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KR102432368B1 - 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치 - Google Patents

배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치 Download PDF

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KR102432368B1
KR102432368B1 KR1020200110373A KR20200110373A KR102432368B1 KR 102432368 B1 KR102432368 B1 KR 102432368B1 KR 1020200110373 A KR1020200110373 A KR 1020200110373A KR 20200110373 A KR20200110373 A KR 20200110373A KR 102432368 B1 KR102432368 B1 KR 102432368B1
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이상구
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 배터리 보호 회로는, 외부 단자와 병렬로 연결된 전압 분배부, 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면, 과전압 판단 신호를 출력하는 제어부, 과전압 판단 신호 및 분배된 전압이 입력되면, 스위칭 제어 신호를 출력하는 로직부, 그리고 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함한다.

Description

배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치{BATTERY PROTECTION CIRCUIT AND BATTERY APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 개시는 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 충방전이 가능한 2차 전지는 회로와 합쳐져서 배터리 팩을 구성하며, 배터리 팩의 외부 단자를 통해 충전과 방전이 이루어진다. 배터리 팩의 외부 단자를 통해 외부 전원이 연결되면, 외부 단자와 충방전 회로를 통해 공급되는 외부 전원에 의해 배터리 셀이 충전되며, 외부 단자와 부하가 연결되면, 배터리 셀의 전원이 충방전 회로와 외부 단자를 통해 부하에 공급되는 동작이 일어난다.
한편, 배터리 팩에는 과전압 충전기 연결로 인한 과충전 전류, 배터리 팩으로부터 외부로 흐르는 과방전 전류 등 다양한 유형의 충방전 이상이 존재할 수 있다. 이에 따라, 종래의 배터리 팩은 전용 충전기를 인식하기 위한 별도의 단자를 가진다. 이외에도 종래의 배터리 팩은 배터리 팩의 충방전 이상 시 배터리 팩의 과충전 및 과방전을 차단하도록 하는 보호 회로를 가진다.
배터리 팩과 외부 전자 장치를 연결을 제어하기 위한 보호 회로에 스위치가 사용되는 경우, 배터리 관리 시스템의 프로세서가 스위치로 지속적으로 제어 신호를 전달하여야 스위치가 온 상태를 유지할 수 있다. 이 경우, 프로세서에 고장(fault)이 발생했을 때, 스위치를 제어할 수 없다는 문제점이 있다.
실시 예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 별도의 단자없이 전용 충전기를 인식하는 배터리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 과전압 충전기가 연결되는 것을 방지하는 보호 회로를 포함하는 배터리 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시 예에 따른 배터리 보호 회로는, 외부 단자와 병렬로 연결된 전압 분배부, 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면 과전압 판단 신호를 출력하는 제어부, 과전압 판단 신호 및 분배된 전압이 입력되면, 스위칭 제어 신호를 출력하는 로직부, 그리고 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함한다.
로직부는 AND 게이트 및 인버터를 포함할 수 있고, 인버터는 전압 분배부로부터 분배된 전압을 입력받아 AND 게이트에 인버터 출력 신호를 전달할 수 있고, AND 게이트는 과전압 판단 신호와 인버터 출력 신호를 입력받아 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.
분배된 전압이 미리 설정된 제1 전압 이상인 경우, 인버터 출력 신호 및 과전압 판단 신호는 로우 레벨의 신호일 수 있다.
스위칭 제어 신호는 로우 레벨의 신호일 수 있고, 스위칭부는 개방될 수 있다.
분배된 전압이 미리 설정된 제1 전압 미만인 경우, 인버터 출력 신호 및 과전압 판단 신호는 하이 레벨의 신호일 수 있다.
스위칭 제어 신호는 하이 레벨의 신호일 수 있고, 스위칭부는 단락될 수 있다.
