KR101599492B1 - Battery pack, Method for charging/discharging the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 단위 셀을 포함하는 배터리 셀; 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 제1 커넥터; 상기 배터리 셀 및 제1 커넥터와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 커넥터와 결합될 수 있도록 대응되는 형상을 갖는 리셉터클; 상기 제1 커넥터를 통해 충전전류가 유입되는 경우, 상기 배터리 셀의 SOC가 제1 기준 SOC에 이를 때 까지는 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 차단하되 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결은 허용하며, 상기 배터리 셀의 SOC가 상기 제1 기준 SOC 이상이 되면 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 허용하되 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결은 차단하는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명에 따르면, 복수개의 배터리 팩을 한꺼번에 충전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 필요한 경우 다수개의 배터리 팩을 손쉽게 연결하여 배터리 용량을 늘려줌으로써 전자기기의 사용 가능 시간을 충분히 확보할 수 있다.A battery pack according to the present invention includes: a battery cell including at least one unit cell; A first connector electrically connected to the battery cell; A receptacle electrically connected to the battery cell and the first connector, the receptacle having a shape corresponding to the first connector; When the charging current flows through the first connector, the electrical connection between the first connector and the receptacle is blocked until the SOC of the battery cell reaches the first reference SOC, and an electrical connection between the first connector and the battery cell And a controller for allowing an electrical connection between the first connector and the receptacle and an electrical connection between the first connector and the battery cell when the SOC of the battery cell becomes equal to or greater than the first reference SOC.
According to the present invention, not only can a plurality of battery packs be charged at once, but also, if necessary, a plurality of battery packs can be easily connected to increase battery capacity, thereby ensuring sufficient usable time of the electronic equipment.
Description
본 발명은 배터리 팩 및 배터리 팩의 충방전 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수개로 연결 시에 순차적인 충방전이 가능한 배터리 팩 및 배터리 팩의 충방전 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery pack and a charging / discharging method for a battery pack, and more particularly, to a battery pack and a charging / discharging method of a battery pack that can be sequentially charged and discharged at the time of connection.
휴대용 기기에 사용되는 배터리 팩의 성능은 날이 갈수록 우수해지고 있으며, 특히 배터리 팩의 부피 대비 용량은 점점 증가하는 추세에 있다.The performance of battery packs used in portable devices is getting better day by day, especially the capacity of battery packs is increasing.
그러나, 스마트 폰이나 노트북 PC 등과 같은 휴대용 기기들은 그 사이즈가 점점 작아지면서도 다양한 기능과 우수한 데이터 처리 속도 등을 가짐으로써 많은 양의 전력을 소모하게 되고, 하나의 배터리 팩만으로는 사용시간을 충분히 확보하기 어려운 면이 있다.However, handheld devices such as smart phones and notebook PCs are consuming a large amount of power by having various functions and excellent data processing speed while decreasing in size, and a sufficient amount of time can be secured with only one battery pack There is a difficult aspect.
따라서, 두 개 또는 그 이상의 배터리 팩을 충전하여 소지하고 다니는 것이 필요한데, 이 경우 다수의 배터리 팩을 충전하기 위해서는 하나의 배터리 팩이 충전 완료되면 다른 배터리 팩을 충전하는 방식으로 하나하나 충전을 진행할 수 밖에 없다.Therefore, in order to charge a plurality of battery packs, it is necessary to charge two or more battery packs. In this case, when one battery pack is charged, There is nothing.
이와 같이, 개개의 배터리 팩을 하나씩 따로 충전하는 경우, 사용자는 다른 업무를 하거나 취침을 할 수 없고 어느 하나의 배터리 팩이 완충되면 다른 배터리 팩을 충전기에 연결시키기 위해 기다려야 하는 불편함이 있다.In this way, when the individual battery packs are charged one by one, the user can not perform other tasks or sleep, and when one of the battery packs is fully charged, it is inconvenient to wait for the other battery pack to be connected to the charger.
또한, 특히 노트북 PC에 적용되는 배터리 팩의 경우 노트북 PC 본체에 연결된 상태로 충전되는 구조를 갖는데, 이 경우 배터리 팩을 다 사용하고 다른 배터리 팩으로 교체하고자 할 때 본체의 전원을 꺼야 하는 등의 불편함이 있다.In addition, in particular, a battery pack applied to a notebook PC has a structure in which the battery pack is connected and connected to the main body of the notebook PC. In this case, when the battery pack is used up and replaced with another battery pack, There is.
따라서, 배터리 팩을 충전함에 있어서 배터리 팩 상호 간을 연결하여 다수의 배터리 팩을 한꺼번에 충전할 수 있는 구조를 갖는 배터리 팩의 개발이 요구되며, 배터리 팩을 사용함에 있어서도 다수의 배터리 팩을 연결하여 더 큰 용량을 갖는 배터리 팩 시스템을 구성할 수 있는 구조를 갖는 배터리 팩의 개발 역시 요구되는 실정이다.Therefore, it is required to develop a battery pack having a structure in which a plurality of battery packs can be charged at once by connecting the battery packs when charging the battery pack. In using the battery pack, There is also a demand for development of a battery pack having a structure capable of constituting a battery pack system having a large capacity.
