KR102046005B1 - 듀얼 셀 보호 ic 및 이를 포함하는 배터리 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 듀얼 셀 보호 IC 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 FET를 외장형으로 구성하며, 두 개의 배터리 셀을 하나의 IC로 보호할 수 있는 배터리 모듈을 구성하여 충/방전 시 발생되는 이상상태에 대비하는 듀얼 셀 보호 IC 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.

Description

듀얼 셀 보호 IC 및 이를 포함하는 배터리 모듈{DUAL CELL PROTECTION IC AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 듀얼 셀 보호 IC 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 FET를 외장형으로 구성하며, 두 개의 배터리 셀을 하나의 IC로 보호할 수 있는 배터리 모듈을 구성하여 충/방전 시 발생되는 이상상태에 대비하는 듀얼 셀 보호 IC 및 이를 포함하는 배터리 모듈에 관한 것이다.
리튬 이온(Li-ion)전지 등과 같은 배터리는 다양한 전자기기의 전력원으로 이용되고 있다. 일반적으로 배터리(팩)는 단위 셀(cell)이 복수 개 구성되는 어셈블리(assembly)가 복수 개로 이루어지는 구성으로서, 상기 셀은 양극 집전체, 세퍼레이터, 활물질, 전해액, 알루미늄 박막층 등으로 구성되어 있다.
이러한 배터리에 내장된 셀 내부에서 단락이 발생되거나 배터리가 장착된 전자 장치에서 전력을 비정상적으로 많이 소모하는 경우 또는 과충전, 과전류 시 발열이 발생하고 지속되는 경우, 배터리의 온도가 급상승할 수 있다.
만약 배터리의 온도가 규정 온도 이상으로 상승하면, 배터리 셀에 내장된 전해액 또는 활물질 등의 분해에 의해 다량의 가스가 방출되면서 셀의 내부 압력이 급격히 상승하여 셀이 폭발할 수 있으며 배터리 셀의 전기화학적 특성을 열화시켜 배터리 팩의 수명을 감소시키는 문제가 있다.
이에 따라 배터리를 온도상승으로부터 보호하는 회로가 필요한데, 일반적인 배터리는 BMS(Battery Management System)를 가지고 있고, BMS는 보호 IC를 포함하고 있다. 만약 과방전, 과충전, 쇼트 및 과전류와 같은 이상 상태가 발생되는 경우, 보호 IC에서는 전력 스위칭 소자인 충전 FET/방전 FET를 온/오프(ON/OFF) 제어하여 이상 상태로부터 배터리를 보호한다.
이러한 보호 IC에 관한 종래의 기술은 도 1을 들어 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 배터리 모듈의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 두 개의 배터리 셀은 하나의 배터리 모듈로 구성되어, 각각의 보호 IC를 포함하고 있다.
일반적인 보호 IC는 충전FET 및 방전 FET를 포함하고 있으므로 충/방전 시 고전류가 흐르는 경우, FET에서 발생되는 열에 의하여 손상될 수 있다.
또한, 두 개의 배터리 셀로 구성되어 동일한 기능을 가진 두 개의 보호 IC를 포함하는 배터리 모듈은 셀의 개수에 따라 보호 IC를 구성해야 하므로 배터리 모듈의 크기축소는 한계가 있다.
한편, 보호 IC 제작 시 보호 IC의 사양은 기 저장되어서 조립되므로 트리밍(Trimming) 공정에서 오류가 발생되는 경우에도 사양을 변경하지 못한다.
또한, 전자기기마다 다른 사양의 보호 IC를 제작해야 하므로 다양한 사양의 배터리를 제작하는 경우, 각각의 사양에 따른 긴 리드타임(lead time)을 가질 수 있고, 제품의 수요에 따라 불용 재고가 발생할 수 있다.
따라서 배터리 팩의 신뢰성과 생산 효율성을 향상시키기 위해서는 보호 IC의 개발 리드타임을 감소시키고, 충/방전 시 FET에서 발생되는 열로부터 보호 IC를 보호하는 방안이 필요하다.