분배된 전압이 일정한 타임 시퀀스에 따라 입력되면, 제어부는 외부 단자에 연결된 외부 장치가 전용 충전기라고 판단할 수 있고, 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 단락시키도록 하는 스위칭 제어 신호를 로직부가 출력하도록 과전압 판단 신호를 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 모듈을 보호하는 방법은, 전압 분배부가, 외부 단자로부터 전압을 입력받는 단계, 제어부가, 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면 과전압 판단 신호를 출력하는 단계, 로직부가, 전압 분배부로부터 분배된 전압 및 과전압 판단 신호가 입력되면 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계, 그리고 스위칭부가, 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 제어하는 단계를 포함한다.
로직부는, AND 게이트 및 인버터를 포함할 수 있고, 로직부가 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계는, 인버터가, 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면 AND 게이트에 인버터 출력 신호를 전달하는 단계, 그리고 AND 게이트가, 과전압 판단 신호와 인버터 출력 신호가 입력되면, 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
분배된 전압이 미리 설정된 제1 전압 이상인 경우, 인버터 출력 신호 및 과전압 판단 신호는 로우 레벨의 신호일 수 있다.
스위칭 제어 신호는 로우 레벨의 신호일 수 있고, 스위칭부가, 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 개방시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
분배된 전압이 미리 설정된 제1 전압 미만인 경우, 인버터 출력 신호 및 과전압 판단 신호는 하이 레벨의 신호일 수 있다.
스위칭 제어 신호는 하이 레벨의 신호이고, 스위칭부가, 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 단락시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
전압 분배부가, 외부 단자로부터 전압을 입력받는 단계는, 외부 단자로부터 일정한 타임 시퀀스에 따라 전압을 입력받는 단계를 포함할 수 있고, 제어부가 과전압 판단 신호를 출력하는 단계는, 전압 분배부로부터 분배된 전압이 일정한 타임 시퀀스에 따라 입력되면, 제어부가 외부 단자에 연결된 외부 장치가 전용 충전기라고 판단하는 단계, 그리고 제어부가, 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 단락시키도록 하는 스위칭 제어 신호를 로직부가 출력하도록 과전압 판단 신호를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 배터리 장치는, 배터리 모듈, 배터리 모듈에 외부 장치를 연결하기 위한 외부 단자, 그리고 배터리 보호 회로를 포함하고, 배터리 보호 회로는, 외부 단자와 병렬로 연결된 전압 분배부, 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면, 과전압 판단 신호를 출력하는 제어부, 과전압 판단 신호 및 분배된 전압이 입력되면, 스위칭 제어 신호를 출력하는 로직부, 그리고 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 외부 단자의 연결을 단락 또는 개방시키는 스위칭부를 포함한다.
실시 예에 따른 배터리 장치는 과전압 충전기가 배터리 장치에 연결됨에 따라 흐르는 과충전 전류로부터 배터리 장치를 보호할 수 있다.
실시 예에 따른 배터리 장치는 배터리 관리 시스템이 작동을 하지 않는 경우에도 과충전 전류로부터 배터리 장치를 보호할 수 있다.
실시 예에 따른 배터리 장치는 별도의 단자 없이도 전용 충전기를 인식할 수 있어서, 추가적인 회로를 제조할 필요가 없으므로 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 충방전 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 장치의 과전압 충전 보호부 및 저전압 검출 회로부를 개략적으로 도시한 회로도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 배터리 충방전 시스템(1)을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 배터리 충방전 시스템(1)은 배터리 장치(10) 및 외부 장치(20)를 포함한다.
배터리 장치(10)는 외부 장치(20)에 전기적으로 연결될 수 있는 구조를 가진다. 외부 장치(20)가 충전기인 경우, 배터리 장치(10)는 충전기(20)를 통해 외부 전력을 공급받아 충전된다. 외부 장치(20)가 부하인 경우, 배터리 장치(10)는 부하(20)로 전력을 공급하는 전원으로 동작하여 방전된다.
도 2는 일 실시예에 따른 배터리 장치(10)를 도시한 도면이다.
