WO2023054904A1 - 배터리 팩 및 그 충전 제어 방법 - Google Patents

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WO2023054904A1
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배찬중
이기선
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삼성전자주식회사
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Definitions

  • Various embodiments of the present invention relate to battery packs and control techniques thereof.
  • an electronic device may include a charging system for charging a battery.
  • the charging system prevents (or reduces) sudden fluctuations in the charging voltage (eg, overvoltage or overcurrent) from occurring, and converts the charging voltage (eg, 5V) to a voltage suitable for charging the battery (eg, For example, 3V to 4.4) to charge the battery, and prevent (or reduce the possibility of) overcharging or overdischarging of the battery.
  • the battery charging system may include a charger IC, a limiter, and a battery protection IC.
  • Embodiments of the present disclosure may provide a battery pack and a control method thereof in which functions are integrated into a controller inside the battery pack to simplify a circuit configuration.
  • a battery pack includes a battery cell and a controller for controlling charging of the battery cell using a charge switch, wherein the controller is configured to supply power to the battery pack and a load connected to the battery pack.
  • the charging current supplied to the battery cell may be adjusted by controlling the charging switch so that the voltage of the load does not become lower than the reference voltage.
  • a method for controlling charging of a battery pack includes controlling a charging current by controlling a charging switch of the battery pack and adjusting a discharging current by controlling a discharging switch of the battery pack.
  • the operation of adjusting the charging current is performed when the voltage of the battery cell included in the battery pack is less than or equal to the reference voltage when power is being supplied to the battery pack and the load connected to the battery pack.
  • An electronic device includes a first printed circuit board (PCB) including a charging connector, a charging circuit connected to the charging connector, and a first load connected to the charging circuit through a wiring line, and a first battery pack.
  • the first battery pack includes a first controller that controls charging and discharging of the first battery cell using a first battery cell, a first charge switch, and a first discharge switch, and is connected to the wiring line. wherein, when power is being supplied to the first load and the first battery pack through the charging circuit, when the voltage of the first battery cell is less than or equal to a threshold value, the first load
  • the charging current supplied to the first battery cell may be adjusted by controlling the first charging switch so that the voltage does not become lower than the reference voltage.
  • a circuit in an electronic device including a battery pack is controlled by controlling a charge current and a discharge current and performing a protection circuit function using a charge switch and a discharge switch inside the battery pack. can be configured efficiently.
  • FIG. 1 is a block diagram of an exemplary electronic device in a network environment according to various embodiments.
  • FIG. 2A is a block diagram illustrating an electronic device including a battery pack according to a comparative example.
  • 2B is a block diagram illustrating an exemplary electronic device including a battery pack according to various embodiments.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an exemplary controller of a battery pack in accordance with various embodiments.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state diagram of an exemplary battery pack in accordance with various embodiments.
  • 5A, 5B, and 5C are diagrams illustrating exemplary electronic devices including battery packs according to various embodiments.
  • 6A is a diagram illustrating an electronic device including a battery pack according to a comparative example.
  • 6B is a diagram illustrating an exemplary electronic device including a battery pack according to various embodiments.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an electronic device including a battery pack according to a comparative example.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating an exemplary electronic device including a battery pack according to various embodiments.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an exemplary electronic device including a battery pack according to various embodiments.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an exemplary charging control method of a battery pack according to various embodiments.
  • FIG. 1 is a block diagram of an exemplary electronic device 101 within a network environment 100 according to various embodiments.
  • an electronic device 101 communicates with an electronic device 102 through a first network 198 (eg, a short-range wireless communication network) or through a second network 199. It may communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (eg, a long-distance wireless communication network). According to an embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108 .
  • a first network 198 eg, a short-range wireless communication network
  • the server 108 e.g, a long-distance wireless communication network
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or the antenna module 197 may be included.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added.
  • some of these components eg, sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are combined into one component (eg, display module 160). can be integrated
  • the processor 120 for example, executes software (eg, the program 140) to cause at least one other component (eg, hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can control and perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least part of data processing or operation, processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • software eg, the program 140
  • processor 120 transfers instructions or data received from other components (e.g., sensor module 176 or communication module 190) to volatile memory 132. , processing commands or data stored in the volatile memory 132 , and storing resultant data in the non-volatile memory 134 .
  • the processor 120 includes a main processor 121 (eg, a central processing unit or an application processor) or a secondary processor 123 (eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit ( NPU: neural processing unit (NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor).
  • a main processor 121 eg, a central processing unit or an application processor
  • a secondary processor 123 eg, a graphic processing unit, a neural network processing unit ( NPU: neural processing unit (NPU), image signal processor, sensor hub processor, or communication processor.
  • NPU neural network processing unit
  • the secondary processor 123 may use less power than the main processor 121 or be set to be specialized for a designated function.
  • the secondary processor 123 may be implemented separately from or as part of the main processor 121 .
  • the secondary processor 123 may, for example, take the place of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (eg, sleep) state, or the main processor 121 is active (eg, running an application). ) state, together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (eg, the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) It is possible to control at least some of the related functions or states.
  • the auxiliary processor 123 eg, an image signal processor or a communication processor
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing an artificial intelligence model.
  • AI models can be created through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device 101 itself where the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (eg, the server 108).
  • the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning or reinforcement learning, but in the above example Not limited.
  • the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural networks (DNNs), convolutional neural networks (CNNs), recurrent neural networks (RNNs), restricted boltzmann machines (RBMs), deep belief networks (DBNs), bidirectional recurrent deep neural networks (BRDNNs), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the foregoing, but is not limited to the foregoing examples.
  • the artificial intelligence model may include, in addition or alternatively, software structures in addition to hardware structures.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101 .
  • the data may include, for example, input data or output data for software (eg, program 140) and commands related thereto.
  • the memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134 .
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142 , middleware 144 , or an application 146 .
  • the input module 150 may receive a command or data to be used by a component (eg, the processor 120) of the electronic device 101 from the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (eg, a button), or a digital pen (eg, a stylus pen).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101 .
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • a receiver may be used to receive an incoming call. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 may visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to detect a touch or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 may convert sound into an electrical signal or vice versa. According to an embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device connected directly or wirelessly to the electronic device 101 (eg: Sound may be output through the electronic device 102 (eg, a speaker or a headphone).
  • the sensor module 176 detects an operating state (eg, power or temperature) of the electronic device 101 or an external environmental state (eg, a user state), and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 may include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an infrared (IR) sensor, a bio sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that may be used to directly or wirelessly connect the electronic device 101 to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 may be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 may convert electrical signals into mechanical stimuli (eg, vibration or motion) or electrical stimuli that a user may perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 may capture still images and moving images. According to one embodiment, the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 may manage power supplied to the electronic device 101 .
  • the power management module 188 may be implemented as at least part of a power management integrated circuit (PMIC), for example.
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101 .
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary cell, a rechargeable secondary cell, or a fuel cell.
  • the communication module 190 is a direct (eg, wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device 101 and an external electronic device (eg, the electronic device 102, the electronic device 104, or the server 108). Establishment and communication through the established communication channel may be supported.
  • the communication module 190 may include one or more communication processors that operate independently of the processor 120 (eg, an application processor) and support direct (eg, wired) communication or wireless communication.
  • the communication module 190 may be a wireless communication module 192 (eg, a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (eg, a : a local area network (LAN) communication module or a power line communication module).
  • a corresponding communication module is a first network 198 (eg, a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (eg, a legacy communication module).
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (eg, International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the wireless communication module 192 may support a 5G network after a 4G network and a next-generation communication technology, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • NR access technologies include high-speed transmission of high-capacity data (enhanced mobile broadband (eMBB)), minimization of terminal power and access of multiple terminals (massive machine type communications (mMTC)), or high reliability and low latency (ultra-reliable and low latency (URLLC)).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low latency
  • -latency communications can be supported.
  • the wireless communication module 192 may support a high frequency band (eg, mmWave band) to achieve a high data rate, for example.
  • the wireless communication module 192 uses various technologies for securing performance in a high frequency band, such as beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. Technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna may be supported.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements defined for the electronic device 101, an external electronic device (eg, the electronic device 104), or a network system (eg, the second network 199).
  • the wireless communication module 192 may be used to realize peak data rate (eg, 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (eg, 164 dB or less) for realizing mMTC, or U-plane latency (for realizing URLLC).
  • peak data rate eg, 20 Gbps or more
  • loss coverage eg, 164 dB or less
  • U-plane latency for realizing URLLC.
  • DL downlink
  • UL uplink each of 0.5 ms or less, or round trip 1 ms or less
  • the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a radiator formed of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is selected from the plurality of antennas by the communication module 190, for example. can be chosen A signal or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the selected at least one antenna.
  • other components eg, a radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as a part of the antenna module 197 in addition to the radiator.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • the mmWave antenna module includes a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first surface (eg, a bottom surface) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (eg, mmWave band); and a plurality of antennas (eg, array antennas) disposed on or adjacent to a second surface (eg, a top surface or a side surface) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals of the designated high frequency band. can do.
  • peripheral devices eg, a bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199 .
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be the same as or different from the electronic device 101 .
  • all or part of operations executed in the electronic device 101 may be executed in one or more external electronic devices among the external electronic devices 102 , 104 , or 108 .
  • the electronic device 101 when the electronic device 101 needs to perform a certain function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device 101 instead of executing the function or service by itself.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform the function or at least part of the service.
  • One or more external electronic devices receiving the request may execute at least a part of the requested function or service or an additional function or service related to the request, and deliver the execution result to the electronic device 101 .
  • the electronic device 101 may provide the result as at least part of a response to the request as it is or additionally processed.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an internet of things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks. According to one embodiment, the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199 .
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (eg, smart home, smart city, smart car, or health care) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • FIG. 2A is a block diagram illustrating an electronic device including a battery pack according to a comparative example
  • FIG. 2B is a block diagram illustrating an example electronic device including a battery pack according to various embodiments.
  • an electronic device 240 including a battery pack 245 according to a comparative example includes a charging connector 260, a charging circuit 265, a load 270, a limiter 275, and a battery pack 245. ) may be included.
  • the battery pack 245 according to the comparative example may include a protection circuit 250 and a battery cell 255 .
  • the electronic device 240 of the comparison example may include a switch 280 for controlling charging of the battery pack 245 and a control circuit 285 that controls the switch 280 .
  • the switch 280 for controlling charging may be disposed inside the charging circuit 265 or outside the charging circuit 265 .
  • the electronic device 240 may control the charging current supplied to the battery pack 245 using the switch 280 for controlling charging. Therefore, a circuit should be configured such that the switch 280 for charge control is included on the path for supplying power from the battery pack 245 of the electronic device 240 to the load 270 according to the comparative example, and thus the electronic device ( 240) The degree of freedom of arrangement of the parts within may decrease.
  • the protection circuit 250, the limiter 275, and the charging circuit 265 are disposed on a path for supplying power from the battery pack 245 to the load 270,
  • the protection circuit 250, the limiter 275, and the charging circuit 265 include a plurality of switches to form a high DC resistance, which may lower power efficiency.
  • an exemplary electronic device 205 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) according to various embodiments includes a charging connector 220 receiving power from the outside, a charging circuit 225, A load 230 receiving power from the charging circuit 225 and a battery pack 200 may be included.