본 발명은 배터리 모듈의 크기를 감소시킬 수 있으며, 충/방전 시 FET에서 발생되는 열로부터 보호 IC를 보호시켜 신뢰성과 생산 효율성이 향상된 듀얼 셀 보호 IC 및 이를 포함하는 배터리 모듈을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 보호 IC는 두 개의 배터리 셀을 보호하는 듀얼 셀 보호 IC 로서, 상기 두 개의 배터리 셀 중 제1배터리 셀의 전압을 감지하는 전압인가단자(VDD), 상기 두 개의 배터리 셀 사이에 연결되어 셀 간의 전위차를 감지하는 전압감지단자(VM), 접지단자(VSS), 상기 제1배터리 셀의 방전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제1 방전단자(DO1), 상기 제1배터리 셀의 충전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제1 충전단자(CO1), 충/방전 시 상기 제 1 배터리 셀의 과전류를 감지하는 제1 상태 감지단자(CS1), 상기 두 개의 배터리 셀 중 제2배터리 셀의 방전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제2 방전단자(DO1), 제2배터리 셀의 충전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제2 충전단자(CO1), 충/방전 시 제 2 배터리 셀의 과전류를 감지하는 제2 상태 감지단자(CS2) 및 외부통신부와 연결되어 외부로부터 충/방전에 대한 제한조건이 입력되는 설정단자(OTP)를 포함하여 구성된다.
상기 전압인가단자(VDD)는 제1배터리 셀의 양(+)전극과 연결되어 듀얼 셀 보호 IC의 구동전원이 인가된다.
상기 접지단자(VSS)는 제2 배터리 셀의 음(-)전극과 연결된다.
상기 듀얼 셀 보호 IC는 메모리를 포함하여 구성되며, 상기 메모리는 상기 설정단자(OTP)가 외부로부터 수신한 충/방전 제한조건을 저장시킨다.
상기 전압인가단자(VDD) 및 전압감지단자(VM)에서 감지한 전압을 이용하여 과충전 및 과방전 상태를 판단한다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈은 직렬로 연결되는 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀, 상기 제1 배터리 셀의 전류를 온/오프 하는 충전 FET 및 방전 FET를 포함하여 구성되는 제1 FET부, 상기 제2 배터리 셀의 전류를 온/오프 하는 충전 FET 및 방전 FET 를 포함하여 구성되는 제2 FET부 및 상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 전압에 따라 상기 제1 FET부 및 제2 FET부를 제어하는 배터리 보호IC를 포함하여 구성된다.
상기 배터리 모듈은 복수 개 설치되어 배터리 팩으로 형성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC 구동 방법은 외부시스템으로부터 배터리 모듈의 전기적 사양을 수신하는 배터리 사양 수신단계, 상기 배터리 사양 수신단계에서 수신된 전기적 사양을 과충전 및 과방전 상태를 감지하는 조건으로 설정하는 배터리 사양 설정단계, 충/방전 수행 시 각 배터리 셀의 전압을 개별적으로 모니터링 하는 전압 모니터링단계 및 상기 전압 모니터링단계에서 과충전 또는 과방전이 발생하는 경우, 해당 배터리 셀의 FET를 제어하는 FET 제어단계를 포함한다.
상기 사양 설정단계는, 메모리에 전기적 사양을 저장하는 사양 저장단계를 더 포함한다.
상기 FET 제어단계는, 과전류의 발생을 감지하여 해당 배터리 셀의 FET를 제어하는 과전류 제어단계를 추가적으로 구비한다.
본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC 및 이를 포함하는 배터리 모듈은 FET를 외장으로 설계하고 두 개의 보호 IC를 하나의 보호 IC로 구성함에 따라 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩의 크기를 축소시키고, 개발 리드 타임을 감소시켜 충/방전 시 배터리 팩의 안정성 및 제작 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 종래의 배터리 모듈의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC의 블록도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 블록도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC 구동방법의 순서도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때. 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 식별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
<실시 예 1>
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC 에 대하여 설명한다.