본 발명은 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 다수개를 연결하여 한꺼번에 충전시킬 수 있는 구조 및/또는 다수개를 연결하여 더 큰 용량을 가질 수 있는 구조를 갖는 배터리 팩을 제공하는 것을 일 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a battery pack having a structure in which a plurality of batteries can be connected at one time and / or a structure in which a plurality of batteries are connected to each other to have a larger capacity. .
다만, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood, however, that the technical subject matter of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 적어도 하나의 단위 셀을 포함하는 배터리 셀; 상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 제1 커넥터; 상기 배터리 셀 및 제1 커넥터와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 커넥터와 결합될 수 있도록 대응되는 형상을 갖는 리셉터클; 상기 제1 커넥터를 통해 충전전류가 유입되는 경우, 상기 배터리 셀의 SOC가 제1 기준 SOC에 이를 때 까지는 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 차단하되 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결은 허용하며, 상기 배터리 셀의 SOC가 상기 제1 기준 SOC 이상이 되면 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 허용하되 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결은 차단하는 컨트롤러를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery pack comprising: a battery cell including at least one unit cell; A first connector electrically connected to the battery cell; A receptacle electrically connected to the battery cell and the first connector, the receptacle having a shape corresponding to the first connector; When the charging current flows through the first connector, the electrical connection between the first connector and the receptacle is blocked until the SOC of the battery cell reaches the first reference SOC, and an electrical connection between the first connector and the battery cell And a controller for allowing an electrical connection between the first connector and the receptacle and an electrical connection between the first connector and the battery cell when the SOC of the battery cell becomes equal to or greater than the first reference SOC.
상기 컨트롤러는, 상기 제1 커넥터를 통해 방전전류가 유출되고 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이에 전류가 흐르는 경우, 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 허용하되 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결은 차단할 수 있다.Wherein the controller is configured to allow an electrical connection between the first connector and the receptacle when a discharge current flows out through the first connector and a current flows between the first connector and the receptacle, The connection can be blocked.
상기 컨트롤러는, 상기 제1 커넥터를 통해 방전전류가 유출되고 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이에 전류가 흐르지 않는 경우, 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 허용하되 상기 배터리 셀의 SOC가 제2 기준 SOC 이하가 되면 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다.Wherein the controller permits electrical connection between the first connector and the battery cell when a discharge current flows out through the first connector and no current flows between the first connector and the receptacle, 2, the electrical connection between the first connector and the battery cell can be cut off.
상기 배터리 팩은, 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이에 연결되며, 상기 컨트롤러로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 허용하거나 차단시키는 제1 스위치; 및 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이에 연결되며, 상기 제어신호에 따라 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 허용하거나 차단시키는 제2 스위치를 더 포함할 수 있다.The battery pack further includes a first switch connected between the first connector and the receptacle and allowing or blocking an electrical connection between the first connector and the receptacle according to a control signal output from the controller; And a second switch connected between the first connector and the battery cell for allowing or blocking an electrical connection between the first connector and the battery cell according to the control signal.
상기 배터리 팩은, 상기 제1 커넥터, 리셉터클 및 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결하는 전력 라인을 더 포함할 수 있다.The battery pack may further include a power line for electrically connecting the first connector, the receptacle, and the battery cell.
상기 전력 라인은, 상기 제1 커넥터 및 리셉터클 사이를 연결하는 제1 전력 라인; 및 상기 제1 전력 라인과 배터리 셀 사이를 연결하는 제2 전력 라인을 포함할 수 있다.The power line comprising: a first power line connecting the first connector and the receptacle; And a second power line connecting the first power line and the battery cell.
상기 제1 스위치는, 상기 제1 전력 라인 상에 설치되되, 상기 제1 전력 라인과 제2 전력 라인이 만나는 지점과 리셉터클 사이에 설치될 수 있다.The first switch may be installed on the first power line, and may be installed between a point where the first power line and the second power line meet and between the receptacle.
상기 제2 스위치는, 상기 제2 전력 라인 상에 설치될 수 있다.The second switch may be installed on the second power line.
상기 배터리 팩은, 상기 제1 전력 라인 상에 설치되되 상기 제1 스위치와 리셉터클 사이에 설치되어 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센서를 더 포함할 수 있다.The battery pack may further include a current sensor installed on the first power line and disposed between the first switch and the receptacle to sense a current flowing between the first connector and the receptacle.
상기 배터리 팩은, 상기 배터리 셀을 수용하는 팩 케이스를 더 포함할 수 있다.The battery pack may further include a pack case for accommodating the battery cell.
상기 제1 커넥터는 상기 팩 케이스의 제1 면을 통해서 외부로 노출되고, 상기 리셉터클은 상기 팩 케이스의 제2 면을 통해서 외부로 노출될 수 있다.The first connector may be exposed to the outside through the first surface of the pack case, and the receptacle may be exposed to the outside through the second surface of the pack case.