  • the battery pack 200 may include a battery cell 215 and a controller 210 that controls a charging current supplied to the battery cell 215 .
  • the load 230 may include various components included in the electronic device 205 .
  • a processor eg, processor 120 of FIG. 1
  • a memory eg, memory 130 of FIG. 1
  • a communication module eg, communication module 190 of FIG. 1
  • an antenna module eg, the antenna module 197 of FIG.
  • an audio module eg, the audio module 170 of FIG.
  • the battery pack 200 includes a controller 210 inside the battery pack 200, and a charge supplied to or from the battery cell 215 through the controller 210 is supplied. Current and discharge current can be controlled. Since control of the charge current and discharge current supplied to or from the battery cell 215 is performed inside the battery pack 200 by the controller 210, the battery pack according to various embodiments (
  • the electronic device 205 including 200 may not include a separate switch in a path for supplying power from the battery pack 200 to the load 230 . As a result, for example, the degree of freedom of arrangement of internal components of the electronic device 205 may be increased, and DC resistance on a path supplying power from the battery pack 200 to the load 230 may be reduced, thereby increasing power efficiency.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a controller 210 of a battery pack 200 according to various embodiments.
  • the controller 210 includes a charge switch 325 and a discharge switch 320, controls a charge current supplied to the battery cell 215 using the charge switch 325, and controls a discharge switch.
  • a discharge current of the battery cell 215 may be controlled using 320 .
  • the charge switch 325 and the discharge switch 320 may be composed of field-effect transistors (FETs).
  • the charge switch 325 may include a diode that blocks charging current from flowing into the battery cell 215 when the charge switch 325 is turned off.
  • the discharge switch 320 may include a diode that blocks discharge current from flowing to a load when the discharge switch 320 is off. Diodes included in the charge switch 325 and the discharge switch 320 may be parasitic diodes.
  • the present disclosure is not limited thereto, and the charge switch 325 and the discharge switch 320 may be composed of various types of elements.
  • the controller 210 may include a charge controller 330 that controls the charge switch 325 and a discharge controller 360 that controls the discharge switch 320 .
  • the controller 210 according to various embodiments includes comparators connected to the charge controller 330 (eg, first, second, third, fourth, and fifth comparators 335, 340, 345, 350, and 355). ) and comparators connected to the discharge controller 360 (eg, the sixth and seventh comparators 365 and 370).
  • the charge controller 330 and the discharge controller 360 may control the charge switch 325 and the discharge switch 320 based on outputs of the connected comparators, respectively.
  • the controller 210 may include a first comparator 335 coupled to the charge controller 330 .
  • the first comparator 335 may compare the voltage of the load 230 and the voltage of the battery cell 215 . Since the electronic device 205 including the battery pack 200 according to various embodiments does not include a switch between the battery pack 200 and the load 230, the controller 210 operates on one side of the charge switch 325.
  • the voltage of the load 230 may be sensed by sensing the voltage. For example, as shown in FIG. 4 , the voltage of the load 230 may be sensed by sensing the voltage between the discharge switch 320 and the charge switch 325 when the discharge switch 320 is turned on.
  • the charge controller 330 may turn off the charge switch 325 when the battery cell 215 is fully charged. Since the discharge switch 320 is on, even if power is supplied to the load 230 through the charging circuit, if the current supplied to the load 230 increases, the diode of the charge switch 325 and the discharge switch 320 are turned off. A discharge current may flow through the battery cell 215 to be discharged.
  • the first comparator 335 may compare the voltage of the load 230 and the voltage of the battery cell 215 , and the charge controller 330 may determine that the voltage of the load 230 is lower than the voltage of the battery cell 215 .
  • the charging switch 325 may be turned on so that the battery cell 215 is recharged.
  • controller 210 may include a second comparator 340 coupled to charge controller 330 .
  • the second comparator 340 may compare the voltage of the load 230 and the reference voltage.
  • the reference voltage may refer to a minimum voltage to be supplied in order for elements included in the load 230 to operate.
  • the reference voltage may be set by a processor of the electronic device 205 (eg, the processor 120 of FIG. 1 ).
  • the processor of the electronic device 205 may set a reference voltage based on the voltage and current of the load 230 to smoothly supply power to the load 230 .
  • the charge controller 330 may turn on the charge switch 325 to charge the battery cell 215 when the voltage of the battery cell 215 is low.
  • the charge switch 325 When the charge switch 325 is turned on, the voltage of the load 230 may be lowered to the voltage level of the battery cell 215 .
  • the voltage of the load 230 When the voltage of the battery cell 215 is lower than the reference voltage, the voltage of the load 230 may become lower than the reference voltage, which may cause components included in the load 230 to malfunction.
  • the charge controller 330 controls the load 230 when the voltage of the battery cell 215 is lower than the reference voltage in order to prevent malfunction of components included in the load 230 even if the voltage of the battery cell 215 is low and requires charging.
  • the charging current may be adjusted by controlling the charging switch 325 to maintain a voltage higher than the reference voltage.
  • controller 210 may include a third comparator 345 coupled to charge controller 330 .
  • the third comparator 345 may compare the voltage of the battery cell 215 and the charging threshold voltage.
  • the charging threshold voltage may be, for example, a voltage determined to prevent overcharging of the battery cell 215 .
  • the charge controller 330 may turn off the charge switch 325 when the charge protection condition is satisfied based on the output of the third comparator 345 .
  • the charging protection condition is one of when the voltage of the battery cell 215 exceeds the charging threshold voltage, when the charging current exceeds the critical charging current, and when the temperature of the battery cell 215 exceeds the critical temperature. When at least one case occurs, it may be determined that it is satisfied. However, it is not limited thereto, and the charge protection condition may be set in various ways.
  • controller 210 may include a fourth comparator 350 coupled to charge controller 330 .
  • the fourth comparator 350 may compare the voltage of the battery cell 215 with a target voltage. When the voltage of the battery cell 215 reaches a set target voltage based on the output of the fourth comparator 350, the charge controller 330 controls the charge switch 325 to adjust the charge current to obtain constant voltage (CV) control can be performed.
  • the charge switch 325 may include a field effect transistor (FET), and the charge controller 330 adjusts the gate voltage of the charge switch 325 to increase the current passing through the charge switch 325. can be adjusted.
  • FET field effect transistor
  • controller 210 may include a fifth comparator 355 coupled to charge controller 330 .
  • the fifth comparator 355 may compare the charging current sensed using the sensing resistor 375 connected to the battery cell 215 with a set target charging current.
  • the charge controller 330 may reduce the charge current by controlling the charge switch 325 based on the output of the fifth comparator 355 when the charge current exceeds the target charge current.
  • the charge controller 330 may turn on the charge switch 325 when the charge current is less than the target charge current.
  • controller 210 may include sixth comparator 365 coupled to discharge controller 360 .
  • the sixth comparator 365 may compare the voltage of the battery cell 215 with the discharge threshold voltage.
  • the discharge threshold voltage may be a voltage determined to prevent overdischarge of the battery cell 215 .
  • the discharge controller 360 may turn off the discharge switch 320 when a discharge protection condition is satisfied based on the output of the sixth comparator 365 .
  • the discharge protection condition is at least one of when the battery cell 215 voltage is less than the discharge threshold voltage, when the discharge current exceeds the threshold discharge current, and when the temperature of the battery cell 215 exceeds the threshold temperature. can be judged to be satisfied when However, it is not limited thereto, and the discharge protection condition may be set in various ways.
  • controller 210 may include a seventh comparator 370 coupled to discharge controller 360 .
  • the seventh comparator 370 may compare the discharge current sensed using the sensing resistor connected to the battery cell 215 with a set target discharge current.
  • the discharge controller 360 may reduce the discharge current by controlling the discharge switch 320 when the discharge current exceeds the target discharge current based on the output of the seventh comparator 370 .
  • the discharge controller 360 may turn on the discharge switch 320 when the discharge current is less than the target discharge current.
  • the controller 210 may further include at least one discharge switch 380 and at least one charge switch 385 .
  • the controller 210 may turn off at least one charging switch 385 when the charging protection condition is satisfied based on the output of the third comparator 345 .
  • the controller 210 may turn off at least one discharge switch 380 when a discharge protection condition is satisfied based on the output of the sixth comparator 365 .
  • the at least one discharge switch 380 and the at least one charge switch 385 may not be included in the controller 210 .
  • the controller 210 controls the charging current and the discharging current in the battery pack 200 using the charge switch 325 and the discharge switch 320 to control the battery pack 200 and the charge circuit 225. ) and the load 230, the circuit configuration can be simplified, and power can be efficiently transferred by reducing DC resistance.
  • controller 210 exemplary operations performed by the controller 210 will be described using a state diagram with reference to FIG. 4 .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state diagram of an exemplary battery pack in accordance with various embodiments.
  • the controller may switch the charge (e.g., the charge of FIG. At least one of the switch 325) and the discharge switch (eg, the discharge switch 320 of FIG. 3) may be controlled.
  • controller 210 When battery cell 215 is discharged, controller 210 turns on both charge switch 325 and discharge switch 320, in state 405, to charge battery cell 215.
  • the controller 210 turns on the charge switch 235 so that the voltage of the load 230 remains above the reference voltage in state 410 when the voltage of the battery cell 215 is less than the reference voltage (435). It can be controlled to reduce the charging current.
  • the controller 210 may control the charging switch 235 so that the charging current becomes less than the target charging current in state 410. there is.
  • the controller 210 may turn on the charging switch 235 again to increase the charging current in state 405.
  • the controller 210 When charging of the battery cell 215 is complete (450) in either state 405 or state 410, the controller 210, in state 415, stops supplying charging current to the battery cell 215.
  • the charging switch 235 may be turned off.
  • the discharge switch 230 may remain on.
  • controller 210 may turn on the charge switch at state 405 to recharge battery cell 215 .
  • the controller 210 in state 420, protects the battery cell 215. For this, the charging switch 235 may be turned off.
  • the controller 210 may turn the charge switch 235 back on in state 405.
  • the controller 210 may control the discharge switch 230 so that the discharge current becomes less than the target discharge current in state 430.
  • the controller 210 may turn on the discharge switch 230 again to increase the discharge current in state 405.
  • the controller 210 protects the battery cell 215 in state 425.
  • the discharge switch 230 may be turned off.
  • the controller 210 may turn the discharge switch 230 on again in state 405.
  • FIGS. 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 7A, 7B, and 8 various embodiments of an electronic device including a battery pack will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, 5C, 6A, 6B, 7A, 7B, and 8 .
  • 5A, 5B, and 5C are diagrams illustrating exemplary electronic devices including battery packs according to various embodiments.
  • an electronic device 501 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) is a first printed circuit board (PCB) including a charging connector 220, a charging circuit 225, and a load 230 ( 505) and a battery pack 200.
  • PCB printed circuit board
  • electronic devices 502 and 503 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1) include a charging connector 220, a charging circuit 225, and a load 230. 1 PCBs 505 and 507 and the battery pack 200 may be included.
  • the battery pack 200 may include a protection circuit (PCM) including a controller 210 and a battery cell 215 .
  • PCM protection circuit
  • the electronic device 502 may further include a flexible printed circuit board (FPCB) 510 for connecting the controller 210 of the battery pack and the first PCB 505 .
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the electronic devices 501, 502, and 503 include the battery pack 200 according to various embodiments, thereby converting power output from the battery pack 200 to the charging circuit 225 or FIG. 2A.