본 발명의 듀얼 셀 보호 IC는 해당 배터리의 사양을 설정할 수 있도록 설정단자(OTP)를 구성하고, 두 개의 셀을 보호할 수 있는 두 개의 보호단자를 구성하여 배터리의 효율적인 생산과 종래보다 축소된 크기로 생산될 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC(140)는 두 개의 배터리 셀 중 제1배터리 셀의 전압을 감지하는 전압인가단자(VDD, 141), 상기 두 개의 배터리 셀 사이에 연결되어 셀 간의 전위차를 감지하는 전압감지단자(VM, 142), 접지단자(VSS, 143), 상기 제1배터리 셀의 방전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제1 방전단자(DO1, 144), 상기 제1배터리 셀의 충전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제1 충전단자(CO1, 145), 충/방전 시 상기 제 1 배터리 셀의 과전류를 감지하는 제1 상태 감지단자(CS1, 146), 상기 두 개의 배터리 셀 중 제2배터리 셀의 방전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제2 방전단자(DO1, 147), 제2배터리 셀의 충전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제2 충전단자(CO1, 148), 충/방전 시 제 2 배터리 셀의 과전류를 감지하는 제2 상태 감지단자(CS2, 149) 및 외부통신부와 연결되어 외부로부터 충/방전에 대한 제한조건이 입력되는 설정단자(OTP, 150)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 충/방전에 대한 제한조건은 과충전 및 과방전 상태와 과전류가 흐르는 경우, 충/방전 전류를 차단하고 재개시키는 전압 및 전류의 값을 의미한다. 과충전 전압 값은 일 실시 예로써, 4.2V로 설정하고, 과방전 전압 값은 일 실시 예로써, 3V로 설정하지만 이에 한정되지 않는다.
아래에서 각 단자에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.
상기 전압인가단자(VDD, 141)는 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)의 각 단자가 구동될 수 있도록 1배터리 셀의 양(+)전극과 연결되어 구동전원을 인가받는다.
또한, 상기 접지단자(VSS, 143)는 제2 배터리 셀의 음(-)전극과 연결된다.
이러한 전압인가단자(141), 전압감지단자(142) 및 접지단자(143)에서 감지된 전압을 이용하여 상기 두 개의 배터리 셀의 각 상태를 알 수 있다. 따라서 각 배터리 셀의 충전, 과충전 및 과방전 상태도 상기 전압인가단자(141), 전압감지단자(142) 및 접지단자(143)에서 감지된 전압을 통해 알 수 있다.
상기 두 개의 배터리 셀에 과전류, 과충전 또는 과방전이 발생하는 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)의 구동 방법을 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.
(1) 만약 충전 시 제1 배터리 셀이 과충전 상태인 경우, 보호 IC 내 제어회로(미도시)를 통해 상기 제1 충전단자(145)는 충전전류가 오프 되도록 신호를 출력한다.
(2) 또한, 방전 시 제1 배터리 셀이 과방전 상태인 경우, 보호 IC 내 제어회로(미도시)를 통해 상기 제1 방전단자(144)는 방전전류가 오프 되도록 신호를 출력한다.
(3) 또한, 충/방전 시 상기 제1 상태감지단자(146)는 제1 배터리 셀에 과전류가 흐르는지 모니터링하고, 만약 충전 시 과전류가 흐르는 경우, 상기 제1 충전단자(145)를 통해 충전전류를 오프 시킨다. 만약 방전 시 과전류가 흐르는 경우, 상기 제1 방전단자(144)를 통해 방전전류를 오프 시킨다.
(4) 만약 충전 시 제2 배터리 셀이 과충전 상태인 경우, 보호 IC 내 제어회로(미도시)를 통해 상기 제2 충전단자(148)는 충전전류가 오프 되도록 신호를 출력한다.
(5) 만약 방전 시 제2 배터리 셀이 과방전 상태인 경우, 보호 IC 내 제어회로(미도시)를 통해 상기 제2 방전단자(147)는 방전전류가 오프 되도록 신호를 출력한다.
(6) 또한, 충/방전 시 상기 제2 상태감지단자(149)는 제2 배터리 셀에 과전류가 흐르는지 모니터링하고, 만약 충전 시 과전류가 흐르는 경우, 상기 제2 충전단자(148)를 통해 충전전류를 오프 시킨다. 만약 방전 시 과전류가 흐르는 경우, 상기 제2 방전단자(147)를 통해 방전전류를 오프 시킨다.