배터리 장치(10)는 배터리 모듈(100), 외부 단자(200), 및 보호 회로(300)를 포함할 수 있다.
배터리 모듈(100)은 복수의 배터리 셀(도시하지 않음)을 포함한다. 어떤 실시예에서, 배터리 셀은 충전 가능한 2차 전지일 수 있다. 소정 개수의 배터리 셀이 직렬 연결되어 배터리 모듈을 구성할 수 있다.
외부 단자(200)는 외부 장치(20)가 배터리 장치(10)에 연결되기 위한 단자이다.
보호 회로(300)는 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 사이의 연결을 제어하기 위한 회로이다. 보호 회로(300)는 외부 단자(200)에 과전압 충전기가 연결되는 경우에 배터리 모듈(100)이 충전되는 것을 차단하여 과충전 전류가 흐르는 것을 방지한다. 또한, 보호 회로(300)는 외부 단자(200)에 저전압 부하가 연결되는 경우에 배터리 모듈(100)로부터 전류가 출력되는 것을 차단할 수도 있다.
보호 회로(300)는 제어부(310), 과전압 충전 보호부(330), 저전압 검출 회로부(350), 및 스위칭부(370)를 포함할 수 있다.
제어부(310)는 배터리 장치(10)의 상태를 점검하기 위한 기본적인 데이터를 획득하여 배터리의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(310)는 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 간의 연결을 제어하여 배터리 모듈(100)의 충방전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(310)는 스위칭부(370)를 제어하는 신호를 출력할 수 있다.
과전압 충전 보호부(330)는 외부 단자(200)에 과전압 충전기가 연결되는 경우에 배터리 모듈(100)의 안전성을 확보하기 위해 스위칭부(370)를 오프시킴으로써 배터리 모듈(10)과 외부 단자(200)의 연결을 해제할 수 있다.
과전압 충전 보호부(330)는 전압 분배부(331) 및 로직부(333)를 포함할 수 있다.
전압 분배부(331)는 일단이 외부 단자(200)의 양극 단자(+)에 연결되고 타단이 외부 단자(200)의 음극 단자(-)에 연결된다. 전압 분배부(331)는 외부 단자(200)에 입력된 전압을 미리 정해진 비율로 분배하여 제어부(310) 및 로직부(333)에 분배된 전압을 전달한다.
제어부(310)는 전압 분배부(331)로부터 전달받은 전압을 내부에 설정된 과전압 레벨 전압값과 비교하여 과전압 판단 신호(S1)를 로직부(333)에 출력할 수 있다. 분배된 전압이 과전압 레벨 전압값 이상이면, 과전압 판단 신호(S1)는 디세이블 신호일 수 있다. 분배된 전압이 과전압 레벨 전압값 미만이면, 과전압 판단 신호(S1)는 이네이블 신호일 수 있다. 이하에서는, 설명의 용이함을 위해 이네이블 신호는 하이 레벨의 신호("1")이고, 디세이블 신호는 로우 레벨의 신호("0")인 것으로 가정하여 기술한다.
또한, 제어부(310)에는, 배터리 모듈(100)의 종류에 따라 전용 충전기에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 예를 들어, 배터리 모듈의 전용 충전기가 전압을 인가하는 방식에 대한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 제어부(310)는, 일정한 타임 시퀀스에 따라 전압 분배부(331)로부터 전압이 입력되는 경우에 입력된 전압의 타임 시퀀스가 배터리 모듈(100)의 전용 충전기의 타임 시퀀스와 동일한지 판단하여 외부 단자(200)에 연결된 외부 장치(20)가 전용 충전기임을 인식한다. 이 경우, 제어부(310)는 스위칭부(370)를 온시키기 위한 스위칭 제어 신호를 스위칭부(370)에 직접 전달할 수 있다.
로직부(333)는 과전압 판단 신호 및 전압 분배부(331)로부터 분배된 전압을 입력받아 스위칭 제어 신호(S3)를 출력할 수 있다.