  • the same battery pack 200 may be directly supplied to the load 230 without going through the switch 280 for charging.
  • FIG. 6A is a diagram illustrating an electronic device including a battery pack according to a comparative example
  • FIG. 6B is a diagram illustrating an example electronic device including a battery pack according to various embodiments.
  • an electronic device 601 including a battery pack 245 includes a first PCB 640 including a charging connector 260, a charging circuit 265, and a first load 270. ), a second PCB 665 including a second load 660, an FPCB 645 connecting the first PCB 640 and the second PCB 665, and a battery pack 245.
  • the battery pack 245 and the second PCB 665 may be configured to be movably connected to the first PCB 640 through the FPCB 645 .
  • the battery pack 245 is charged on the first PCB 640. It must be connected to the switch 280, and the power output from the battery pack 245 may not be directly supplied to the load.
  • the FPCB 645 has a first wiring line 650 connecting the battery pack 245 and the switch 280 for charging and a second wiring connecting the charging circuit 265 and the loads 270 and 660 Since the line 655 has to be included, it becomes thicker, and as a result, the degree of freedom of arrangement of components in the electronic device 601 may decrease.
  • an electronic device 602 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) including a battery pack 200 according to an embodiment includes a charging connector 220, a charging circuit 225, and a second 1
  • the battery pack 200 may include a battery cell 215 and a controller 210 .
  • the electronic device 602 according to various embodiments may include a wiring line 620 connecting the charging circuit 225 and the loads 613 and 615 .
  • the wiring line 620 may be connected to the controller 210 .
  • the electronic device 602 may control the charging current and the discharging current of the battery cell 215 using the controller 210 included in the battery pack 200 .
  • the FPCB 630 may include only one wiring line 620 without including a separate wiring line for controlling charging and discharging of the battery cell 215 .
  • the battery pack 200 may be directly connected to the first load 613 and the second load 615 through the wiring line 620 to supply power.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an electronic device including a battery pack according to a comparative example
  • FIG. 7B is a diagram illustrating an example electronic device including a battery pack according to various embodiments.
  • the electronic device 701 includes a first PCB 705 including a charging connector 260, a charging circuit 265, a first load 270 and a first limiter 275, a second A second PCB 735 including a load 730 and a second limiter 725, an FPCB 720 connecting the first PCB 705 and the second PCB 735, a first battery pack 245, and A second battery pack 745 may be included.
  • the FPCB 720 connects the first and second limiters 275 and 725, the battery pack 245, and the switch 280 for charging the battery pack 745 to a first wiring line 715 and Since the second wiring line 710 connecting the charging circuit and the first and second loads 270 and 730 must be included, it becomes thicker, and as a result, the degree of freedom of arrangement of components in the electronic device may be reduced.
  • an electronic device 702 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) includes a first PCB 750 including a charging connector 220, a charging circuit 225 and a first load 230; A second PCB 760 including a second load 755, an FPCB 797 connecting the first PCB 750 and the second PCB 760, and a first battery pack 790 (eg, FIG. 2B
  • the battery pack 200) and the second battery pack 770 (eg, the battery pack 200 of FIG. 2B) may be included.
  • the first battery pack 790 may include a first battery cell 785 and a first controller 780
  • the second battery pack 770 may include a second battery cell 765 and a second controller 795.
  • the electronic device 702 uses a first controller 780 and a second controller 795 included in the first battery pack 790 and the second battery pack 770, respectively, to generate a first battery cell ( 785) and the charging current and discharging current of the second battery cell 765 may be controlled.
  • the first PCB 750 may include a wiring line 775 connecting the charging circuit 225 and the first load 753 .
  • a wiring line 775 may be connected to the first controller 780 .
  • the wiring line 775 may pass through the FPCB 797 and be connected to the second load 755 and the second controller 795 .
  • the first battery pack 790 and the second battery pack 770 control the charging current and the discharging current using a controller inside each battery pack, so that the first battery pack 790 and the second battery pack 770 do not go through the charging circuit 225.
  • Power may be directly supplied to the load 753 or the second load 755 .
  • the first battery pack 790 may supply power to a first load 753 and a second load 755 through a wiring line 775 .
  • the FPCB 797 may include only one wiring line 775 without including a separate wiring line for controlling charging and discharging of the second battery cell 765 .
  • the circuit configuration in the electronic device 702 can be simplified and the degree of freedom of arrangement can be increased.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an exemplary electronic device according to various embodiments including three battery packs connected in parallel.
  • an electronic device 801 (eg, the electronic device 101 of FIG. 1 ) is a first PCB 875 including a charging connector 220, a charging circuit 225, and a first load 817. ), the second PCB 880 including the second load 820, the third PCB 885 including the third load 855, and connecting the first PCB 875 and the second PCB 880.
  • a second battery pack 835 (eg, the battery pack 200 of FIG. 2B ) and a third battery pack 870 (eg, the battery pack 200 of FIG. 2B ) may be included.
  • the first battery pack 800 may include a first controller 810 and a first battery cell 815 .
  • the second battery pack 835 may include a second controller 830 and a second battery cell 840 .
  • the third battery pack 870 may include a third controller 860 and third battery cells 865 .
  • an electronic device 801 includes a first controller 810 and a second controller 830 included in a first battery pack 800, a second battery pack 835, and a third battery pack 870, respectively.
  • the charging current and the discharging current of the first battery cell 815 , the second battery cell 840 , and the third battery cell 865 may be controlled using the third controller 860 .
  • the first PCB 875 may include a wiring line 825 connecting the charging circuit 225 and the first load 817.
  • the wiring line 825 may be connected to the first controller 810 .
  • the wiring line 825 may pass through the first FPCB 845 and be connected to the second load 820 and the second controller 830 .
  • the wiring line 825 may pass through the second FPCB 850 and be connected to the third load 855 and the third controller 860 .
  • the first battery pack 800, the second battery pack 835, and the third battery pack 870 have controllers (eg, the first controller 810, the second controller 830, the third battery pack 870) inside each battery pack.
  • the load eg, the first load 817, the second load 820, and the third load 855) without going through the charging circuit 225 Power can be supplied directly.
  • the first battery pack 800 may supply power to a first load 817 , a second load 820 , and a third load 855 through a wiring line 825 .
  • the first FPCB 845 may include only one wiring line 825 without including a separate wiring line for controlling charging and discharging of the second battery cell 840 and the third battery cell 865 .
  • the second FPCB 850 may include only one wiring line 825 without including a separate wiring line for controlling charging and discharging of the third battery cell 865 .
  • each of the controllers may operate independently of each other based on the voltage and current of the battery pack connected to the corresponding controller.
  • FIGS. 7B and 8 show various embodiments in which battery cells are connected in parallel, the present disclosure is not limited thereto, and a plurality of PCBs and battery packs according to various embodiments may be connected. For example, battery packs may be connected in series.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an exemplary charging control method of a battery pack according to various embodiments.
  • the controller 210 of the battery pack 200 controls the charge switch 325 of the battery pack 200 to charge the battery cell 215.
  • the supplied charging current can be adjusted.
  • the controller 210 may reduce the charging current by controlling the charge switch 325 to maintain the voltage of the load 230 equal to or greater than the reference voltage.
  • the voltage of load 230 may be sensed on one side of charge switch 325 .
  • the controller 210 may turn off the charge switch 325 when charging of the battery cell 215 is completed.
  • the battery cell 215 is discharged through the parasitic diode of the charge switch 325 and the discharge switch 320. A discharge to the load 230 may occur.
  • the controller 210 may turn on the charge switch 325 to charge the battery cell 215 again.
  • the controller 210 may turn off the charging switch 325 when the charging protection condition is met. For example, the controller 210 determines when the voltage of the battery cell 215 exceeds the charging threshold voltage, when the charging current exceeds the threshold charging current, and when the temperature of the battery cell 215 exceeds the threshold temperature. When at least one of these cases occurs, the charging switch 325 may be turned off.
  • the present disclosure is not limited in this regard, and the charge protection condition may be set in various ways.
  • the controller 210 may further include at least one charge switch 325 and turn off the at least one charge switch 325 when a charging protection condition is satisfied.
  • the controller 210 may reduce the charging current by controlling the charging switch 325 when the charging current exceeds the target charging current.
  • the controller 210 may increase the charging current by turning on the charging switch 325 when the charging current is less than the target charging current.
  • the controller 210 may reduce the charging current by controlling the charging switch 325 to maintain the voltage of the battery cell 215 at the target voltage.
  • the controller 210 may control the discharge switch 320 of the battery pack 200 to adjust the discharge current discharged from the battery cell 215 .
  • the discharge current may be supplied to the load 230 connected to the battery cell 215 .
  • the controller 210 may turn off the discharge switch 320 when the discharge protection condition is met.
  • the controller 210 controls at least one of a case where the voltage of the battery cell 215 is less than the discharge threshold voltage, a case where the discharge current exceeds the critical discharge current, and a case where the temperature of the battery cell 215 exceeds the threshold temperature.
  • the discharge switch 320 may be turned off.
  • the present disclosure is not limited in this regard, and the discharge protection condition may be set in various ways.
  • the controller 210 may further include at least one discharge switch 320 and turn off the at least one discharge switch 320 when a discharge protection condition is satisfied.
  • the controller 210 may reduce the discharge current by controlling the discharge switch 320 when the discharge current exceeds the target discharge current. When the discharge current is less than the target discharge current, the controller 210 may turn on the discharge switch 320 to increase the discharge current.
  • the battery pack 200 includes a battery cell 215 and a controller 210 that controls charging of the battery cell 215 using a charge switch 325, and the controller 210 includes power When being supplied to the battery pack 200 and the load 230 connected to the battery pack 200, when the voltage of the battery cell 215 is less than or equal to the reference voltage, the voltage of the load 230 is not lowered than the reference voltage.
  • the charging current supplied to the battery cell 215 may be adjusted by controlling the charging switch 325 .
  • the controller 210 turns off the charge switch 325 when charging of the battery cell 215 is completed, and the voltage of the load 230 after the charging of the battery cell 215 is completed.
  • the charging switch 325 may be turned on.
  • the controller 210 may further include a discharge switch 320 and control discharge of the battery cell 215 using the discharge switch 320 .
  • the controller 210 may turn off the charge switch 325 when a charge protection condition is satisfied and turn off the discharge switch 320 when a discharge protection condition is met.
  • the controller 210 further includes at least one charge switch 325 and at least one discharge switch 320, and turns off the at least one charge switch 325 when a charge protection condition is met.
  • at least one discharge switch 320 may be turned off when the discharge protection condition is met.
  • the controller 210 controls the charge switch 325 to decrease the charge current when the charge current exceeds the target charge current, and the discharge switch when the discharge current exceeds the target discharge current. By controlling 320, the discharge current can be reduced.
  • the controller 210 increases the charging current by turning on the charging switch 325 when the charging current is less than the target charging current, and when the discharging current is less than the target discharging current, the discharging switch ( 320) may be turned on to increase the discharge current.
  • the controller 210 controls the charging switch 325 so that the voltage of the battery cell 215 maintains the target voltage so that the charging current can reduce
  • the controller 210 may sense the voltage of the load 230 by sensing the voltage at one side of the charge switch 325 .