한편, 듀얼 셀 보호 IC(140)는 메모리를 포함하여 구성되며, 메모리는 상기 설정단자(OTP)가 외부로부터 수신한 충/방전 제한조건을 저장시킨다.
여기서 메모리는 OTP(ONE-TIME PROGRAMMABLE) ROM으로 구성되어 한번만 값을 입력할 수 있도록 한다.
따라서 배터리가 생산된 후 사용자의 요구에 따른 충/방전 제한조건을 상기 설정단자(OTP)를 이용하여 입력시킬 수 있다.
또한, 충/방전 제한조건은 별도의 설정회로(미도시)를 통해 설정된다. 설정회로(미도시)는 충/방전, 과충전 및 과방전의 사양설정신호를 상기 전압인가단자(141), 전압감지단자(142) 및 접지단자(143)에 인가하고, 과전류 사양설정신호는 상기 제1 상태감지단자(146) 및 제2 상태감지단자(149)에 인가한다.
<실시 예 2>
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈에 대하여 설명한다.
본 발명의 배터리 모듈은 두 개의 배터리 셀에 각각의 충/방전전류를 온/오프 하는 FET와 이를 제어하는 듀얼 셀 보호 IC를 구성하여, 두 개의 배터리 셀을 충/방전 시 FET에서 발생되는 열로부터 보호할 수 있으며, 듀얼 셀 보호 IC와 분리되어 자유롭게 FET의 구성을 설계할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배터리 모듈의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 직렬로 연결되는 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)을 포함하는 배터리(110), 상기 제1 배터리 셀(111)의 전류를 온/오프 하는 제1 충전 FET(122) 및 제1 방전 FET(121)를 포함하여 구성되는 제1 FET부(120), 상기 제2 배터리 셀(112)의 전류를 온/오프 하는 제2 충전 FET(132) 및 제2 방전 FET(131)를 포함하여 구성되는 제2 FET부(130) 및 상기 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 각 전압에 따라 상기 제1 FET부(120) 및 제2 FET부(130)를 제어하는 듀얼 셀 보호 IC(140)를 포함한다.
이와 같은 구성은 급속충전 시 고전류가 흘러 발생되는 FET 발열로부터 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)를 보호할 수 있다.
상기 두 개의 배터리 셀에 과전류, 과충전 또는 과방전이 발생하는 경우, 상기 배터리 모듈(100)의 구동 방법을 아래에서 상세하게 설명하도록 한다.
(1) 만약 충전 시 제1 배터리 셀(111)이 과충전 상태인 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)는 제1 배터리 셀(111)의 충전전류 오프 신호를 출력하여 상기 제1 충전 FET(122)는 오프 된다.
(2) 또한, 방전 시 제1 배터리 셀(111)이 과방전 상태인 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)는 제1 배터리 셀(111)의 방전전류 오프 신호를 출력하여 상기 제1 방전 FET(121)는 오프 된다.
(3) 또한, 충전 시 제1 배터리 셀(111)에 과전류가 흐르는 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)는 제1 배터리 셀(111)의 충전전류 오프 신호를 출력하여 상기 제1 충전 FET(122)는 오프 되고, 만약 방전 시 과전류가 흐르는 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)는 제1 배터리 셀(111)의 방전전류 오프 신호를 출력하여 상기 제1 방전 FET(121)는 오프 된다.
(4) 만약 충전 시 제2 배터리 셀(112)이 과충전 상태인 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)는 제2 배터리 셀(112)의 충전전류 오프 신호를 출력하여 상기 제2 충전 FET(132)는 오프 된다.
(5) 또한, 방전 시 제2 배터리 셀(112)이 과방전 상태인 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)는 제2 배터리 셀(112)의 방전전류 오프 신호를 출력하여 상기 제2 방전 FET(131)는 오프 된다.