상기 배터리 팩은, 상기 제1 커넥터 및 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 것으로서, 충전 장치 또는 상기 배터리 팩으로부터 전류를 공급 받아 동작하는 전자 기기가 접속되는 제2 커넥터를 더 포함할 수 있다.The battery pack may further include a second connector electrically connected to the first connector and the battery cell, the second connector being connected to a charging device or an electronic device operated by receiving current from the battery pack.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩 어셈블리는, 상기 배터리 팩이 복수개 연결되어 구현된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a battery pack assembly including a plurality of battery packs.
서로 인접한 배터리 팩은 상기 제1 커넥터와 리셉터클이 결합되어 연결될 수 있다.The battery pack adjacent to each other can be coupled to the first connector and the receptacle.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩의 충방전 제어방법은, 상기 배터리 팩을 이용하는 것으로서, (a) 제1 커넥터를 통한 충전 전류의 유입 또는 방전 전류의 유출 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 제1 커넥터를 통해 충전 전류가 유입되는 경우 배터리 셀의 SOC를 제1 기준 SOC와 비교하여 상기 배터리 셀의 충전 유지 또는 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결 중 어느 하나를 선택하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling charging and discharging of a battery pack, the method comprising: (a) determining whether a charging current flows or a discharging current flows through a first connector; (b) comparing the SOC of the battery cell with a first reference SOC when a charging current flows through the first connector, and selecting either the charging of the battery cell or the electrical connection between the first connector and the receptacle .
상기 배터리 팩의 충방전 제어방법은, (c) 상기 제1 커넥터를 통해 방전 전류가 유출되는 경우 리셉터클과 제1 커넥터 사이에 전류가 흐르는지 여부를 판단하여 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결의 차단 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.(C) determining whether a current flows between the receptacle and the first connector when a discharge current flows out through the first connector, and determining an electrical connection between the first connector and the battery cell And a step of determining whether or not to shut down the mobile terminal.
상기 배터리 팩의 충방전 제어방법은, (d) 상기 (c)단계에서 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결이 유지되는 경우, 상기 배터리 셀의 SOC를 제2 기준 SOC와 비교하여 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결 유지 상태의 해제 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.(D) when the electrical connection between the first connector and the battery cell is maintained in step (c), comparing the SOC of the battery cell with a second reference SOC, And determining whether to release the electrical connection maintaining state between the connector and the battery cell.
본 발명에 따르면, 복수개의 배터리 팩을 한꺼번에 충전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 필요한 경우 다수개의 배터리 팩을 손쉽게 연결하여 배터리 용량을 늘려줌으로써 전자기기의 사용 가능 시간을 충분히 확보할 수 있다.According to the present invention, not only can a plurality of battery packs be charged at once, but also, if necessary, a plurality of battery packs can be easily connected to increase battery capacity, thereby ensuring sufficient usable time of the electronic equipment.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 정면을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 배터리 팩의 후면을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 배터리 팩의 다른 형태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩이 다수개 연결되어 구현되는 배터리 팩 어셈블리를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 내부의 회로 구성을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further the understanding of the technical idea of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a front view of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a rear surface of the battery pack shown in Fig.
3 is a view showing another form of the battery pack shown in FIG.
4 is a view illustrating a battery pack assembly in which a plurality of battery packs according to an embodiment of the present invention are connected.
