KR20120103937A - 배터리 관리 시스템 및 그를 포함하는 배터리 팩 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명은, 일정 시간 동안 배터리의 사용이 없을 경우 배터리의 방치모드를 인식하는 인식부; 상기 방치모드 시 배터리에 대한 정보를 검출하는 검출부; 및 상기 검출부를 통해 검출된 배터리의 전압과 기설정된 과방전 기준전압을 비교하고, 상기 배터리의 전압이 상기 과방전 기준전압 이하일 경우 과방전 경고신호를 발생시키는 알림부를 포함하는 배터리 관리 시스템을 개시한다.
본 발명은, 일정 시간 동안 배터리의 사용이 없을 경우 배터리의 방치모드를 인식하는 인식부; 상기 방치모드 시 배터리에 대한 정보를 검출하는 검출부; 및 상기 검출부를 통해 검출된 배터리의 전압과 기설정된 과방전 기준전압을 비교하고, 상기 배터리의 전압이 상기 과방전 기준전압 이하일 경우 과방전 경고신호를 발생시키는 알림부를 포함하는 배터리 관리 시스템을 개시한다.
Description
본 발명은 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩에 관한 것이다.
이차 전지는 셀룰러 폰(Cellular phone), 노트북 컴퓨터, 캠코더, PDA(personal digital assistants) 등 휴대용 전자기기의 개발로 활발히 연구되고 있다.
이러한 이차 전지는 배터리 셀과 충방전 회로를 포함하는 배터리 팩 형태로 제작되고 있으며, 배터리 팩에 설치되는 외부 단자를 통해 외부 전원 또는 외부 시스템에 의한 배터리 셀의 충전 또는 방전이 이루어지고 있다. 즉, 외부 단자를 통해 배터리 팩에 외부 전원이 연결되면 외부 단자와 충방전 회로를 통해 공급되는 외부 전원에 의해 배터리 셀이 충전되며, 외부 단자를 통해 배터리 팩에 외부 시스템이 연결되면 배터리 셀의 전원이 충방전 회로와 외부 단자를 통해 외부 부하에 공급되는 방전 동작이 일어난다.
일반적으로 배터리 팩은 사용하지 않은 상태로 장시간 방치될 경우 과방전 될 수 있다. 과방전된 배터리 팩은 불량으로 판정되는데, 이렇게 불량으로 판정된 배터리 팩의 수리 시 배터리 팩의 상태에 대한 정확한 파악이 요구된다.
본 발명은 과방전된 배터리의 상태를 정확히 파악할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 시스템은, 일정 시간 동안 배터리의 사용이 없을 경우 배터리의 방치모드를 인식하는 인식부; 상기 방치모드 시 배터리에 대한 정보를 검출하는 검출부; 및 상기 검출부를 통해 검출된 배터리의 전압과 기설정된 과방전 기준전압을 비교하고, 상기 배터리의 전압이 상기 과방전 기준전압 이하일 경우 과방전 경고신호를 발생시키는 알림부를 포함한다.
또한, 상기 배터리에 대한 정보와 상기 방치모드의 경과시간에 대한 정보를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 알림부는 상기 저장부에 저장된 정보를 외부로 알리기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 알림부는 상기 과방전 경고 신호를 외부로 알리기 위한 스피커를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 검출부는 상기 방치모드 시 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 정보를 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리; 상기 배터리의 방치 시간 동안 상기 배터리의 상태를 파악하기 위한 배터리 관리 유닛을 포함하고, 상기 배터리 관리 유닛은, 일정 시간 동안 배터리의 사용이 없을 경우 배터리의 방치모드를 인식하는 인식부; 상기 방치모드 시 배터리에 대한 정보를 검출하는 검출부; 및 상기 검출부를 통해 검출된 배터리의 전압과 기설정된 과방전 기준전압을 비교하고, 상기 배터리의 전압이 상기 과방전 기준전압 이하일 경우 과방전 경고신호를 발생시키는 알림부를 포함한다.
또한, 상기 배터리에 대한 정보와 상기 방치모드의 경과시간에 대한 정보를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 알림부는 상기 저장부에 저장된 정보를 외부로 알리기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 알림부는 상기 과방전 경고 신호를 외부로 알리기 위한 스피커를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 검출부는 상기 방치모드 시 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 정보를 검출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 과방전된 배터리의 상태를 정확히 파악할 수 있는 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 전체적인 구성을 도시한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 유닛의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 유닛의 구성을 나타낸 블록도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 배터리 팩(10)의 전체적인 구성을 나타낸 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 배터리(100), 배터리 관리 유닛(200), 충전 소자(300), 방전 소자(400), 커넥터(500) 및 센서 저항(600)을 포함한다.