  • a charging control method of a battery pack 200 includes an operation of adjusting a charging current by controlling a charge switch 325 of the battery pack 200 and a discharge switch 320 of the battery pack 200 The operation of controlling the discharge current by controlling the , and the operation of adjusting the charging current, when power is being supplied to the battery pack 200 and the load 230 connected to the battery pack 200, the battery pack 200
  • the charge switch 325 is controlled so that the voltage of the load 230 does not become lower than the reference voltage to adjust the charging current supplied to the battery cell 215. action may be included.
  • the operation of adjusting the charging current includes an operation of turning off the charge switch 325 when charging of the battery cell 215 is completed, and a load after charging of the battery cell 215 is completed ( An operation of turning on the charging switch 325 when the voltage of the battery cell 230 is lower than the voltage of the battery cell 215 may be included.
  • An operation of adjusting the charging current includes an operation of turning off the charging switch 325 when a charging protection condition is met, and an operation of adjusting the discharging current includes an operation of turning off the discharging switch 320 when the discharging protection condition is satisfied. It may include an operation of turning off.
  • the battery pack 200 further includes at least one charge switch 325 and at least one discharge switch 320, and the operation of adjusting the charge current may include at least one charge protection condition when the charge protection condition is satisfied.
  • the operation of controlling the discharge current may include an operation of turning off at least one discharge switch 320 when a discharge protection condition is satisfied.
  • An operation of adjusting the charging current includes an operation of reducing the charging current by controlling the charging switch 325 when the charging current exceeds a target charging current, and an operation of controlling the discharging current , when the discharge current exceeds the target discharge current, an operation of reducing the discharge current by controlling the discharge switch 320 may be included.
  • the operation of adjusting the charging current includes an operation of increasing the charging current by turning on the charging switch 325 when the charging current is less than the target charging current, and controlling the discharge current When the discharge current is less than the target discharge current, the operation of turning on the discharge switch 320 to increase the discharge current may be included.
  • the operation of adjusting the charging current when the voltage of the battery cell 215 reaches the target voltage, by controlling the charging switch 325 so that the voltage of the battery cell 215 maintains the target voltage
  • An operation of reducing the charging current may be included.
  • the voltage of the load 230 may be sensed from one side of the charge switch 325 .
  • the electronic device 702 includes a charging connector 220, a charging circuit 225 connected to the charging connector 220, and a first load 230 connected to the charging circuit 225 through a wiring line 775.
  • PCB printed circuit board
  • the electronic device 702 includes a second PCB 760 including a second load 755 and a flexible FPCB 797 connecting the first PCB 750 and the second PCB 760. printed circuits board), and a second battery pack 770 including a second controller 795 and a second battery cell 765 connected to the second controller 795, and the wiring line 775 is, It may pass through the FPCB 797 and be connected to the second load 755 and the second controller 795.
  • Electronic devices may be devices of various types.
  • the electronic device may include, for example, a portable communication device (eg, a smart phone), a computer device, a portable multimedia device, a portable medical device, a camera, a wearable device, or a home appliance.
  • a portable communication device e.g, a smart phone
  • a computer device e.g., a smart phone
  • a portable multimedia device e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a portable medical device
  • a camera e.g., a camera
  • a wearable device e.g., a smart bracelet
  • a or B “at least one of A and B”, “at least one of A or B”, “A, B or C”, “at least one of A, B and C”, and “A
  • Each of the phrases such as “at least one of , B, or C” may include any one of the items listed together in that phrase, or all possible combinations thereof.
  • Terms such as “first”, “second”, or “first” or “secondary” may simply be used to distinguish that component from other corresponding components, and may refer to that component in other respects (eg, importance or order) is not limited.
  • a (eg, first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (eg, second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • the certain component may be connected to the other component directly (eg by wire), wirelessly, or through a third component.
  • module used in various embodiments of the present disclosure may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, or any combination thereof, and may include, for example, logic, logical blocks, parts, or circuits. The same terms can be used interchangeably.
  • a module may be an integrally constructed component or a minimal unit of components or a portion thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • a storage medium eg, internal memory 136 or external memory 138
  • a machine eg, electronic device 101
  • a processor eg, the processor 120
  • a device eg, the electronic device 101
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code executable by an interpreter.
  • the device-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • the 'non-transitory' storage medium indicates that the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (e.g., electromagnetic waves), and this term means that data is semi-permanent in the storage medium. It does not distinguish between the case where it is stored as and the case where it is temporarily stored.
  • a signal e.g., electromagnetic waves
  • Computer program products may be traded between sellers and buyers as commodities.
  • a computer program product is distributed in the form of a device-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (e.g. Play StoreTM) or on two user devices (e.g. It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smart phones.
  • a device-readable storage medium e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)
  • an application store e.g. Play StoreTM
  • two user devices e.g. It can be distributed (eg downloaded or uploaded) online, directly between smart phones.
  • at least part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a device-readable storage medium such as a manufacturer's server, an application store server, or a relay server's memory.
  • each component (eg, module or program) of the above-described components may include a single object or a plurality of entities, and some of the plurality of entities may be separately disposed in other components. there is.
  • one or more components or operations among the aforementioned corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • a plurality of components eg modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the plurality of components identically or similarly to those performed by a corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • the actions performed by a module, program, or other component are executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the actions are executed in a different order, or omitted. or one or more other actions may be added.

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Abstract

실시예는 충전 스위치를 이용하여, 배터리 셀의 충전을 제어하는 제어기 및 배터리 셀을 포함할 수 있다. 상기 제어기는 전력이 상기 배터리 팩 및 상기 배터리 팩과 연결된 부하에 공급되고 있을 때, 상기 배터리 셀의 전압이 기준 전압 이하인 경우, 상기 부하의 전압이 상기 기준 전압 보다 낮아지지 않도록 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 배터리 셀에 공급되는 충전 전류를 조절할 수 있다.

Description

배터리 팩 및 그 충전 제어 방법
본 발명의 다양한 실시예들은 배터리 팩 및 그 제어 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 전자 장치는 배터리 충전을 위한 충전 시스템을 구비할 수 있다. 상기 충전 시스템은 예를 들어 충전 전압의 급격한 변동(예를 들어, 과전압 또는 과전류)이 발생하는 것을 방지하고(또는 줄이고), 충전 전압(예를 들어, 5V)을 배터리 충전에 맞는 전압(예를 들어, 3V~4.4)으로 변환하여 배터리를 충전하고, 배터리의 과충전 또는 과방전을 방지할(또는 발생 가능성을 줄일) 수 있다. 예를 들어, 배터리 충전 시스템은 충전 회로(charger IC), 리미터(limiter), 및 배터리 보호 회로(battery protection IC)를 포함하는 구성일 수 있다.
배터리로 전력을 전달하는 경로 상의 충전 회로(charger IC), 리미터(limiter), 배터리 보호 회로(battery protection IC)에 포함된 스위치들로 인해 직류 저항이 높아지고 충전 효율이 저하되며 회로 구성에 비용이 많이 소요될 수 있다. 또한 많은 부품들로 인해 배터리를 포함하는 전자 장치 내 배치 자유도가 떨어질 수 있다.
본 개시의 실시예들은 회로 구성을 단순화하기 위해 배터리 팩 내부의 제어기에 기능을 통합한 배터리 팩 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 배터리 팩은 배터리 셀, 및 충전 스위치를 이용하여 상기 배터리 셀의 충전을 제어하는 제어기를 포함하고 상기 제어기는, 전력이 상기 배터리 팩 및 상기 배터리 팩과 연결된 부하에 공급되고 있을 때, 상기 배터리 셀의 전압이 기준 전압 이하인 경우, 상기 부하의 전압이 상기 기준 전압 보다 낮아지지 않도록 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 배터리 셀에 공급되는 충전 전류를 조절할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 배터리 팩의 충전 제어 방법은 상기 배터리 팩의 충전 스위치를 제어하여 충전 전류를 조절하는 동작, 및 상기 배터리 팩의 방전 스위치를 제어하여 방전 전류를 조절하는 동작을 포함하고, 상기 충전 전류를 조절하는 동작은, 전력이 상기 배터리 팩 및 상기 배터리 팩과 연결된 부하에 공급되고 있을 때, 상기 배터리 팩에 포함된 배터리 셀의 전압이 기준 전압 이하인 경우, 상기 부하의 전압이 상기 기준 전압보다 낮아지지 않도록 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 배터리 셀에 공급되는 상기 충전 전류를 조절하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 충전 커넥터, 상기 충전 커넥터와 연결된 충전 회로 및 상기 충전 회로와 배선 라인을 통해 연결된 제1 부하를 포함하는 제1 PCB(printed circuit board), 및 제1 배터리 팩을 포함하고, 상기 제1 배터리 팩은, 제1 배터리 셀, 및 제1 충전 스위치와 제1 방전 스위치를 이용하여 상기 제1 배터리 셀의 충전 및 방전을 제어하고 상기 배선 라인과 연결된 제1 제어기를 포함하고, 상기 제1 제어기는, 상기 충전 회로를 통해 전력이 상기 제1 부하와 상기 제1 배터리 팩에 공급되고 있을 때, 상기 제1 배터리 셀의 전압이 임계 값 이하인 경우, 상기 제1 부하의 전압이 기준 전압보다 낮아지지 않도록 상기 제1 충전 스위치를 제어하여 상기 제1 배터리 셀에 공급되는 충전 전류를 조절할 수 있다.
다양한 실시예들에 배터리 팩 및 그 제어 방법에 의하면, 배터리 팩 내부에서 충전 스위치 및 방전 스위치를 이용하여 충전 전류 및 방전 전류를 제어하고 보호 회로 기능을 수행함으로써 배터리 팩을 포함하는 전자 장치 내 회로를 효율적으로 구성할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 예시적인 전자 장치의 블록도이다.
도 2a는 비교 예에 따른 배터리 팩을 포함하는 전자 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2b는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩의 예시적인 제어기를 도시하는 도면이다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 배터리 팩의 상태 다이어그램을 도시하는 도면이다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 다양한 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 도면들이다.
도 6a는 비교 예에 따른 배터리 팩을 포함하는 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 6b는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 7a는 비교 예에 따른 배터리 팩을 포함하는 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 7b는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 8은 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩의 예시적인 충전 제어 방법을 도시하는 흐름도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 예시적인 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2a는 비교 예에 따른 배터리 팩을 포함하는 전자 장치를 도시하는 블록도이고, 도 2b는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 비교 예에 따른 배터리 팩(245)을 포함하는 전자 장치(240)는 충전 커넥터(260), 충전 회로(265), 부하(270), 리미터(275) 및 배터리 팩(245)을 포함할 수 있다. 비교 예에 따른 배터리 팩(245)은 보호 회로(250) 및 배터리 셀(255)을 포함할 수 있다. 비교 예의 전자 장치(240)는 배터리 팩(245)의 충전 제어를 위한 스위치(280) 및 스위치(280)를 제어하는 제어회로(285)를 포함할 수 있다. 비교 예에서 충전 제어를 위한 스위치(280)는 충전 회로(265) 내에 배치되거나 충전 회로(265) 밖에 배치될 수 있다.