5 is a circuit diagram of a battery pack according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩을 설명하기로 한다.First, a battery pack according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)은 적어도 하나의 단위 셀로 이루어지는 배터리 셀(도 5의 부호 B 참조), 상기 배터리 셀을 수용하는 팩 케이스(11), 상기 팩 케이스(11)의 제1 면을 통해 외부로 노출되는 제1 커넥터(12) 및 상기 팩 케이스(11)의 제2 면을 통해 외부로 노출되는 리셉터클(13)을 포함할 수 있다.1 and 2, a
상기 제1 커넥터(12)는 배터리 셀(B)과 전기적으로 연결되고, 외부 디바이스가 접속되는 접속 단자 및 다수의 배터리 팩(10)이 전기적으로 연결되도록 하는 연결 단자의 역할을 할 수 있다. 여기서, 외부 디바이스란 충전 장치 또는 배터리 셀(B)로부터 전력을 공급 받아 동작하는 전자기기를 총칭하는 것이다. 상기 제1 커넥터(12)는 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 그 일 예로 팩 케이스(11)의 외측으로 돌출된 USB 커넥터일 수 있다. The
상기 리셉터클(13)은 배터리 셀(B)과 전기적으로 연결되고, 팩 케이스(11) 중 제1 커넥터(12)가 노출되는 면과는 다른 면을 통해 외부로 노출된다. 또한, 상기 리셉터클(13)은 제1 커넥터(12)와 결합되어 서로 인접한 배터리 팩(10)이 물리적/전기적으로 결합될 수 있도록 제1 커넥터(12)와 대응되는 형상을 갖는다.The
도 3을 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은 제1 커넥터(12)와 전기적으로 연결되어 외부 디바이스가 접속되는 접속 단자의 역할을 하는 제2 커넥터(14)를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 제1 커넥터(12)는 복수의 배터리 팩(10)을 전기적으로 연결하기 위한 접속 단자로서 사용되고, 제2 커넥터(14)는 배터리 팩(10)이 외부 디바이스와 연결되도록 하는 접속 단자로서 사용될 수 있다.Referring to FIG. 3, the
한편, 본 발명의 도면에서는 제1 커넥터(12)가 수-커넥터의 형태를 갖고 리셉터클(13)은 암-커넥터의 형태를 갖는 경우만을 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이와는 반대로 제1 커넥터(12)가 암-커넥터의 형태를 갖고 리셉터클(13)이 수-커넥터의 형태를 갖는 경우도 가능함은 물론이다.In the drawings of the present invention, the
도 4를 참조하면, 상기 제1 커넥터(12)와 리셉터클(13)이 상호 결합함으로써 다수의 배터리 팩(10)이 연결되어 배터리 팩 어셈블리를 구현할 수 있다. Referring to FIG. 4, the
이러한 배터리 팩 어셈블리는, 제1 커넥터(12) 또는 제2 커넥터(14)를 통해 외부 디바이스의 커넥터(C)와 연결되어 순차적으로 충전되거나, 순차적으로 외부 디바이스에 전력을 공급할 수 있다. The battery pack assembly may be sequentially connected to the connector C of the external device through the
즉, 상기 배터리 팩 어셈블리에 대한 충전은, 충전 장치와 직접 연결된 배터리 팩(10)의 충전이 완료된 이후에 다음에 위치하는 배터리 팩(10)이 충전 되는 방식으로 이루어질 수 있다. 반면, 상기 배터리 팩 어셈블리의 방전은, 제일 마지막에 연결된 배터리 팩(10)의 방전이 완료된 이후에 다음에 위치하는 배터리 팩(10)이 방전되는 방식으로 이루어질 수 있다.That is, the charging of the battery pack assembly may be performed by charging the
여기서, 충전의 완료는 충전되는 배터리 팩(10)의 SOC가 기 설정된 제1 기준 SOC 이상인 경우를 의미하며 배터리 팩(10)이 완전 충전 된 경우를 포함하는 개념이다. 또한, 방전의 완료는 외부 디바이스에 전력을 공급 중인 배터리 팩(10)의 SOC가 기 설정된 제2 기준 SOC 이하인 경우를 의미하며 배터리 팩(10)이 완전 방전된 경우를 포함하는 개념이다. 상기 제2 기준 SOC가 제1 기준 SOC보다 작은 값을 가짐은 물론이다.Here, the completion of charging means a case where the SOC of the
이러한 순차적 충전 및 방전은 각각의 배터리 팩(10)에 구비된 제1 커넥터와 배터리 셀(B) 사이의 전기적 연결 또는 해제, 그리고 제1 커넥터와 리셉터클(13) 사이의 전기적 연결 또는 해제에 의해 실현될 수 있다. 상기 순차적 충전 및 방전을 가능하게 하는 회로구성의 일 예에 대해서는 도 5를 참조하여 이하 상세히 설명하도록 한다.This sequential charging and discharging is realized by electrical connection or disconnection between the first connector and the battery cell B provided in each
도 5를 참조하면, 상기 배터리 팩(10)은 제1 커넥터(12), 제2 커넥터(13) 및 배터리 셀(B) 사이를 전기적으로 연결하는 전력 라인(L), 상기 전력 라인(L) 상에 설치되는 스위치(S), 상기 전력 라인(L) 상에 설치되는 전류 센서(15) 및 상기 스위치(S1,S2)의 스위칭 동작을 제어하는 컨트롤러(16)를 더 포함할 수 있다.5, the
상기 전력 라인(L)은 제1 커넥터(12)와 리셉터클(13) 사이를 연결하는 제1 전력 라인(L1), 및 배터리 셀(B)과 제1 전력 라인(L1) 사이를 연결하는 제2 전력 라인(L2)을 포함한다. 이러한 전력 라인(L1,L2) 각각은 배터리 셀(B)의 양극과 연결되는 고전위 라인 및 배터리 섹(B)의 음극과 연결되는 저전위 라인으로 이루어지는 것임을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 또한, 제1 전력 라인(L1)의 고전위 라인은 제2 전력 라인(L2)의 고전위 라인과 연결되고, 제1 전력 라인(L1)의 저전위 라인은 제2 전력 라인(L2)의 저전위 라인과 연결되는 것임은 자명한 것이며, 이로써 제1 커넥터(12)와 리셉터클(13)은 모두 배터리 셀(B)과 전기적으로 연결된다.The power line L includes a first power line L1 for connecting between the
상기 스위치(S)는 전력 라인(L) 상에 설치되어 제1 커넥터(12), 리셉터클(13) 및 배터리 셀(B) 사이의 전기적 연결을 허용 또는 차단하는데, 이러한 스위치(S)의 설치 개수 및 설치 위치는 다양하게 결정될 수 있다. 그 일 예로서, 상기 스위치(S)는 제1 전력 라인(L1) 상에 설치되는 제1 스위치(S1) 및 제2 전력 라인(L2) 상에 설치되는 제2 스위치(S2)를 포함할 수 있다. The switch S is installed on the power line L to allow or block the electrical connection between the
본 발명의 도면에서는, 상기 스위치(S1,S2)가 고전위 라인 상에 설치된 경우만을 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것일 뿐 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 상기 스위치(S1,S2)가 고전위 라인 또는 저전위 라인 중 어떤 라인 상에 설치되더라도 무방하다. In the drawings of the present invention, only the case where the switches S1 and S2 are provided on the high potential line is shown. However, the present invention is not limited thereto, Line or a low-potential line.