이러한 배터리 팩(10)은 커넥터(500)를 통해 외부 시스템(20)과 연결될 수 있다. 상기 외부 시스템(20)은 배터리(100)의 충전을 위한 충전기일 수 있으며, 핸드폰 또는 휴대용 노트북 컴퓨터 등과 같은 외부 부하일 수도 있다.
배터리 팩(10)은 커넥터(500)를 통해 충전기(20)와 연결되어 배터리(100)의 충전 동작을 수행할 수 있다. 또한, 배터리 팩(10)은 커넥터(500)를 통해 노트북 컴퓨터와 같은 외부 부하(20)에 연결되어 배터리(100)의 방전 동작을 수행할 수 있다. 배터리(100)와 커넥터(500) 사이의 대전류 경로(HCP)는 충방전 경로로서 사용되며, 상기 대전류 경로(HCP)를 통해 비교적 큰 전류가 흐르게 된다. 충전기 혹은 외부 부하(20)의 전원 단자는 커넥터(500)의 제 1 팩 단자(P+) 및 제 2 팩 단자(P-)와 연결될 수 있으며 충전기(20)의 통신 단자는 커넥터(500)의 통신 단자(CLOCK, DATA)와 연결될 수 있다.
배터리(100)는 하나 이상의 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)을 포함할 수 있으며, 일정 전압으로 충전 또는 방전될 수 있다. 도 1의 B+, B-는 전극 단자를 표시한 것이고, 각각은 직렬 연결된 배터리 셀(B1, B2, B3, B4)의 양극 단자(B+) 및 음극 단자(B-)를 나타낸 것이다. 상기 배터리(100)의 배터리 셀 수는 외부 부하가 필요로 하는 용량에 따라 달라질 수 있다.
배터리 관리 유닛(200)은 배터리(100)의 전압을 검출하고 충전 소자(300) 및 방전 소자(400)의 동작을 제어함으로써 배터리(100)의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 커넥터(500)를 통하여 배터리 팩(10)과 충전기(20)가 연결될 경우, 배터리 관리 유닛(200)은 충전 소자(300)를 온(on) 상태로, 방전 소자(400)를 오프(off) 상태로 설정하여 배터리(100)가 충전될 수 있도록 한다. 또한, 커넥터(500)를 통해 배터리 팩(10)과 외부 시스템(20)이 연결될 경우, 배터리 관리 유닛(200)은 충전 소자(300)를 오프(off) 상태로, 방전 소자(400)를 온(on) 상태로 설정하여 배터리(100)가 방전될 수 있도록 한다. 한편 도시하진 않았으나 배터리 관리 유닛(200)은 배터리 셀들(B1, B2, B3, B4) 각각의 전압을 모두 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 유닛(200)은 배터리 팩(10)가 방치되는 동안 배터리(100)의 상태를 파악하고 저장할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 배터리 유닛(200)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
충전 소자(300)와 방전 소자(400)는 배터리(100)와 커넥터(500) 사이의 대전류 경로(HCP) 상에 연결되고 배터리(100)의 충전 또는 방전을 수행할 수 있다. 충전 소자(300)는 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor; 이하 FET 1이라고 함)와 기생 다이오드(parasitic diode; 이하 D 1이라고 함)를 포함할 수 있다. 방전 소자(400)는 전계 효과 트랜지스터(이하 FET 2 이라고 함)와 기생 다이오드(이하 D 2라고 함)를 포함할 수 있다. FET 1의 소스와 드레인 사이의 접속 방향은, FET 2와 반대 방향으로 설정될 수 있다. 이러한 구성으로 FET 1은 커넥터(500)로부터 배터리(100)로의 전류 흐름을 제한할 수 있다. FET 2는 배터리(100)로부터 커넥터(500)의 전류 흐름을 제한하도록 접속될 수 있다. D 1과 D 2는 전류가 제한되는 방향에 반대 방향으로 전류가 흐르도록 구성될 수 있다.
커넥터(500)는 배터리(100)와 연결되어 있으며, 충전 시 충전기(20)와 연결되어 배터리(100)로의 충전을 위한 단자로서 작동하거나, 방전 시 외부 부하(20)와 연결되어 배터리(100)의 방전을 위한 단자로서 작동할 수 있다. 이를 위해, 커넥터(500)는 제 1 팩 단자(P+)와 제 2 팩 단자(P-)를 포함할 수 있다. 제 1 팩 단자(P+)는 배터리(100)의 양극 단자(B+)와 연결되는 양극 팩 단자일 수 있다. 제 2 팩 단자(P-)는 배터리(100)의 음극 단자(B-)와 연결되는 음극 팩 단자일 수 있다. 커넥터(500)에 충전기(20)가 연결되면, 충전기(20)로부터 배터리(100)로의 충전이 이루어질 수 있으며, 커넥터(500)에 외부 부하(20)가 연결되면 배터리(100)로부터 외부 부하(20)로의 방전이 이루어진다.