저전압 검출 회로부(350)는 외부 단자(200)에 노이즈 등으로 인한 저전압이 입력되는 경우, 배터리 모듈에 대해 에너지 소모를 감소시키기 위해 제어부(310)가 웨이크업되지 않도록 하여 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200)의 연결을 방지할 수 있다.
저전압 검출 회로부(350)는 검출 회로부(351)를 포함할 수 있다. 검출 회로부(351)는 미리 설정된 저전압 레벨 전압값을 기준으로 동작하는 트랜지스터(Q1)를 포함할 수 있다.
스위칭부(370)는 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 사이에 직렬 연결되어 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 사이의 전기적 연결을 제어한다. 예를 들면, 스위칭부(370)는 배터리 모듈(100)의 양극 전압이 출력되는 양극 출력 단자와 외부 장치(20)에 연결되는 양극 연결 단자(C(+)) 사이에 연결될 수 있다. 스위칭부(370)는 제어부(310)로부터 전달되는 신호 및 로직부(333)가 출력하는 스위칭 제어 신호(S3) 중 적어도 하나에 의해 제어된다.
도 3은 일 실시예에 따른 배터리 장치의 과전압 충전 보호부(330) 및 저전압 검출 회로부(350)를 개략적으로 도시한 회로도이다.
전압 분배부(331)는 적어도 2개의 제너 다이오드(ZD3, ZD4) 및 저항(R3)을 포함할 수 있다. 적어도 2개의 제너 다이오드(ZD3, ZD4) 및 저항(R3)은 외부 단자(200)와 그라운드 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 전압 분배부(331)는 적어도 2개의 제너 다이오드(ZD3, ZD4) 및 저항(R3) 각각의 값들을 조절하여 전압이 분배되는 비율을 정할 수 있다. 전압 분배부(331)는 저항(R3)과 제너 다이오드(ZD4) 사이의 노드(N1)의 전압, 즉 일정한 비율로 분배된 전압을 로직부(333)에 전달할 수 있다.
로직부(333)는 인버터 및 AND 게이트를 포함할 수 있다.
인버터는 전압 분배부(333)로부터 분배된 전압에 따라 인버터 출력 신호(S2)를 출력한다. 인버터에 입력된 전압이 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 이상인 경우, 디세이블 신호를 출력할 수 있다. 또한, 인버터에 입력된 전압이 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 미만인 경우, 이네이블 신호를 출력할 수 있다. 이하에서는 설명의 용이함을 위해, 인버터 출력 신호(S2)의 디세이블 신호는 로우 레벨의 신호("0")이고, 이네이블 신호는 하이 레벨의 신호("1")인 것으로 가정하여 기술한다. 여기서, 제어부(310)의 과전압 판단 신호(S1)의 이네이블 신호와 인버터 출력 신호(S2)의 이네이블 신호는 동일한 레벨의 신호, 예를 들면 하이 레벨의 신호일 수 있고, 과전압 판단 신호(S1)의 디세이블 신호와 인버터 출력 신호(S2)의 디세이블 신호도 동일한 레벨의 신호, 예를 들면 로우 레벨의 신호일 수 있다.
AND 게이트는 논리곱을 수행하는 논리 소자이다. AND 게이트는 제어부(310)로부터 과전압 판단 신호(S1) 및 인버터 출력 신호(S2) 간의 논리곱을 수행하여, 스위칭 제어 신호(S3)를 출력한다. AND 게이트의 출력(S3)은 표 1과 같다.
S1 S2 S3
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
스위칭부(370)는 로직부(333)로부터 출력되는 스위칭 제어 신호(S3)에 의해 개방되거나 단락될 수 있다. 예를 들어, 스위칭 제어 신호(S3)가 하이 레벨의 신호("1")면 스위칭부(370)는 단락되어 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200)를 연결할 수 있다. 반면에, 스위칭 제어 신호(S3)가 로우 레벨의 신호("0")면 스위칭부(370)는 개방되어 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200)가 연결되지 않도록 할 수 있다.
