단자 또는 접속점으로부터 연장되어 마련될 수 있고, 연결 라인(500)이 복수의 배터리 셀의 단자 또는 접속점으로부터 일 부분이 연장되어 마련되고 타 부분이 메인 제어부(200)의 입력 단자로부터 연장되어 마련될 수도 있다. 검출부(600)는 발광 다이오드를 이용할 수 있는데, 예를 들어 저항과 발광 다이오드가 병렬 연결된 부품을 이용할 수 있다. 이러한 검출부(600)를 인접한 두 연결 라인(500) 사이에 마련하여 일 배터리 셀과 병렬 연결되도록 한다. 한편, 검출부(600)는 연결 라인(500)의 연결 공정에서 연결 라인(500)의 연결 상태를 확인하기 위해 마련되며, 연결 라인(500)의 연결 공정이 완료된 후 제거되어야 한다. 따라서, 검출부(600)는 착탈 가능하게 마련될 수 있다. 이를 위해 예를 들어 검출부(600)는 양 말단에 집게가 마련되어 배터리(100) 및 배터리 보호 회로가 실장되는 인쇄회로기판(PCB) 상에 연결함으로써 연결 및 분리 가능하게 할 수 있다.
S120 : 복수의 연결 라인(500)을 순차적으로 연결하여 복수의 배터리 셀과 메인 제어부(200)가 연결되도록 한다. 예를 들어, 최하위 배터리 셀, 즉 제 4 배터리 셀(14)의 (-) 단자와 연결된 제 5 연결 라인(550)으로부터 제 1 배터리 셀(11)의 (+) 단자와 연결된 제 1 연결 라인(510)까지 순차적으로 연결 라인을 연결할 수 있다. 이렇게 연결 라인(500)을 순차적으로 연결하는 과정에서 검출부(600)의 발광 다이오드가 발광하는지 확인한다. 즉, 이전 연결 라인(500)이 정상적으로 연결되면 배터리 셀로부터 메인 제어부로 전류가 흐르고 그에 따라 발광 다이어드가 발광되므로, 이를 확인한 후 다음 연결 라인을 연결할 수 있다. 예를 들어, 제 4 연결 라인(540)을 연결한 후 제 3 연결 라인(530)을 연결할 때 제 3 발광 다이오드(632)를 통해 광이 방출되면 제 4 연결 라인(540)이 정상적으로 연결된 것으로 판단하여 제 3 연결 라인(530)의 연결 공정을 수행할 수 있다.
S130 : 그런데, 이전 연결 라인(500)과 연결된 검출부(600)가 발광되지 않을 경우 해당 연결 라인(500)의 연결 상태를 확인하여 재연결한다. 예를 들어, 제 3 발광 다이오드(632)가 발광되지 않으면 제 4 연결 라인(540)이 정상적으로 연결되지 않은 것으로 판단하여 제 4 연결 라인(540)의 연결 공정을 다시 실시할 수 있다.
S140 : 검출부(600)의 발광 상태를 확인하면서 복수의 연결 라인(500)을 순차적으로 연결하고, 연결 공정이 모두 완료되면 검출부(600)를 연결 라인(500)으로부터 제거한다. 이렇게 검출부(600)를 이용하여 연결 라인(500)의 연결 상태를 실시간으로 확인하면서 연결 공정을 실시함으로써 연결 라인(500)의 불량에 의한 퓨즈 오픈을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 배터리 200 : 메인 제어부
300 : 스위칭부 400 : 퓨즈부
500 : 연결 라인 600 : 검출부
700 : 감지 저항 800 : 회로 보호부

Claims (9)

  1. 직렬 연결되는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리와 배터리 보호 회로 사이에 각각 마련된 복수의 연결 라인; 및
    인접한 두 연결 라인 사이에 각각 마련되어 상기 연결 라인의 연결 상태를 확인하는 복수의 검출부를 포함하고,
    상기 복수의 연결 라인은 상기 배터리의 양극 단자, 상기 배터리의 음극 단자 및 상기 배터리에 포함되는 인접한 두 배터리 셀의 접속점과 상기 배터리 보호 회로를 각각 연결하도록, 상기 배터리 셀의 수보다 하나 더 많은 수로 마련되고,
    상기 검출부는 상기 배터리 및 상기 배터리 보호 회로가 실장되는 인쇄회로기판 상에서 인접한 두 연결 라인 사이에 착탈 가능하게 마련되며,
    상기 검출부는 상기 연결 라인이 정상적으로 연결되면 발광하는 발광 다이오드를 포함하는 배터리의 연결 확인 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 배터리 보호 회로는,
    상기 복수의 배터리 셀과 충방전 경로 사이에 마련되어 상기 배터리 셀의 충방전을 제어하는 스위칭부;
    상기 복수의 배터리 셀의 충방전 경로를 차단하는 퓨즈부; 및
    상기 복수의 배터리 셀의 상태를 확인하여 상기 스위칭부 및 퓨즈부를 제어하는 메인 제어부를 포함하는 배터리의 연결 확인 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 배터리 보호 회로는,
    상기 복수의 배터리 셀의 상태를 확인하여 상기 퓨즈부를 제어하는 회로 보호부를 더 포함하는 배터리의 연결 확인 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 검출부는 상기 발광 다이오드와 병렬 연결되는 저항을 더 포함하는 배터리의 연결 확인 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 검출부는 상기 연결 라인의 연결 이전에 마련하고 상기 복수의 연결 라인의 연결이 완료된 후 제거하는 배터리의 연결 확인 장치.
  8. 직렬 연결되는 복수의 배터리 셀을 포함하는 배터리와 메인 제어부 사이에 각각 마련된 복수의 연결 라인의 인접한 두 연결 라인 사이에 검출부를 각각 마련하는 단계;
    상기 검출부의 상태를 확인하면서 상기 연결 라인을 이용하여 배터리 셀과 메인 제어부를 연결하는 단계;
    상기 검출부의 상태를 확인하여 연결 불량으로 판정된 연결 라인을 재연결하는 단계; 및
    상기 복수의 연결 라인의 연결 공정이 완료된 후 검출부를 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 연결 라인은 상기 배터리의 양극 단자, 상기 배터리의 음극 단자 및 상기 배터리에 포함되는 인접한 두 배터리 셀의 접속점과 배터리 보호 회로를 각각 연결하도록, 상기 배터리 셀의 수보다 하나 더 많은 수로 마련되고,
    상기 검출부는 상기 배터리 및 상기 배터리 보호 회로가 실장되는 인쇄회로기판 상에서 인접한 두 연결 라인 사이에 착탈 가능하게 마련되며,
    상기 검출부는 상기 연결 라인이 정상적으로 연결되면 발광하는 발광 다이오드를 포함하는 배터리의 연결 확인 방법.
  9. 삭제
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