또한, 커넥터(500)는 배터리 관리 유닛(200)과 연결되는 통신 단자(CLOCK, DATA)를 포함할 수 있다. 통신 단자(CLOCK, DATA)는 클록 단자(CLOCK)와 데이터 단자(DATA)를 포함할 수 있다. 커넥터(500)에 충전기(20)가 연결되면, 통신 단자는 배터리 관리 유닛(200)과 충전기(20) 사이의 통신을 가능하게 한다. 예를 들어, 통신 단자(CLOCK, DATA)는 배터리 관리 유닛(200)으로부터 배터리(100)의 전압 정보 충전 제어 정보 등을 충전기(20)에 전달할 수 있으며, 배터리 관리 유닛(200)으로부터 출력되는 알람 신호 등을 외부 시스템(20)으로 전송할 수 있다.
센서 저항(600)은 배터리(100)와 커넥터(500) 사이의 대전류 경로(HCP) 상에 연결될 수 있다. 구체적으로 센서 저항(600)은 배터리(100)의 음극 단자(B-)와 제 2 팩 단자(P-) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 센서 저항(600)은 배터리 관리 유닛(200)과 연결될 수 있다. 이에 따라, 센서 저항(600)은 배터리 관리 유닛(200)이 센서 저항(600) 양단의 전압 값과 센서 저항(600)의 저항 값을 확인하여, 충방전 전류를 확인할 수 있게 한다. 따라서, 센서 저항(600)은 배터리(100)의 충전 전류 또는 방전 전류에 대한 정보를 배터리 관리 유닛(200)에 전달할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 유닛(200)의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 유닛(200)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 관리 유닛(200)은 인식부(210), 검출부(220), 저장부(230), 타이머(240) 및 알림부(250)를 포함한다.
인식부(210)는 일정 시간 동안 배터리 팩(10)의 사용이 없는 경우, 이를 감지하여 배터리(100)의 상태를 방치모드로 인식할 수 있다. 이때 인식부(210)는 방치모드를 인식하였음을 알리는 인식 신호를 검출부(220)와 타이머(240)로 전송할 수 있으며, 검출부(220)와 타이머(240)는 자신이 처리한 정보를 저장부(230)에 저장할 수 있다. 인식부(210)가 방치모드를 인식하는 기준은, 커넥터(500)와 외부 시스템(20) 간의 연결 여부, 및 커넥터(500)와 외부 시스템(20)이 서로 연결 되지 않은 상태로 얼마만큼의 시간이 지났는지 등이 될 수 있다.
검출부(220)는 인식부(210)로부터 인식 신호를 입력 받고, 배터리(100)에 대한 정보(Data 1, 2, 3)를 검출할 수 있다. 배터리(100)에 대한 정보 배터리(100)는 배터리(100)의 전압, 전류 및 온도에 관한 정보를 포함할 수 있다. 검출부(220)는 배터리 관리 유닛(200)으로부터 배터리(100)에 대한 정보(Data 1, 2, 3)를 검출할 수 있으며, 검출된 배터리(100)에 대한 정보(Data 1, 2, 3)를 저장부(230)에 저장할 수 있다. 여기서, 배터리(100)의 정보(Data 1, 2, 3)는 통상의 배터리 관리 시스템으로부터 얻을 수 있으며, 검출부(220)는 배터리의 방치 시간 내에 상기 정보들을 검출한다. 배터리(100)에 대한 정보(Data 1, 2, 3)는 배터리 팩(10)의 방치 시간 즉, 방치모드의 경과시간에 대한 정보도 포함할 수 있으며, 이러한 정보는 타이머(240)가 인식부(210)로부터 인식 신호를 입력 받은 후, 해당 시간 정보를 타이머(240)로부터 저장부(230)에 저장함으로써 얻을 수 있다. 이러한 배터리(100)의 정보는 배터리 팩(10)의 방치 직전의 배터리(100)의 사용 환경을 파악할 수 있는 자료로서 이용될 수 있다.
저장부(230)는 검출부(220)를 통해 검출된 배터리(100)의 정보(Data 1, 2, 3)와 타이머(240)로부터 배터리 팩(10)의 방치모드 경과시간을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(230)는 저장된 정보를 알림부(250)로 전달할 수 있다.
알림부(250)는 검출부(220)를 통해 검출된 방치모드 동안 배터리(100)의 전압과, 미리 설정해 놓은 과방전 기준전압을 비교하고, 상기 검출된 배터리(100)의 전압이 상기 과방전 기준전압보다 작을 경우 과방전 경고신호를 발생시킬 수 있다. 여기서, 상기 알림부(250)에서 발생된 과방전 경고신호(Signal 1)는 스피커(260)로 전송되어 사용자가 인식할 수 있도록 경고음 등으로 출력될 수 있다.