다만, 상기 제1 스위치(S1)는 제1 전력 라인(L1) 상에 설치되되 구체적인 설치 위치가 제한되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1 스위치(S1)는 제1 전력 라인(L1)과 제2 전력 라인(L2)이 만나는 지점(P)과 리셉터클(13) 사이에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 제1 스위치(S1)가 이러한 위치에 설치되는 경우, 제1 스위치(S1)와 제2 스위치(S2)의 역할이 명확히 구분될 수 있다. 즉, 상기 제1 스위치(S1)는 제1 커넥터(12)와 리셉터클(13) 사이의 전기적 연결을 허용 또는 차단하고, 제2 스위치(S2)는 제1 커넥터(12)와 배터리 셀(B) 사이의 전기적 연결의 허용 또는 차단하는 역할을 하게 된다. 상기 스위치(S1,S2)의 스위칭 동작에 따른 충방전 전류의 흐름에 대해서는 상세히 후술하기로 한다.However, it is preferable that the first switch S1 is installed on the first power line L1, but its specific installation position is limited. That is, the first switch S1 is preferably disposed between the point P where the first power line L1 and the second power line L2 meet and the
상기 전류 센서(15)는 전력 라인(L) 중에서도 제1 전력 라인(L1) 상에 설치될 수 있다. 이러한 전류 센서(15)는, 제1 커넥터(12)와 리셉터클(13) 사이에 충방전 전류가 흐르는지 여부, 즉 배터리 팩(10)이 복수개 연결되었을 때 서로 인접하는 배터리 팩(10) 사이에 충방전 전류가 흐르는지 여부를 감지하기 위해 설치되는 것이다.The
상기 컨트롤러(16)는, 배터리 셀(B) 양 단 사이의 전압 및/또는 배터리 셀(B)을 이루는 단위 셀 각각의 양 단 사이의 전압 및/또는 제2 전력 라인(L2) 상에 흐르는 전류를 이용하여 배터리 셀(B)의 SOC를 산출하고, 산출된 SOC를 참조하여 배터리 셀(B)의 충방전을 관리할 수 있다.The
뿐만 아니라, 상기 컨트롤러(16)는, 배터리 팩(10)이 충전 모드에 있는 경우 배터리 셀(B)의 충전량, 즉 SOC에 따라 스위치(S1,S2)가 독립적으로 스위칭 동작을 수행하도록 스위칭 제어 신호를 출력한다.In addition, when the
상기 컨트롤러(16)는, 배터리 팩(10)이 충전 모드에 있는 경우와 방전 모드에 있는 경우에 있어서 다른 종류의 스위칭 제어신호를 출력한다.The
구체적으로, 상기 제1 커넥터(12)를 통해 충전전류가 유입되는 경우, 상기 컨트롤러(16)는, 제1 스위치(S1)는 오프(off) 상태가 되고 제2 스위치(S2)는 온(on) 상태가 되도록 하는 스위칭 제어신호를 출력한다. 이에 따라, 배터리 셀(B)에는 충전 전류가 공급되는 반면, 리셉터클(13)을 통해 연결된 인접한 배터리 팩(10)에는 충전전류가 공급되지 않게 된다.Specifically, when a charging current flows through the
또한, 상기 컨트롤러(16)는, 배터리 셀(B)의 SOC가 제1 기준 SOC 이상이 되면, 제2 스위치(S2)가 오프(off) 상태가 되고 제1 스위치(S1)는 온(on) 상태가 되도록 하는 스위칭 제어신호를 출력한다. 이에 따라, 배터리 셀(B)의 충전은 종료되고 리셉터클(13)을 통해 연결된 인접한 배터리 팩(10)에 충전전류가 공급된다. 여기서, 상기 배터리 셀(B)의 SOC가 제1 기준 SOC 이상이 된다는 것은 배터리 셀(B)의 완전충전을 포함하는 것임은 앞서 설명한 바와 같다.When the SOC of the battery cell B becomes equal to or greater than the first reference SOC, the
반면, 상기 제1 커넥터(12)를 통해 방전전류가 유입되는 경우, 상기 컨트롤러(16)가 출력하는 제어신호의 종류는, 제1 커넥터(12)와 리셉터클(13) 사이에 전류가 흐르는지 여부에 따라 달라지게 된다.On the other hand, when the discharge current flows through the
즉, 상기 리셉터클(13)과 제1 커넥터(12) 사이에 전류가 흐르는 경우, 즉 전류 센서(15)에 의해 전류가 감지된 경우, 컨트롤러(16)는 제1 스위치(S1)가 온(on) 상태가 되고 제2 스위치(S2)가 오프(off) 상태가 되도록 하는 스위칭 제어신호를 출력한다. 이에 따라, 상기 배터리 셀(B)과 제1 커넥터(12) 사이의 전기적 연결은 차단되고 리셉터클(13)과 제1 커넥터(12) 사이가 전기적으로 연결됨으로써 외부 디바이스는 리셉터클(13)을 통해 연결된 인접한 배터리 팩(10)으로부터 전력을 공급 받게 된다. 여기서, 상기 리셉터클(13)과 제1 커넥터(12) 사이에 흐르는 전류는, 리셉터클(13)을 통해 연결된 인접한 배터리 팩(10)으로부터 공급되는 전류에 해당하는 것이다. That is, when current flows between the