(6) 또한, 충전 시 제2 배터리 셀(112)에 과전류가 흐르는 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)는 제2 배터리 셀(112)의 충전전류 오프 신호를 출력하여 상기 제2 충전 FET(132)는 오프 되고, 만약 방전 시 과전류가 흐르는 경우, 상기 듀얼 셀 보호 IC(140)는 제2 배터리 셀(112)의 방전전류 오프 신호를 출력하여 상기 제2 방전 FET(131)는 오프 된다.
<실시 예 3>
다음으로 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC 구동방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 듀얼 셀 보호 IC 구동방법은 배터리의 전기적 사양을 외부로부터 수신하고 배터리에 설정하여 충/방전 수행 시 각 배터리 셀에 설정된 전기적 사양에 따라 FET를 제어시키는 방법이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC 구동방법의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 셀 보호 IC 구동방법은 일단 외부시스템으로부터 배터리 모듈의 전기적 사양을 수신하고(배터리 사양 수신단계: S410), 상기 배터리 사양 수신단계(S410)에서 수신된 전기적 사양을 과충전 및 과방전 상태를 감지하는 조건으로 설정한다(배터리 사양 설정단계: S420).
여기서 메모리에 상기 전기적 사양을 저장하는 배터리 사양 저장단계를 더 포함한다.
또한, 상기 전기적 사양은 과충전 및 과방전 상태와 과전류가 흐르는 경우, 충/방전 전류를 차단하고 재개시키는 전압 및 전류의 값을 의미한다.
또한, 배터리 사양 설정단계(S420)는 과전류를 감지하는 과전류 감지조건도 설정한다.
그 후, 충/방전 수행 시 각 배터리 셀의 전압을 개별적으로 모니터링 하여(전압 모니터링단계: S430) 배터리 셀에서 과충전 또는 과방전이 발생하는 경우, 해당 배터리 셀의 FET를 제어한다(FET 제어단계: S440).
여기서 상기 FET 제어단계(S440)는 과전류의 발생을 감지하여 해당 배터리 셀의 FET를 제어하는 과전류 제어단계를 추가로 구성한다.
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 통상의 지식을 가진 자는 서술한 특허청구범위 기술 내에서 다양한 실시 예가 가능할 수 있을 것이다.
100: 배터리 모듈
110: 배터리
111: 제1 배터리 셀
112: 제2 배터리 셀
120: 제1 FET부
121: 제1 방전 FET
122: 제1 충전 FET
130: 제2 FET부
131: 제2 방전 FET
132: 제2 충전 FET
140: 듀얼 셀 보호 IC
141: 전압인가단자(VDD)
142: 전압감지단자(VM)
143: 접지단자(VSS)
144: 제1 방전단자(DO1)
145: 제1 충전단자(CO1)
146: 제1 상태 감지단자(CS1)
147: 제2 방전단자(DO1)
148: 제2 충전단자(CO1)
149: 제2 상태 감지단자(CS2)
150: 설정단자(OTP)

Claims (10)

  1. 제1 배터리 셀의 음(-) 전극과 제2 배터리 셀의 양(+) 전극이 연결된 두 개의 배터리 셀을 보호하는 듀얼 셀 보호 IC 로서,
    상기 제1 배터리 셀의 양(+) 전극과 연결되는 전압인가단자(VDD);
    상기 두 개의 배터리 셀 사이에 연결되는 전압감지단자(VM);
    상기 제2 배터리 셀의 음(-) 전극과 연결되는 접지단자(VSS);
    상기 제1 배터리 셀의 방전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제1 방전단자(DO1);
    상기 제1 배터리 셀의 충전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제1 충전단자(CO1);
    충/방전 시 상기 제1 배터리 셀의 과전류를 감지하는 제1 상태 감지단자(CS1);
    상기 제2 배터리 셀의 방전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제2 방전단자(DO1);
    상기 제2 배터리 셀의 충전전류의 온/오프 신호를 출력하는 제2 충전단자(CO1);
    충/방전 시 상기 제2 배터리 셀의 과전류를 감지하는 제2 상태 감지단자(CS2);
    외부통신부와 연결되어 외부로부터 충/방전에 대한 제한조건이 입력되는 설정단자(OTP); 및
    상기 설정단자로 입력된 충/방전에 대한 제한조건 중 과충전 및 과방전을 판단하기 위하여 설정된 전압 값을 포함하는 사양설정신호를 상기 전압인가단자(VDD), 전압감지단자(VM) 및 접지단자(VSS)에 전달하고, 상기 설정단자로 입력된 충/방전에 대한 제한조건 중 과전류를 판단하기 위하여 설정된 전류 값을 포함하는 사양설정신호를 상기 제1 상태 감지단자(CS1) 및 제2 상태 감지단자(CS2)에 전달하는 설정회로;를 포함하고,
    상기 전압인가단자(VDD), 전압감지단자(VM) 및 접지단자(VSS)는 감지된 전압 값과 상기 설정된 전압 값을 비교하여 상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 과충전 및 과방전 상태 여부를 판단하고,