상기 과방전 기준전압은 배터리(100)의 최저 과방전 전압보다는 큰 값으로 설정될 수 있다. 그 이유는, 배터리(100)의 충전 상태가 최저 과방전 전압에 완전히 도달하면 배터리 팩(10)의 정상적인 사용이 불가능해지기 때문에, 배터리 팩(10)의 방치 상태에서 배터리(100)의 전압이 최저 과방전 전압에 도달하기 전에 최저 과방전 전압에 거의 도달하였음을 인식하기 위하여 최저 과방전 전압보다 큰 전압(즉, 과방전 기준전압)을 설정하는 것이다. 최저 과방전 전압은, 배터리 팩의 사양에 따라 다르겠지만, 본 발명의 일 실시예의 경우 약 1.5V가 되며, 과방전 기준전압은 약 2.5V로 설정될 수 있다.
또한, 알림부(250)는 저장부(230)에 저장된 데이터를 표시하기 위한 알림 신호(Signal 2)를 발생시킬 수 있다. 상기 알림 신호(Signal 2)는 디스플레이(260)로 전송되어 사용자가 인식할 수 있도록 표시될 수 있으며, 이에 디스플레이(260)는 배터리 팩(10)의 방치 직전에 배터리(100)의 전압, 전류, 온도 및 방치모드의 경과시간 등과 같은 정보를 표시할 수 있다. 따라서 디스플레이(260)는 알림부(250)로부터 알림 신호를 전달 받아 해당 신호에 대한 정보를 표시할 수 있다. 상기 디스플레이(250)는 통상의 표시 장치 및 LED 등을 포함할 수 있다.
한편, 알림부(250)는 외부 시스템(20)과 연결될 경우 외부 시스템(20)으로 상기 알림 신호를 전송하여 외부 시스템(20)을 통해 배터리(100)의 정보가 표시될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 배터리 팩의 방치에 의해 과방전이 되기 전에 팩의 과방전 경고를 사용자가 알림으로써 과방전에 의한 배터리 팩의 불량률을 줄일 수 있다.
또한, 배터리 팩의 방치 시 배터리 팩이 어떠한 상태로 얼마만큼의 시간 동안 방치되었는지에 대한 정보 등을 파악하고 저장할 수 있으므로, 불량 배터리 팩에 대한 정확한 검토가 가능해 진다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
10: 배터리 팩
20: 외부 시스템
100: 배터리
200: 배터리 관리 유닛
210: 인식부
220: 검출부
230: 저장부
240: 타이머
250: 제어부
260: 알림부
300: 충전 소자
400: 방전 소자
500: 커넥터
600: 센서 저항
20: 외부 시스템
100: 배터리
200: 배터리 관리 유닛
210: 인식부
220: 검출부
230: 저장부
240: 타이머
250: 제어부
260: 알림부
300: 충전 소자
400: 방전 소자
500: 커넥터
600: 센서 저항
Claims (10)
- 일정 시간 동안 배터리의 사용이 없을 경우 배터리의 방치모드를 인식하는 인식부;
상기 방치모드 시 배터리에 대한 정보를 검출하는 검출부; 및
상기 검출부를 통해 검출된 배터리의 전압과 기설정된 과방전 기준전압을 비교하고, 상기 배터리의 전압이 상기 과방전 기준전압 이하일 경우 과방전 경고신호를 발생시키는 알림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 배터리에 대한 정보와 상기 방치모드의 경과시간에 대한 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 알림부는 상기 저장부에 저장된 정보를 외부로 알리기 위한 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 알림부는 상기 과방전 경고 신호를 외부로 알리기 위한 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 검출부는 상기 방치모드 시 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 배터리 관리 시스템. - 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리;
상기 배터리의 방치 시간 동안 상기 배터리의 상태를 파악하기 위한 배터리 관리 유닛을 포함하고,
상기 배터리 관리 유닛은,
일정 시간 동안 배터리의 사용이 없을 경우 배터리의 방치모드를 인식하는 인식부;
상기 방치모드 시 배터리에 대한 정보를 검출하는 검출부; 및
상기 검출부를 통해 검출된 배터리의 전압과 기설정된 과방전 기준전압을 비교하고, 상기 배터리의 전압이 상기 과방전 기준전압 이하일 경우 과방전 경고신호를 발생시키는 알림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩. - 제 1 항에 있어서,
상기 배터리에 대한 정보와 상기 방치모드의 경과시간에 대한 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩. - 제 7 항에 있어서,
상기 알림부는 상기 저장부에 저장된 정보를 외부로 알리기 위한 디스플레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팩. - 제 6 항에 있어서,
상기 알림부는 상기 과방전 경고 신호를 외부로 알리기 위한 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩. - 제 6 항에 있어서,
상기 검출부는 상기 방치모드 시 배터리의 전압, 전류 및 온도에 대한 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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