또한, 상기 컨트롤러(15)는, 리셉터클(13)과 제1 커넥터(12) 사이에 전류가 흐르지 않는 경우 제2 스위치(S2)가 온(on) 상태가 되도록 하는 스위칭 제어신호를 출력하되, 방전이 진행됨에 따라 배터리 셀(B)의 SOC가 제2 기준 SOC 이하가 되면 제2 스위치(S2)가 다시 오프(off) 상태가 되도록 하는 스위칭 제어신호를 출력한다. 이에 따라, 상기 배터리 셀(B)의 방전은 종료된다. 여기서, 상기 배터리 셀(B)의 SOC가 제2 기준 SOC 이하가 된다는 것은 완전방전을 포함하는 것임은 앞서 설명한 바와 같다.The
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩(10)은 서로 대응되는 형상을 갖는 제1 커넥터(12) 및 리셉터클(13)을 구비함으로써 복수개가 연결되어 배터리 팩 어셈블리를 이룰 수 있다. 또한, 이러한 배터리 셀 어셈블리는, 충전 시에는 외부 디바이스와 직접 연결된 배터리 팩(10)으로부터 순차적으로 충전이 이루어지고, 방전 시에는 가장 마지막에 연결된 배터리 팩(10)으로부터 순차적으로 방전이 이루어지도록 구성된 회로를 구비한다.As described above, the
따라서, 다수개의 배터리 팩(10)을 충전하고자 할 때, 배터리 팩 어셈블리를 만들어 이를 충전 장치와 연결시켜 줌으로써 간편하게 충전시킬 수 있고, 충전이 완료된 배터리 팩(10)부터 분리하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 이러한 팩 어셈블리를 이용하여 노트북 PC 등의 전자 기기를 구동시키는 경우에 있어서도, 완전방전된 배터리를 차례대로 분리해 내기만 하면 되므로 기기의 전원을 오프(off)시킬 필요가 없게 되어 매우 편리하다.Accordingly, when a plurality of battery packs 10 are to be charged, it is possible to easily charge the battery packs by connecting the battery packs to the charging device, and to separate the battery packs 10 from the charged battery packs 10 . In addition, even when an electronic device such as a notebook PC is driven using such a pack assembly, it is not necessary to turn off the power of the device because it is only necessary to sequentially disconnect the fully discharged battery. .
계속해서 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(10)을 이용하여 배터리 팩의 충방전을 제어하는 방법에 대해서 설명하기로 한다.Next, with reference to FIG. 5, a method of controlling charge / discharge of a battery pack using the
본 발명에 따른 배터리 팩의 충방전 제어 방법은, 충전전류의 유입 또는 방전전류의 유출 여부를 판단하는 단계(S1), 충전전류가 유입되는 경우 배터리 셀(B)의 충전 유지 또는 제1 커넥터(12)와 리셉터클(13) 사이의 전기적 연결 중 어느 하나를 선택하는 단계(S2)를 포함한다. A method for controlling charging and discharging of a battery pack according to the present invention includes the steps of: determining whether a charging current flows or discharging a discharging current (S1); holding the battery cell (B) 12) and the electrical connection between the receptacle (13) and the receptacle (13).
상기 S1 단계는, 배터리 팩(B)이 충전모드인지 방전모드인지를 판단하는 단계에 해당한다.The step S1 corresponds to a step of determining whether the battery pack B is in a charging mode or a discharging mode.
상기 S2 단계는, 제1 커넥터(12)를 통해 충전 전류가 유입되는 경우 배터리 셀(B)의 SOC를 제1 기준 SOC와 비교하여 배터리 셀(B)의 충전을 유지할 것인지, 아니면 제1 커넥터(12)와 리셉터클(13) 사이를 전기적으로 연결시킴으로써 배터리 셀(B)의 충전은 중단하고 인접한 배터리 팩(10)이 충전되도록 할 것인지를 선택하는 단계이다.If the charging current flows through the
이러한 제어 방법에 따르면, 충전 장치와 직접 연결된 배터리 팩으로부터 멀어지는 방향으로 순차적인 충전이 가능하게 된다.According to this control method, sequential charging in a direction away from the battery pack directly connected to the charging device becomes possible.