비교 예에 따른 전자 장치(240)는 충전 제어를 위한 스위치(280)를 이용하여 배터리 팩(245)에 공급되는 충전 전류를 제어할 수 있다. 따라서 비교 예에 따른 전자 장치(240)의 배터리 팩(245)으로부터 부하(270)로 전력을 공급하는 경로 상에 충전 제어를 위한 스위치(280)가 포함되도록 회로를 구성해야 하고 이로 인해 전자 장치(240) 내 부품들의 배치 자유도가 떨어질 수 있다.
또한 비교 예에 따른 전자 장치(240)에 의하면, 배터리 팩(245)으로부터 부하(270)로 전력을 공급하는 경로에 보호 회로(250), 리미터(275) 및 충전 회로(265)가 배치되고, 보호 회로(250), 리미터(275) 및 충전 회로(265)가 복수의 스위치들을 포함하여 높은 직류 저항을 형성하게 되어 전력 효율이 떨어질 수 있다.
도 2b를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 예시적인 전자 장치(205)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 외부로부터 전력을 수신하는 충전 커넥터(220), 충전 회로(225), 충전 회로(225)로부터 전력을 수신하는 부하(230) 및 배터리 팩(200)을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)은 배터리 셀(215) 및 배터리 셀(215)에 공급되는 충전 전류를 제어하는 제어기(210)를 포함할 수 있다. 부하(230)는 전자 장치(205)에 포함되는 다양한 컴포넌트들(components)을 포함할 수 있다. 다양한 구성은, 예를 들어, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)), 메모리(예: 도 1의 메모리(130)), 통신 모듈(예: 도 1의 통신 모듈(190)), 안테나 모듈(예: 도 1의 안테나 모듈(197)) 및 오디오 모듈(예: 도 1의 오디오 모듈(170))과 같은 구성들을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)은 배터리 팩(200) 내부에 제어기(210)를 포함하고, 제어기(210)를 통해 배터리 셀(215)에 공급되거나 배터리 셀(215)로부터 공급되는 충전 전류 및 방전 전류를 제어할 수 있다. 배터리 셀(215)에 공급되거나 배터리 셀(215)로부터 공급되는 충전 전류 및 방전 전류에 대한 제어가 제어기(210)에 의해 배터리 팩(200) 내부에서 수행되므로, 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)을 포함하는 전자 장치(205)는 배터리 팩(200)으로부터 부하(230)로 전력을 공급하는 경로에 별도의 스위치를 포함하지 않을 수 있다. 이로 인해, 예를 들어 전자 장치(205) 내부 부품의 배치 자유도가 높아질 수 있고, 배터리 팩(200)으로부터 부하(230)로 전력을 공급하는 경로 상의 직류 저항이 감소하여 전력 효율이 높아질 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩의 예시적인 제어 방법에 관하여 설명한다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)의 제어기(210)를 도시하는 도면이다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는 충전 스위치(325) 및 방전 스위치(320)를 포함하고, 충전 스위치(325)를 이용하여 배터리 셀(215)에 공급되는 충전 전류를 제어하고, 방전 스위치(320)를 이용하여 배터리 셀(215)의 방전 전류를 제어할 수 있다. 충전 스위치(325) 및 방전 스위치(320)는 FET(field-effect transistor)로 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 충전 스위치(325)는 충전 스위치(325)가 오프(off)되어 있을 때 충전 전류가 배터리 셀(215)로 흐르지 않도록 차단하는 다이오드를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 방전 스위치(320)는 방전 스위치(320) 방전 스위치(320)가 오프되어 있을 때 방전 전류가 부하로 흐르지 않도록 차단하는 다이오드를 포함할 수 있다. 충전 스위치(325) 및 방전 스위치(320)에 포함되는 다이오드는 기생 다이오드일 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니고 충전 스위치(325) 및 방전 스위치(320)는 다양한 종류의 소자로 구성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는 충전 스위치(325)를 제어하는 충전 제어기(330) 및 방전 스위치(320)를 제어하는 방전 제어기(360)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는 충전 제어기(330)와 연결된 비교기들(예: 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 비교기들(335, 340, 345, 350, 355)) 및 방전 제어기(360)와 연결된 비교기들(예: 제6, 제7 비교기들(365, 370))을 포함할 수 있다. 충전 제어기(330) 및 방전 제어기(360)는 각각 연결된 비교기들의 출력에 기초하여 충전 스위치(325) 및 방전 스위치(320)를 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어기(210)는 충전 제어기(330)에 연결된 제1 비교기(335)를 포함할 수 있다. 제1 비교기(335)는 부하(230)의 전압과 배터리 셀(215)의 전압을 비교할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)을 포함하는 전자 장치(205)는 배터리 팩(200)과 부하(230) 사이 스위치를 포함하지 않으므로 제어기(210)는 충전 스위치(325)의 일 측에서 전압을 감지함으로써 부하(230)의 전압을 감지할 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이 방전 스위치(320)가 온(on)되어 있을 때 방전 스위치(320)와 충전 스위치(325) 사이에서 전압을 감지함으로써 부하(230)의 전압을 감지할 수 있다.
충전 제어기(330)는 배터리 셀(215)이 완전히 충전된 경우 충전 스위치(325)를 오프(off)시킬 수 있다. 방전 스위치(320)는 온(on)되어 있으므로 충전 회로를 통해 부하(230)에 전력이 공급되고 있더라도 부하(230)에 공급되는 전류가 커지면 충전 스위치(325)의 다이오드 및 방전 스위치(320)를 통해 방전 전류가 흘러 배터리 셀(215)이 방전될 수 있다.
제1 비교기(335)는 부하(230)의 전압과 배터리 셀(215)의 전압을 비교할 수 있고, 충전 제어기(330)는 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압보다 낮아 배터리 셀(215)이 방전되는 경우, 배터리 셀(215)이 다시 충전되도록 충전 스위치(325)를 온(on)시킬 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어기(210)는 충전 제어기(330)에 연결된 제2 비교기(340)를 포함할 수 있다. 제2 비교기(340)는 부하(230)의 전압과 기준 전압을 비교할 수 있다. 기준 전압은 부하(230)에 포함된 구성들이 작동하기 위해 공급되어야 할 최저 전압을 의미할 수 있다. 기준 전압은 전자 장치(205)의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))에 의해 설정될 수 있다. 전자 장치(205)의 프로세서는 부하(230)에 전력을 원활하게 공급하기 위해 부하(230)의 전압 및 전류에 기초하여 기준 전압을 설정할 수 있다.
충전 제어기(330)는 배터리 셀(215)의 전압이 낮은 경우 배터리 셀(215)의 충전을 위해 충전 스위치(325)를 온(on)시킬 수 있다. 충전 스위치(325)가 온(on)되면 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압 수준으로 낮아질 수 있다. 배터리 셀(215)의 전압이 기준 전압 보다 낮은 경우 부하(230)의 전압이 기준 전압 보다 낮아질 수 있고, 이는 부하(230)에 포함된 구성들의 오작동을 유발할 수 있다.
충전 제어기(330)는 배터리 셀(215)의 전압이 낮아 충전이 필요하더라도 부하(230)에 포함된 구성들의 오작동을 방지하기 위해 배터리 셀(215)의 전압이 기준 전압 보다 낮은 경우 부하(230)의 전압이 기준 전압 보다 높은 전압을 유지하도록 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 조절할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어기(210)는 충전 제어기(330)에 연결된 제3 비교기(345)를 포함할 수 있다. 제3 비교기(345)는 배터리 셀(215)의 전압과 충전 임계 전압을 비교할 수 있다. 충전 임계 전압은, 예를 들어, 배터리 셀(215)의 과충전을 방지하기 위해 결정된 전압일 수 있다.
충전 제어기(330)는 제3 비교기(345)의 출력에 기초하여 충전 보호 조건이 충족되는 경우 충전 스위치(325)를 오프(off)시킬 수 있다. 예를 들어, 충전 보호 조건은 배터리 셀(215)의 전압이 충전 임계 전압을 초과한 경우, 충전 전류가 임계 충전 전류를 초과한 경우 및 배터리 셀(215)의 온도가 임계 온도를 초과한 경우 중 적어도 한가지 경우가 발생한 경우에 충족된 것으로 판단될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 충전 보호 조건은 다양하게 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어기(210)는 충전 제어기(330)에 연결된 제4 비교기(350)를 포함할 수 있다. 제4 비교기(350)는 배터리 셀(215)의 전압과 목표 전압을 비교할 수 있다. 충전 제어기(330)는 제4 비교기(350)의 출력에 기초하여 배터리 셀(215)의 전압이 설정된 목표 전압에 도달한 경우 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 조절함으로써 CV(constant voltage)제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 충전 스위치(325)는 FET(field effect transistor)를 포함할 수 있고, 충전 제어기(330)는 충전 스위치(325)의 게이트 전압을 조절하여 충전 스위치(325)를 통과하는 전류의 세기를 조절할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어기(210)는 충전 제어기(330)에 연결된 제5 비교기(355)를 포함할 수 있다. 제5 비교기(355)는 배터리 셀(215)과 연결된 센싱 저항(375)을 이용하여 센싱된 충전 전류를 설정된 목표 충전 전류와 비교할 수 있다.
충전 제어기(330)는 제5 비교기(355)의 출력에 기초하여, 충전 전류가 목표 충전 전류를 초과한 경우 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 감소시킬 수 있다. 충전 제어기(330)는 충전 전류가 목표 충전 전류 보다 작은 경우 충전 스위치(325)를 온(on)시킬 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어기(210)는 방전 제어기(360)에 연결된 제6 비교기(365)를 포함할 수 있다. 제6 비교기(365)는 배터리 셀(215)의 전압과 방전 임계 전압을 비교할 수 있다. 방전 임계 전압은 배터리 셀(215)의 과방전을 방지하기 위해 결정된 전압일 수 있다.
방전 제어기(360)는 제6 비교기(365)의 출력에 기초하여 방전 보호 조건이 충족되는 경우 방전 스위치(320)를 오프(off)시킬 수 있다. 예를 들어, 방전 보호 조건은 배터리 셀(215) 전압이 방전 임계 전압 미만인 경우, 방전 전류가 임계 방전 전류를 초과한 경우 및 배터리 셀(215)의 온도가 임계 온도를 초과한 경우 중 적어도 한가지 경우가 발생한 경우에 충족된 것으로 판단될 수 있다. 다만, 이에 한정된 것은 아니고, 방전 보호 조건은 다양하게 설정될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어기(210)는 방전 제어기(360)에 연결된 제7 비교기(370)를 포함할 수 있다. 제7 비교기(370)는 배터리 셀(215)과 연결된 센싱 저항을 이용하여 센싱된 방전 전류를 설정된 목표 방전 전류와 비교할 수 있다.
방전 제어기(360)는 제7 비교기(370)의 출력에 기초하여, 방전 전류가 목표 방전 전류를 초과한 경우 방전 스위치(320)를 제어하여 방전 전류를 감소시킬 수 있다. 방전 제어기(360)는 방전 전류가 목표 방전 전류 보다 작은 경우 방전 스위치(320)를 온(on)시킬 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제어기(210)는 적어도 하나의 방전 스위치(380) 및 적어도 하나의 충전 스위치(385)를 더 포함할 수 있다.