    상기 제1 상태 감지단자(CS1) 및 제2 상태 감지단자(CS2)는 감지된 전류 값과 상기 설정된 전류 값을 비교하여 상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 과전류 상태 여부를 판단하는 듀얼 셀 보호 IC.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전압인가단자(VDD)는 듀얼 셀 보호 IC의 구동전원이 인가되는 것을 특징으로 하는 듀얼 셀 보호 IC.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 듀얼 셀 보호 IC는 메모리를 포함하여 구성되며, 상기 메모리는 상기 설정단자(OTP)가 외부로부터 수신한 충/방전 제한조건을 저장시키는 것을 특징으로 하는 듀얼 셀 보호 IC.
  5. 삭제
  6. 직렬로 연결되는 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀;
    상기 제1 배터리 셀의 전류를 온/오프 하는 제1 충전 FET 및 제1 방전 FET를 포함하여 구성되는 제1 FET부;
    상기 제2 배터리 셀의 전류를 온/오프 하는 제2 충전 FET 및 제2 방전 FET 를 포함하여 구성되는 제2 FET부; 및
    상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 각 전압에 따라 상기 제1 FET부 및 제2 FET부를 제어하는 청구항 1, 청구항 2 및 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 듀얼 셀 보호 IC;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 복수 개 설치되어 배터리 팩으로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101907373B1 (ko) * 2016-11-16 2018-10-12 현대오트론 주식회사 과충전 방지 장치 및 방법
US20220166234A1 (en) * 2019-03-26 2022-05-26 Gs Yuasa International Ltd. Protective circuit, energy storage apparatus, and control method for protective circuit
US11394224B2 (en) 2019-07-30 2022-07-19 Sling Media Pvt. Ltd. Method and apparatus for deeply discharged battery detection
JP7273244B2 (ja) * 2019-07-30 2023-05-12 スリング メディア ピーブイティー エルティーディー． 過放電された電池を検出する方法およびデバイス
CN111245052A (zh) * 2020-01-20 2020-06-05 福州福瑞特电子有限公司 一种带通讯功能电池的双重双关断保护电路
US20220200296A1 (en) * 2020-12-17 2022-06-23 Yt Electronics Ltd. Battery protect circuit and battery module

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009529850A (ja) * 2006-03-10 2009-08-20 アトメル・コーポレイション 過電流および短絡に対する保護における電力サージフィルタリング

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6903533B1 (en) * 2003-12-16 2005-06-07 Motorola, Inc. Power fault battery protection circuit
JP5262034B2 (ja) * 2007-09-14 2013-08-14 株式会社リコー 充放電保護回路および該充放電保護回路を組み込んだバッテリーパック、該バッテリーパックを用いた電子機器
US8847553B2 (en) * 2011-10-03 2014-09-30 R.W. Beckett Corporation Mobile power systems for high power applications
KR20130066462A (ko) * 2011-12-12 2013-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩의 보호회로 및 이를 포함하는 배터리팩
JP5900598B1 (ja) * 2014-12-26 2016-04-06 ミツミ電機株式会社 二次電池保護回路、二次電池保護装置及び電池パック、並びにデータ書き込み方法
US10355497B2 (en) * 2015-05-15 2019-07-16 Apple Inc. Protection of parallel connected cells in battery packs

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009529850A (ja) * 2006-03-10 2009-08-20 アトメル・コーポレイション 過電流および短絡に対する保護における電力サージフィルタリング

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