또한, 본 발명에 따른 배터리 팩의 충방전 제어 방법은, (c) 방전 전류가 유출되는 경우 제1 커넥터(12)와 배터리 셀(B) 사이의 전기적 연결의 차단 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있고, 이에 더하여 (d) 상기 (c)단계에서 제1 커넥터(12)와 배터리 셀(B) 사이의 전기적 연결이 유지되는 경우, 제1 커넥터(12)와 배터리 셀(B) 사이의 전기적 연결 유지 상태에 대한 해제 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.The charging / discharging control method of the battery pack according to the present invention further includes the step of (c) determining whether the electrical connection between the
상기 (c)단계는, 제1 커넥터(12)를 통해 방전 전류가 유출되는 경우 리셉터클(13)과 제1 커넥터(12) 사이에 전류가 흐르는지 여부를 판단하여 제1 커넥터(12)와 배터리 셀(B) 사이의 전기적 연결의 차단 여부를 결정하는 단계에 해당한다.In the step (c), it is determined whether a current flows between the
상기 (d)단계는, 앞선 (c)단계에서 제1 커넥터(12)와 배터리 셀(B) 사이의 전기적 연결이 유지되는 경우, 배터리 셀(B)의 SOC를 제2 기준 SOC와 비교하여 제1 커넥터(12)와 배터리 셀(B) 사이를 전기적으로 차단시킬 것인지 여부를 결정한느 단계에 해당한다.In the step (d), when the electrical connection between the
이러한 단계들을 더 포함하는 제어 방법에 따르면, 제일 마지막에 연결된 배터리 팩으로부터 외부 디바이스에 가까워지는 방향으로 순차적인 방전이 가능하게 된다.According to the control method further including these steps, it is possible to discharge sequentially from the battery pack connected at the end last in a direction approaching the external device.
본 발명을 설명함에 있어서, 도 5에 도시된 회로를 이루는 각 구성은 물리적으로 구분되는 구성요소라기 보다는 논리적으로 구분되는 구성요소로 이해되어야 한다.In describing the present invention, each constituent of the circuit shown in FIG. 5 should be understood as a logically separated constituent rather than a physically separated constituent.
즉, 본 발명의 각각의 구성요소들은 본 발명의 기술사상을 실현하기 위한 논리적인 구성요소에 해당하므로 각각의 구성요소가 통합 또는 분리되더라도 본 발명의 논리 구성에 따른 기능이 실현될 수 있다면 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 한다. 뿐만 아니라, 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소라면 그 명칭의 일치 여부와 무관하게 본 발명의 범위 내에 있다고 해석되어야 함은 물론이다.That is, since each component of the present invention corresponds to a logical component for realizing the technical idea of the present invention, even if each component is integrated or separated, if the function according to the logical structure of the present invention can be realized, Should be interpreted to be within the range of. It is needless to say that any component that performs the same or similar function should be construed as being within the scope of the present invention regardless of whether or not the name is matched.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not to be limited to the details thereof and that various changes and modifications will be apparent to those skilled in the art. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
10: 배터리 팩 11: 팩 케이스
12: 제1 커넥터 13: 리셉터클
14: 제2 커넥터 15: 전류 센서
S: 스위치 S1: 제1 스위치
S2: 제2 스위치 B: 배터리 셀10: Battery pack 11: Pack case
12: first connector 13: receptacle
14: second connector 15: current sensor
S: switch S1: first switch
S2: second switch B: battery cell
Claims (17)
상기 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 제1 커넥터;
상기 배터리 셀 및 제1 커넥터와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 커넥터와 결합될 수 있도록 대응되는 형상을 갖는 리셉터클;
상기 제1 커넥터를 통해 충전전류가 유입되는 경우, 상기 배터리 셀의 SOC가 제1 기준 SOC에 이를 때 까지는 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 차단하되 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결은 허용하며, 상기 배터리 셀의 SOC가 상기 제1 기준 SOC 이상이 되면 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 허용하되 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결은 차단하는 컨트롤러를 포함하며,
상기 컨트롤러는, 상기 제1 커넥터를 통해 방전전류가 유출되고 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이에 전류가 흐르는 경우, 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 허용하되 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결은 차단하는 배터리 팩.A battery cell including at least one unit cell;
A first connector electrically connected to the battery cell;
A receptacle electrically connected to the battery cell and the first connector, the receptacle having a shape corresponding to the first connector;
When the charging current flows through the first connector, the electrical connection between the first connector and the receptacle is blocked until the SOC of the battery cell reaches the first reference SOC, and an electrical connection between the first connector and the battery cell And a controller for allowing an electrical connection between the first connector and the receptacle and an electrical connection between the first connector and the battery cell when the SOC of the battery cell becomes equal to or greater than the first reference SOC,
Wherein the controller is configured to allow an electrical connection between the first connector and the receptacle when a discharge current flows out through the first connector and a current flows between the first connector and the receptacle, The battery pack that blocks the connection.
상기 컨트롤러는,
상기 제1 커넥터를 통해 방전전류가 유출되고 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이에 전류가 흐르지 않는 경우, 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 허용하되 상기 배터리 셀의 SOC가 제2 기준 SOC 이하가 되면 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
The controller comprising:
Wherein when a discharge current flows out through the first connector and a current does not flow between the first connector and the receptacle, electrical connection between the first connector and the battery cell is permitted, and the SOC of the battery cell is less than or equal to a second reference SOC The first connector and the battery cell are electrically disconnected from each other.