제어기(210)는 제3 비교기(345)의 출력에 기초하여 충전 보호 조건이 충족되는 경우 적어도 하나의 충전 스위치(385)를 오프(off)시킬 수 있다. 제어기(210)는 제6 비교기(365)의 출력에 기초하여 방전 보호 조건이 충족되는 경우 적어도 하나의 방전 스위치(380)를 오프(off)시킬 수 있다. 다양한 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 방전 스위치(380) 및 적어도 하나의 충전 스위치(385)는 제어기(210)에 포함되지 않을 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)가 배터리 팩(200) 내에서 충전 스위치(325) 및 방전 스위치(320)를 이용하여 충전 전류 및 방전 전류를 제어함으로써 배터리 팩(200), 충전 회로(225) 및 부하(230) 사이 회로 구성이 간결해질 수 있고, 직류 저항을 줄여 전력을 효율적으로 전달할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 제어기(210)에서 수행되는 예시적인 동작을 상태 다이어그램을 이용하여 설명한다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 배터리 팩의 상태 다이어그램을 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어기는 상태(405), 상태(410), 상태(415), 상태(420), 상태(425), 및 상태(430) 중 하나에서 충전 스위치(예: 도 3의 충전 스위치(325)) 및 방전 스위치(예: 도 3의 방전 스위치(320)) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
배터리 셀(215)이 방전되어 있는 경우, 제어기(210)는 배터리 셀(215)의 충전을 위해, 상태(405)에서, 충전 스위치(325)와 방전 스위치(320)를 모두 온(on)시킬 수 있다.
배터리 셀(215)의 전압이 기준 전압 미만인 경우(435), 충전 스위치(325)와 방전 스위치(320)를 모두 온(on)시키면 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압 수준으로 떨어져 기준 전압 미만이 될 수 있고, 부하(230)의 구성들이 올바르게 작동하지 못할 수 있다. 제어기(210)는 이를 방지하기 위해 배터리 셀(215)의 전압이 기준 전압 미만인 경우(435), 상태(410)에서, 부하(230)의 전압이 기준 전압 이상을 유지하도록 충전 스위치(235)를 제어하여 충전 전류를 감소시킬 수 있다.
또는, 상태(405)에서 충전 전류가 목표 충전 전류를 초과하는 경우(440), 제어기(210)는 상태(410)에서, 충전 전류가 목표 충전 전류 이하가 되도록 충전 스위치(235)를 제어할 수 있다.
상태(410)에서 충전 전류가 목표 충전 전류 미만인 경우(445), 제어기(210)는 상태(405)에서, 충전 전류를 증가시키기 위해 충전 스위치(235)를 다시 온(on)시킬 수 있다.
상태(405) 또는 상태(410)에서 배터리 셀(215)의 충전이 완료된 경우(450), 제어기(210)는 상태(415)에서, 배터리 셀(215)에 대한 충전 전류의 공급을 중단하기 위해 충전 스위치(235)를 오프(off)시킬 수 있다. 상태(415)에서, 방전 스위치(230)는 온(on)된 채로 유지될 수 있다.
상태(415)에서 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압보다 낮아 충전 스위치(235)의 다이오드와 방전 스위치(230)를 통해 부하(230)로 배터리 셀(215)의 방전이 일어난 경우(455), 제어기(210)는 배터리 셀(215)을 다시 충전하기 위해 상태(405)에서, 충전 스위치를 온(on)시킬 수 있다.
상태(405)에서 충전 보호 조건이 충족된 경우(460)나 상태(410)에서 충전 보호 조건이 충족된 경우(465), 제어기(210)는 상태(420)에서, 배터리 셀(215)의 보호를 위해 충전 스위치(235)를 오프(off)시킬 수 있다.
상태(420)에서 충전 보호 조건이 더 이상 충족되지 않는 경우(470), 제어기(210)는 상태(405)에서, 충전 스위치(235)를 다시 온(on)시킬 수 있다.
상태(405)에서 방전 전류가 목표 방전 전류를 초과하는 경우(475), 제어기(210)는 상태(430)에서, 방전 전류가 목표 방전 전류 이하가 되도록 방전 스위치(230)를 제어할 수 있다.
상태(430)에서 방전 전류가 목표 방전 전류 미만인 경우(480), 제어기(210)는 상태(405)에서, 방전 전류를 증가시키기 위해 방전 스위치(230)를 다시 온(on)시킬 수 있다.
상태(405)에서 방전 보호 조건이 충족된 경우(485)나 상태(430)에서 방전 보호 조건이 충족된 경우(490), 제어기(210)는 상태(425)에서, 배터리 셀(215)의 보호를 위해 방전 스위치(230)를 오프(off)시킬 수 있다.
상태(425)에서 방전 보호 조건이 더 이상 충족되지 않는 경우(495), 제어기(210)는 상태(405)에서, 방전 스위치(230)를 다시 온(on)시킬 수 있다.
이하, 도 5a, 도 5b, 도 5c, 도 6a, 도 6b, 도 7a, 도 7b 및 도 8을 참조하여 배터리 팩을 포함하는 전자 장치의 다양한 실시예들에 대해 설명한다.
도 5a, 도 5b 및 도 5c는 다양한 실시예에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 도면들이다.
도 5a에서, 전자 장치(501)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 충전 커넥터(220), 충전 회로(225) 및 부하(230)를 포함하는 제1 PCB(printed circuit board)(505) 및 배터리 팩(200)을 포함할 수 있다. 도 5b 및 도 5c 에서, 전자 장치(502, 503)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 충전 커넥터(220), 충전 회로(225) 및 부하(230) 중 적어도 하나를 포함하는 제1 PCB들(505, 507) 및 배터리 팩(200)을 포함할 수 있다.
배터리 팩(200)은 제어기(210)를 포함하는 PCM(protection circuit) 및 배터리 셀(215)을 포함할 수 있다. 도 5b에서, 전자 장치(502)는 배터리 팩의 제어기(210)와 제1 PCB(505)를 연결하기 위한 FPCB(flexible printed circuit board)(510)를 더 포함할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서, 전자 장치(501, 502, 503)는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)을 포함함으로써 배터리 팩(200)에서 출력되는 전력을 충전 회로(225) 또는 도 2a와 같은 배터리 팩(200)의 충전을 위한 스위치(280)를 거치지 않고 직접 부하(230)에 공급할 수 있다.
도 6a는 비교 예에 따른 배터리 팩을 포함하는 전자 장치를 도시하는 도면이고, 도 6b는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 6a를 참조하면, 비교 예에 따른 배터리 팩(245)을 포함하는 전자 장치(601)는 충전 커넥터(260), 충전 회로(265) 및 제1 부하(270)를 포함하는 제1 PCB(640), 제2 부하(660)를 포함하는 제2 PCB(665), 제1 PCB(640)와 제2 PCB(665)를 연결하는 FPCB(645) 및 배터리 팩(245)을 포함할 수 있다. 배터리 팩(245) 및 제2 PCB(665)는 FPCB(645)를 통해 제1 PCB(640)와 연결되어 움직일 수 있도록 구성될 수 있다.
도 6a의 비교 예에서, 배터리 셀(255)의 충전 및 방전은 충전 회로(265) 내 충전을 위한 스위치(280)를 통해 제어되므로, 배터리 팩(245)은 제1 PCB(640) 상의 충전을 위한 스위치(280)와 연결되어야 하고, 배터리 팩(245)에서 출력된 전력은 부하에 직접 공급되지 못할 수 있다. 또한, FPCB(645)가 배터리 팩(245)과 충전을 위한 스위치(280)를 연결하는 제1 배선 라인(650) 및 충전 회로(265)와 부하들(270, 660)을 연결하는 제2 배선 라인(655)을 포함해야 하므로 더 두꺼워지고 이로 인해 전자 장치(601) 내 부품들의 배치 자유도가 떨어질 수 있다.
도 6b를 참조하면, 일 실시예에 따른 배터리 팩(200)을 포함하는 전자 장치(602)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 충전 커넥터(220), 충전 회로(225) 및 제1 부하(613)를 포함하는 제1 PCB(605), 제2 부하(615)를 포함하는 제2 PCB(610), 제1 PCB(605)와 제2 PCB(610)를 연결하는 FPCB(630) 및 배터리 팩(200)을 포함할 수 있다. 배터리 팩(200)은 배터리 셀(215) 및 제어기(210)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(602)는 충전 회로(225)와 부하들(613, 615)를 연결하는 배선 라인(620)을 포함할 수 있다. 배선 라인(620)은 제어기(210)와 연결될 수 있다.
도 6b에서, 전자 장치(602)는 배터리 팩(200)에 포함된 제어기(210)를 이용하여 배터리 셀(215)의 충전 전류 및 방전 전류를 제어할 수 있다. FPCB(630)는 배터리 셀(215)의 충전 및 방전 제어를 위한 별도의 배선 라인을 포함하지 않고 하나의 배선 라인(620)만을 포함할 수 있다. 배터리 팩(200)은 배선 라인(620)을 통해 제1 부하(613) 및 제2 부하(615)와 직접 연결되어 전력을 공급할 수 있다.
도 7a는 비교 예에 따른 배터리 팩을 포함하는 전자 장치를 도시하는 도면이고, 도 7b는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩을 포함하는 예시적인 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 7a의 비교 예에서, 전자 장치(701)는 충전 커넥터(260), 충전 회로(265), 제1 부하(270) 및 제1 리미터(275)를 포함하는 제1 PCB(705), 제2 부하(730) 및 제2 리미터(725)를 포함하는 제2 PCB(735), 제1 PCB(705)와 제2 PCB(735)를 연결하는 FPCB(720), 제1 배터리 팩(245) 및 제2 배터리 팩(745)을 포함할 수 있다.
도 7a의 비교 예에서, 배터리 셀들(255, 740)의 충전 및 방전은 충전 회로(265) 내 배터리 팩(245) 및 배터리 팩(745)의 충전을 위한 스위치(280)를 통해 제어되므로, 제1 및 제2 리미터들(275, 725)은 제1 PCB(705) 상의 충전을 위한 스위치(280)와 연결되어야 하고, 배터리 팩들(245, 745)에서 출력된 전력은 제1 및 제2 부하들(270, 730)에 직접 공급되지 못할 수 있다. 또한, FPCB(720)가 제1 및 제2 리미터들(275, 725)과 배터리 팩(245) 및 배터리 팩(745)의 충전을 위한 스위치(280)를 연결하는 제1 배선 라인(715) 및 충전 회로와 제1 및 제2 부하들(270, 730)을 연결하는 제2 배선 라인(710)을 포함해야 하므로 더 두꺼워지고 이로 인해 전자 장치 내 부품들의 배치 자유도가 떨어질 수 있다.
도 7b에서, 전자 장치(702)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 충전 커넥터(220), 충전 회로(225) 및 제1 부하(230)를 포함하는 제1 PCB(750), 제2 부하(755)를 포함하는 제2 PCB(760), 제1 PCB(750)와 제2 PCB(760)를 연결하는 FPCB(797), 제1 배터리 팩(790)(예: 도 2b의 배터리 팩(200)) 및 제2 배터리 팩(770) (예: 도 2b의 배터리 팩(200))을 포함할 수 있다. 제1 배터리 팩(790)은 제1 배터리 셀(785) 및 제1 제어기(780)를 포함할 수 있고, 제2 배터리 팩(770)은 제2 배터리 셀(765) 및 제2 제어기(795)를 포함할 수 있다.
도 7b에서, 전자 장치(702)는 제1 배터리 팩(790) 및 제2 배터리 팩(770) 각각에 포함된 제1 제어기(780) 및 제2 제어기(795)를 이용하여 제1 배터리 셀(785) 및 제2 배터리 셀(765)의 충전 전류 및 방전 전류를 제어할 수 있다.
제1 PCB(750)는 충전 회로(225)와 제1 부하(753)를 연결하는 배선 라인(775)을 포함할 수 있다. 배선 라인(775)은 제1 제어기(780)와 연결될 수 있다. 배선 라인(775)은 FPCB(797)를 통과하여 제2 부하(755) 및 제2 제어기(795)와 연결될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 제1 배터리 팩(790)과 제2 배터리 팩(770)이 각각의 배터리 팩 내부에서 제어기를 이용하여 충전 전류 및 방전 전류를 제어함으로써 충전 회로(225)를 거치지 않고 제1 부하(753) 또는 제2 부하(755)에 직접 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 팩(790)은 배선 라인(775)을 통해 제1 부하(753) 및 제2 부하(755)에 전력을 공급할 수 있다.
FPCB(797)는 제2 배터리 셀(765)의 충전 및 방전 제어를 위한 별도의 배선 라인을 포함하지 않고 하나의 배선 라인(775)만을 포함할 수 있다. 이로써 전자 장치(702) 내 회로 구성이 간결해질 수 있고, 배치 자유도가 높아질 수 있다.
도 8은 3개의 병렬 연결된 배터리 팩을 포함하는 다양한 실시예들에 따른 예시적인 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 전자 장치(801)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 충전 커넥터(220), 충전 회로(225) 및 제1 부하(817)를 포함하는 제1 PCB(875), 제2 부하(820)를 포함하는 제2 PCB(880), 제3 부하(855)를 포함하는 제3 PCB(885), 제1 PCB(875)와 제2 PCB(880)를 연결하는 제1 FPCB(845), 제2 PCB(880)와 제3 PCB(885)를 연결하는 제2 FPCB(850), 제1 배터리 팩(800)(예: 도 2b의 배터리 팩(200)), 제2 배터리 팩(835)(예: 도 2b의 배터리 팩(200)) 및 제3 배터리 팩(870)(예: 도 2b의 배터리 팩(200))을 포함할 수 있다.
제1 배터리 팩(800)은 제1 제어기(810) 및 제1 배터리 셀(815)을 포함할 수 있다. 제2 배터리 팩(835)은 제2 제어기(830) 및 제2 배터리 셀(840)을 포함할 수 있다. 제3 배터리 팩(870)은 제3 제어기(860) 및 제3 배터리 셀(865)을 포함할 수 있다.
도 8에서, 전자 장치(801)는 제1 배터리 팩(800), 제2 배터리 팩(835) 및 제3 배터리 팩(870) 각각에 포함된 제1 제어기(810), 제2 제어기(830) 및 제3 제어기(860)를 이용하여 제1 배터리 셀(815), 제2 배터리 셀(840) 및 제3 배터리 셀(865)의 충전 전류 및 방전 전류를 제어할 수 있다.
도 8의 실시예에서, 제1 PCB(875)는 충전 회로(225)와 제1 부하(817)를 연결하는 배선 라인(825)을 포함할 수 있다. 배선 라인(825)은 제1 제어기(810)와 연결될 수 있다. 배선 라인(825)은 제1 FPCB(845)를 통과하여 제2 부하(820) 및 제2 제어기(830)와 연결될 수 있다. 배선 라인(825)은 제2 FPCB(850)를 통과하여 제3 부하(855) 및 제3 제어기(860)와 연결될 수 있다.
제1 배터리 팩(800), 제2 배터리 팩(835) 및 제3 배터리 팩(870)이 각각의 배터리 팩 내부에서 제어기(예: 제1 제어기(810), 제2 제어기(830), 제3 제어기(855))를 이용하여 충전 전류 및 방전 전류를 제어함으로써 충전 회로(225)를 거치지 않고 부하(예: 제1 부하(817), 제2 부하(820) 및 제3 부하(855))에 직접 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제1 배터리 팩(800)은 배선 라인(825)을 통해 제1 부하(817), 제2 부하(820) 및 제3 부하(855)에 전력을 공급할 수 있다.
제1 FPCB(845)는 제2 배터리 셀(840)과 제3 배터리 셀(865)의 충전 및 방전 제어를 위한 별도의 배선 라인을 포함하지 않고 하나의 배선 라인(825)만을 포함할 수 있다. 제2 FPCB(850)는 제3 배터리 셀(865)의 충전 및 방전 제어를 위한 별도의 배선 라인을 포함하지 않고 하나의 배선 라인(825)만을 포함할 수 있다. 이로써 전자 장치(801) 내 회로 구성이 간결해질 수 있고, 배치 자유도가 높아질 수 있다.
도 7b 및 도 8의 실시예에서, 각각의 제어기들(예: 제1 제어기(780), 제2 제어기(795), 제1 제어기(810), 제2 제어기(830) 및 제3 제어기(860))은 해당 제어기와 연결된 배터리 팩의 전압과 전류에 기초하여 서로 독립적으로 작동할 수 있다.
비록 도 7b 및 도 8이 배터리 셀들이 병렬 연결된 다양한 실시예들을 도시하지만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니고 복수의 PCB와 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩들이 연결될 수 있다. 예를 들어, 배터리 팩들은 직렬 연결될 수 있다.
도 9는 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩의 예시적인 충전 제어 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)의 제어기(210)는, 동작(905)에서, 배터리 팩(200)의 충전 스위치(325)를 제어하여 배터리 셀(215)에 공급되는 충전 전류를 조절할 수 있다.
배터리 셀(215)의 전압이 기준 전압 이하인 경우 충전 스위치(325)를 온(on)시키면 배터리 팩(200)과 연결된 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압 수준으로 떨어져 기준 전압 미만이 될 수 있고, 부하(230)의 구성들이 올바르게 작동하지 못할 수 있다. 기준 전압은, 예를 들어 부하(230)에 포함된 구성들이 작동하기 위해 공급되어야 할 최저 전압을 가리킬 수 있다. 제어기(210)는 배터리 셀(215)의 전압이 기준 전압 이하인 경우 부하(230)의 전압이 기준 전압 이상을 유지하도록 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 감소시킬 수 있다. 다양한 실시예들에서, 부하(230)의 전압은 충전 스위치(325)의 일 측에서 감지될 수 있다.
제어기(210)는 배터리 셀(215)의 충전이 완료되면 충전 스위치(325)를 오프(off)시킬 수 있다. 배터리 셀(215)의 충전이 완료된 이후 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압보다 낮아지는 경우 충전 스위치(325)의 기생 다이오드와 방전 스위치(320)를 통해 배터리 셀(215)로부터 부하(230)로의 방전이 일어날 수 있다. 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압보다 낮아 충전 스위치(325)의 다이오드와 방전 스위치(320)를 통해 부하(230)로 배터리 셀(215)의 방전이 일어난 경우, 제어기(210)는 배터리 셀(215)을 다시 충전하기 위해 충전 스위치(325)를 온(on)시킬 수 있다.
제어기(210)는 충전 보호 조건 충족 시 충전 스위치(325)를 오프시킬 수 있다. 예를 들어, 제어기(210)는 배터리 셀(215)의 전압이 충전 임계 전압을 초과한 경우, 충전 전류가 임계 충전 전류를 초과한 경우 및 배터리 셀(215)의 온도가 임계 온도를 초과한 경우 중 적어도 한가지 경우가 발생하면 충전 스위치(325)를 오프시킬 수 있다. 다만, 본 개시가 이와 관련하여 한정되는 것은 아니고 충전 보호 조건은 다양하게 설정될 수 있다.
제어기(210)는 적어도 하나의 충전 스위치(325)를 더 포함하고, 충전 보호 조건이 충족된 경우 적어도 하나의 충전 스위치(325)를 오프시킬 수 있다.
제어기(210)는 충전 전류가 목표 충전 전류를 초과하는 경우, 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 감소시킬 수 있다. 제어기(210)는 충전 전류가 목표 충전 전류 미만인 경우 충전 스위치(325)를 온(on)시켜 충전 전류를 증가시킬 수 있다.
제어기(210)는 배터리 셀(215)의 전압이 목표 전압에 도달한 경우, 배터리 셀(215)의 전압이 목표 전압을 유지하도록 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 감소시킬 수 있다.
동작(910)에서, 제어기(210)는 배터리 팩(200)의 방전 스위치(320)를 제어하여 배터리 셀(215)에서 방전되는 방전 전류를 조절할 수 있다. 방전 전류는 배터리 셀(215)과 연결된 부하(230)에 공급될 수 있다.
제어기(210)는 방전 보호 조건 충족 시 방전 스위치(320)를 오프시킬 수 있다. 예를 들어, 제어기(210)는 배터리 셀(215) 전압이 방전 임계 전압 미만인 경우, 방전 전류가 임계 방전 전류를 초과한 경우 및 배터리 셀(215)의 온도가 임계 온도를 초과한 경우 중 적어도 한가지 경우가 발생하면 방전 스위치(320)를 오프시킬 수 있다. 다만, 본 개시가 이와 관련하여 한정되는 것은 아니고 방전 보호 조건은 다양하게 설정될 수 있다.
제어기(210)는 적어도 하나의 방전 스위치(320)를 더 포함하고, 방전 보호 조건이 충족된 경우 적어도 하나의 방전 스위치(320)를 오프시킬 수 있다.