상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이에 연결되며, 상기 컨트롤러로부터 출력되는 제어신호에 따라 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결을 허용하거나 차단시키는 제1 스위치; 및
상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이에 연결되며, 상기 제어신호에 따라 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결을 허용하거나 차단시키는 제2 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
A first switch connected between the first connector and the receptacle, the first switch allowing or blocking the electrical connection between the first connector and the receptacle according to a control signal output from the controller; And
Further comprising a second switch connected between the first connector and the battery cell for allowing or blocking an electrical connection between the first connector and the battery cell according to the control signal.
상기 제1 커넥터, 리셉터클 및 배터리 셀 사이를 전기적으로 연결하는 전력 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.5. The method of claim 4,
And a power line electrically connecting the first connector, the receptacle, and the battery cell.
상기 전력 라인은,
상기 제1 커넥터 및 리셉터클 사이를 연결하는 제1 전력 라인; 및
상기 제1 전력 라인과 배터리 셀 사이를 연결하는 제2 전력 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.6. The method of claim 5,
The power line includes:
A first power line connecting the first connector and the receptacle; And
And a second power line connecting the first power line and the battery cell.
상기 제1 스위치는,
상기 제1 전력 라인 상에 설치되되, 상기 제1 전력 라인과 제2 전력 라인이 만나는 지점과 리셉터클 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 6,
Wherein the first switch comprises:
Wherein the first power line and the second power line are provided on the first power line and between the first power line and the second power line and between the receptacle and the receptacle.
상기 제2 스위치는,
상기 제2 전력 라인 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 6,
Wherein the second switch comprises:
And the second power line is installed on the second power line.
상기 제1 전력 라인 상에 설치되되 상기 제1 스위치와 리셉터클 사이에 설치되어 상기 제1 커넥터와 리셉터클 사이에 흐르는 전류를 센싱하는 전류 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 6,
Further comprising a current sensor installed on the first power line and disposed between the first switch and the receptacle to sense a current flowing between the first connector and the receptacle.
상기 배터리 셀을 수용하는 팩 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.The method according to claim 1,
Further comprising a pack case for accommodating the battery cell.
상기 제1 커넥터는 상기 팩 케이스의 제1 면을 통해서 외부로 노출되고,
상기 리셉터클은 상기 팩 케이스의 제2 면을 통해서 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.11. The method of claim 10,
The first connector is exposed to the outside through the first surface of the pack case,
And the receptacle is exposed to the outside through the second surface of the pack case.
상기 제1 커넥터 및 배터리 셀과 전기적으로 연결되는 것으로서, 충전 장치 또는 상기 배터리 팩으로부터 전류를 공급 받아 동작하는 전자 기기가 접속되는 제2 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.12. The method of claim 11,
Further comprising a second connector electrically connected to the first connector and the battery cell, the second connector being connected to a charging device or an electronic device that operates by receiving current from the battery pack.
서로 인접한 배터리 팩은 상기 제1 커넥터와 리셉터클이 결합되어 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 어셈블리.14. The method of claim 13,
And the first connector and the receptacle are coupled and connected to each other.
(a) 제1 커넥터를 통한 충전 전류의 유입 또는 방전 전류의 유출 여부를 판단하는 단계;
(b) 상기 제1 커넥터를 통해 충전 전류가 유입되는 경우 배터리 셀의 SOC를 제1 기준 SOC와 비교하여 상기 배터리 셀의 충전 유지 또는 제1 커넥터와 리셉터클 사이의 전기적 연결 중 어느 하나를 선택하는 단계를 포함하는 배터리 팩의 충방전 제어 방법.14. A charge / discharge control method for a battery pack according to any one of claims 1 and 12,
(a) determining whether a charge current flows through the first connector or a discharge current flows out;
(b) comparing the SOC of the battery cell with a first reference SOC when a charging current flows through the first connector, and selecting either the charging of the battery cell or the electrical connection between the first connector and the receptacle And controlling the charge / discharge of the battery pack.
(c) 상기 제1 커넥터를 통해 방전 전류가 유출되는 경우 리셉터클과 제1 커넥터 사이에 전류가 흐르는지 여부를 판단하여 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결의 차단 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 충방전 제어 방법.16. The method of claim 15,
(c) determining whether a current flows between the receptacle and the first connector when a discharge current flows out through the first connector, and determining whether to block the electrical connection between the first connector and the battery cell And the charge / discharge control method of the battery pack.
(d) 상기 (c)단계에서 상기 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결이 유지되는 경우, 상기 배터리 셀의 SOC를 제2 기준 SOC와 비교하여 제1 커넥터와 배터리 셀 사이의 전기적 연결 유지 상태의 해제 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 충방전 제어 방법.17. The method of claim 16,
(d) comparing the SOC of the battery cell with the second reference SOC when the electrical connection between the first connector and the battery cell is maintained in step (c) The method of claim 1, further comprising the step of determining whether to release the battery pack.
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