제어기(210)는 방전 전류가 목표 방전 전류를 초과하는 경우, 방전 스위치(320)를 제어하여 방전 전류를 감소시킬 수 있다. 제어기(210)는 방전 전류가 목표 방전 전류 미만인 경우, 방전 스위치(320)를 온시켜 방전 전류를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 배터리 팩(200)은 배터리 셀(215), 및 충전 스위치(325)를 이용하여 배터리 셀(215)의 충전을 제어하는 제어기(210)를 포함하고 제어기(210)는, 전력이 배터리 팩(200) 및 배터리 팩(200)과 연결된 부하(230)에 공급되고 있을 때, 배터리 셀(215)의 전압이 기준 전압 이하인 경우, 부하(230)의 전압이 기준 전압 보다 낮아지지 않도록 충전 스위치(325)를 제어하여 배터리 셀(215)에 공급되는 충전 전류를 조절할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는, 배터리 셀(215)의 충전이 완료된 경우 충전 스위치(325)를 오프(off)시키고, 배터리 셀(215)의 충전이 완료된 이후 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압보다 낮아지면 충전 스위치(325)를 온(on)시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는, 방전 스위치(320)를 더 포함하고, 방전 스위치(320)를 이용하여 배터리 셀(215)의 방전을 제어할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는, 충전 보호 조건 충족 시 충전 스위치(325)를 오프시키고, 방전 보호 조건 충족 시 방전 스위치(320)를 오프시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는, 적어도 하나의 충전 스위치(325) 및 적어도 하나의 방전 스위치(320)를 더 포함하고, 충전 보호 조건 충족 시 적어도 하나의 충전 스위치(325)를 오프시키고, 방전 보호 조건 충족 시 적어도 하나의 방전 스위치(320)를 오프시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는, 충전 전류가 목표 충전 전류를 초과하는 경우, 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 감소시키고, 방전 전류가 목표 방전 전류를 초과하는 경우, 방전 스위치(320)를 제어하여 방전 전류를 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는, 충전 전류가 목표 충전 전류 미만인 경우, 충전 스위치(325)를 온(on)시켜 충전 전류를 증가시키고, 방전 전류가 목표 방전 전류 미만인 경우, 방전 스위치(320)를 온(on)시켜 방전 전류를 증가시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는, 배터리 셀(215)의 전압이 목표 전압에 도달한 경우, 배터리 셀(215)의 전압이 목표 전압을 유지하도록 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 제어기(210)는, 충전 스위치(325)의 일 측에서 전압을 감지함으로써 부하(230)의 전압을 감지할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)의 충전 제어 방법은, 배터리 팩(200)의 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 조절하는 동작, 및 배터리 팩(200)의 방전 스위치(320)를 제어하여 방전 전류를 조절하는 동작을 포함하고, 충전 전류를 조절하는 동작은, 전력이 배터리 팩(200) 및 배터리 팩(200)과 연결된 부하(230)에 공급되고 있을 때, 배터리 팩(200)에 포함된 배터리 셀(215)의 전압이 기준 전압 이하인 경우, 부하(230)의 전압이 기준 전압보다 낮아지지 않도록 충전 스위치(325)를 제어하여 배터리 셀(215)에 공급되는 충전 전류를 조절하는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 충전 전류를 조절하는 동작은, 배터리 셀(215)의 충전이 완료된 경우 충전 스위치(325)를 오프(off)시키는 동작, 및 배터리 셀(215)의 충전이 완료된 이후 부하(230)의 전압이 배터리 셀(215)의 전압보다 낮아지면 충전 스위치(325)를 온(on)시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 충전 전류를 조절하는 동작은, 충전 보호 조건 충족 시 충전 스위치(325)를 오프시키는 동작을 포함하고, 방전 전류를 조절하는 동작은, 방전 보호 조건 충족 시 방전 스위치(320)를 오프시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 배터리 팩(200)은, 적어도 하나의 충전 스위치(325) 및 적어도 하나의 방전 스위치(320)를 더 포함하고, 충전 전류를 조절하는 동작은, 충전 보호 조건 충족 시 적어도 하나의 충전 스위치(325)를 오프시키는 동작을 포함하고, 방전 전류를 조절하는 동작은, 방전 보호 조건 충족 시 적어도 하나의 방전 스위치(320)를 오프시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 충전 전류를 조절하는 동작은, 충전 전류가 목표 충전 전류를 초과하는 경우, 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 감소시키는 동작을 포함하고, 방전 전류를 제어하는 동작은, 방전 전류가 목표 방전 전류를 초과하는 경우, 방전 스위치(320)를 제어하여 방전 전류를 감소시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 충전 전류를 조절하는 동작은, 충전 전류가 목표 충전 전류 미만인 경우, 충전 스위치(325)를 온(on)시켜 충전 전류를 증가시키는 동작을 포함하고, 방전 전류를 제어하는 동작은, 방전 전류가 목표 방전 전류 미만인 경우, 방전 스위치(320)를 온(on)시켜 방전 전류를 증가시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 충전 전류를 조절하는 동작은, 배터리 셀(215)의 전압이 목표 전압에 도달한 경우, 배터리 셀(215)의 전압이 목표 전압을 유지하도록 충전 스위치(325)를 제어하여 충전 전류를 감소시키는 동작을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 부하(230)의 전압은, 충전 스위치(325)의 일 측에서 감지될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치(702)는 충전 커넥터(220), 충전 커넥터(220)와 연결된 충전 회로(225) 및 충전 회로(225)와 배선 라인(775)을 통해 연결된 제1 부하(230)를 포함하는 제1 PCB(750)(printed circuit board), 및 제1 배터리 팩(790)을 포함하고, 제1 배터리 팩(790)은, 제1 배터리 셀(785), 및 제1 충전 스위치(예: 충전 스위치(325))와 제1 방전 스위치(예: 방전 스위치(320))를 이용하여 제1 배터리 셀(785)의 충전 및 방전을 제어하고 배선 라인(775)과 연결된 제1 제어기(210 또는 780)를 포함하고, 제1 제어기(210 또는 780)는, 충전 회로(225)를 통해 전력이 제1 부하(230)와 제1 배터리 팩(790)에 공급되고 있을 때, 제1 배터리 셀(785)의 전압이 임계 값 이하인 경우, 제1 부하(230)의 전압이 기준 전압보다 낮아지지 않도록 제1 충전 스위치를 제어하여 제1 배터리 셀(785)에 공급되는 충전 전류를 조절할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치(702)는 제2 부하(755)를 포함하는 제2 PCB(760), 제1 PCB(750)와 제2 PCB(760)를 연결하는 FPCB(797)(flexible printed circuits board), 및 제2 제어기(795) 및 제2 제어기(795)와 연결된 제2 배터리 셀(765)을 포함하는 제2 배터리 팩(770)을 더 포함하고, 배선 라인(775)은, FPCB(797)를 통과하여 제2 부하(755) 및 제2 제어기(795)와 연결될 수 있다.
본 개시에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 개시의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 개시에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 개시에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 개시의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어, 또는 이것들의 어느 조합으로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’ 저장 매체는, 예를 들어, 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 가리키며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
본 개시에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
본 개시는 다양한 예시적인 실시예들을 참조하여 예시되고 설명되었지만, 다양한 예시적인 실시예들은 제한이 아니라 예시적인 것으로 의도된다는 것이 이해될 것이다. 첨부된 청구범위 및 그 등가물을 포함하는 본 개시 내용의 진정한 기술 사상 및 전체 범위를 벗어나지 않고 형태 및 세부사항의 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에 의해 추가로 이해될 것이다. 본 명세서에 기재된 임의의 실시예(들)는 본 명세서에 기재된 임의의 다른 실시예(들)와 함께 사용될 수 있음이 또한 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 배터리 팩에 있어서,
    배터리 셀; 및
    충전 스위치를 이용하여 상기 배터리 셀의 충전을 제어하는 제어기를 포함하고
    상기 제어기는,
    전력이 상기 배터리 팩 및 상기 배터리 팩과 연결된 부하에 공급되고 있을 때, 상기 배터리 셀의 전압이 기준 전압 이하인 경우, 상기 부하의 전압이 상기 기준 전압 보다 낮아지지 않도록 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 배터리 셀에 공급되는 충전 전류를 조절하는, 배터리 팩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 배터리 셀의 충전이 완료된 경우 상기 충전 스위치를 오프(off)시키고, 상기 배터리 셀의 충전이 완료된 이후 상기 부하의 전압이 상기 배터리 셀의 전압보다 낮아지면 상기 충전 스위치를 온(on)시키는, 배터리 팩.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    방전 스위치를 더 포함하고, 상기 방전 스위치를 이용하여 상기 배터리 셀의 방전을 제어하는, 배터리 팩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는,
    충전 보호 조건 충족 시 상기 충전 스위치를 오프시키고, 방전 보호 조건 충족 시 방전 스위치를 오프시키는, 배터리 팩.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는,
    적어도 하나의 충전 스위치 및 적어도 하나의 방전 스위치를 더 포함하고, 상기 충전 보호 조건 충족 시 상기 적어도 하나의 충전 스위치를 오프시키고, 상기 방전 보호 조건 충족 시 상기 적어도 하나의 방전 스위치를 오프시키는, 배터리 팩.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 충전 전류가 목표 충전 전류를 초과하는 경우, 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 충전 전류를 감소시키고, 방전 전류가 목표 방전 전류를 초과하는 경우, 상기 방전 스위치를 제어하여 상기 방전 전류를 감소시키는, 배터리 팩.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 충전 전류가 상기 목표 충전 전류 미만인 경우, 상기 충전 스위치를 온(on)시켜 충전 전류를 증가시키고, 상기 방전 전류가 상기 목표 방전 전류 미만인 경우, 상기 방전 스위치를 온(on)시켜 상기 방전 전류를 증가시키는, 배터리 팩.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 배터리 셀의 전압이 목표 전압에 도달한 경우, 상기 배터리 셀의 전압이 상기 목표 전압을 유지하도록 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 충전 전류를 감소시키는, 배터리 팩.
  9. 배터리 팩의 충전 제어 방법에 있어서,
    상기 배터리 팩의 충전 스위치를 제어하여 충전 전류를 조절하는 동작; 및
    상기 배터리 팩의 방전 스위치를 제어하여 방전 전류를 조절하는 동작
    을 포함하고,
    상기 충전 전류를 조절하는 동작은,
    전력이 상기 배터리 팩 및 상기 배터리 팩과 연결된 부하에 공급되고 있을 때, 상기 배터리 팩에 포함된 배터리 셀의 전압이 기준 전압 이하인 경우, 상기 부하의 전압이 상기 기준 전압보다 낮아지지 않도록 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 배터리 셀에 공급되는 상기 충전 전류를 조절하는 동작
    을 포함하는, 충전 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 충전 전류를 조절하는 동작은,
    상기 배터리 셀의 충전이 완료된 경우 상기 충전 스위치를 오프(off)시키는 동작; 및
    상기 배터리 셀의 충전이 완료된 이후 상기 부하의 전압이 상기 배터리 셀의 전압보다 낮아지면 상기 충전 스위치를 온(on)시키는 동작
    을 포함하는, 충전 제어 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 충전 전류를 조절하는 동작은,
    충전 보호 조건 충족 시 상기 충전 스위치를 오프시키는 동작
    을 포함하고,
    상기 방전 전류를 조절하는 동작은,
    방전 보호 조건 충족 시 상기 방전 스위치를 오프시키는 동작
    을 포함하는, 충전 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리 팩은,
    적어도 하나의 충전 스위치 및 적어도 하나의 방전 스위치를 더 포함하고,
    상기 충전 전류를 조절하는 동작은,
    상기 충전 보호 조건 충족 시 상기 적어도 하나의 충전 스위치를 오프시키는 동작
    을 포함하고,
    상기 방전 전류를 조절하는 동작은,
    상기 방전 보호 조건 충족 시 상기 적어도 하나의 방전 스위치를 오프시키는 동작
    을 포함하는, 충전 제어 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 충전 전류를 조절하는 동작은,
    상기 충전 전류가 목표 충전 전류를 초과하는 경우, 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 충전 전류를 감소시키는 동작
    을 포함하고,
    상기 방전 전류를 제어하는 동작은,
    상기 방전 전류가 목표 방전 전류를 초과하는 경우, 상기 방전 스위치를 제어하여 상기 방전 전류를 감소시키는 동작
    을 포함하는, 충전 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 충전 전류를 조절하는 동작은,
    상기 충전 전류가 상기 목표 충전 전류 미만인 경우, 상기 충전 스위치를 온(on)시켜 충전 전류를 증가시키는 동작
    을 포함하고,
    상기 방전 전류를 제어하는 동작은,
    상기 방전 전류가 상기 목표 방전 전류 미만인 경우, 상기 방전 스위치를 온(on)시켜 상기 방전 전류를 증가시키는 동작
    을 포함하는, 충전 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 충전 전류를 조절하는 동작은,
    상기 배터리 셀의 전압이 목표 전압에 도달한 경우, 상기 배터리 셀의 전압이 상기 목표 전압을 유지하도록 상기 충전 스위치를 제어하여 상기 충전 전류를 감소시키는 동작
    을 포함하는, 충전 제어 방법.
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