검출 회로부(351)는 적어도 2개의 제너 다이오드(ZD1, ZD2), 저항(R1, R2), 및 트랜지스터(Q1)를 포함할 수 있다. 여기서, 저항(R1), 저항(R2), 및 제너 다이오드(ZD2)는 외부 단자(200)와 그라운드 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 제너 다이오드(ZD1)는 저항(R1)과 저항(R2) 사이의 노드(N2)와 외부 단자(200) 사이에 연결될 수 있다. 또한, 트랜지스터(Q1)는 외부 단자(200)와 제어부(310) 사이에 연결되고 노드(N2)의 전압으로 제어될 수 있다.
이하에서, 도 3을 참조하여 과전압 충전 보호부(330)의 동작에 대해 상세히 기술한다.
과전압 충전 보호부(330)에서, 제어부(310)의 입력 단자(input 1) 및 인버터에는 노드(N1)의 전압(Vz(ZD4))이 입력된다. Vz(ZD4)가 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 이상인 경우, 제어부(310)는 출력 단자(output 1)를 통해 로우 레벨의 과전압 판단 신호(S1)를 출력할 수 있다. Vz(ZD4)가 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 이상인 경우, 인버터 또한 로우 레벨의 인버터 출력 신호(S2)를 출력할 수 있다. 이 경우, 로직부(333)는 로우 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력할 수 있다.
노드(N1)의 전압(Vz(ZD4))이 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 미만인 경우, 제어부(310)는 출력 단자(output 1)를 통해 하이 레벨의 과전압 판단 신호(S1)를 출력할 수 있다. Vz(ZD4)가 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 미만인 경우, 인버터 또한 하이 레벨의 인버터 출력 신호(S2)를 출력할 수 있다. 이 경우, 로직부(333)는 하이 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력할 수 있다.
만일 외부 단자(200)에 입력되는 전압이 A(V)이고, A(V)≥Vz(ZD3)+Vz(ZD4)인 경우에 Vz(ZD4)는 미리 설정된 과전압 레벨 전압값 이상이다. 이에 따라, 제어부(330)의 과전압 판단 신호(S1) 및 인버터 출력 신호(S2)는 모두 로우 레벨의 신호이다. 따라서, 로직부(333)는 로우 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력하므로, 스위칭부(370)는 단락되지 않는다. 만일 제어부(310)가 제대로 작동하지 않는 경우라 하더라도, 인버터 출력 신호(S2)는 로우 레벨의 신호이므로, 로직부(333)는 과전압 판단 신호(S1)와는 무관하게 로우 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력한다. 따라서, 스위칭부(370)는 단락되지 않는다.
반면에, 외부 단자(200)에 입력되는 전압이 A(V)이고, A(V)<Vz(ZD3)+Vz(ZD4)인 경우에 Vz(ZD4)는 과전압 레벨 전압값 미만이다. 이에 따라, 제어부(330)의 과전압 판단 신호(S1) 및 인버터 출력 신호(S2)는 모두 하이 레벨의 신호이다. 따라서, 로직부(333)는 하이 레벨의 스위칭 제어 신호(S3)를 출력하므로, 스위칭부(370)는 단락되고, 배터리 모듈(100)과 외부 단자(200) 사이가 연결된다.
외부 단자(200)에 배터리 모듈(100)의 전용 충전기가 연결되는 경우에, 전용 충전기는 미리 설정된 타임 시퀀스로 전압을 입력한다. 제어부(310)는 입력 단자(input 1)에 미리 설정된 타임 시퀀스로 전압이 입력되면, 외부 단자(200)에 연결된 외부 장치(20)가 전용 충전기(20)라고 인식하여, 스위칭부(370)를 온하기 위한 스위칭 제어 신호를 스위칭부(370)에 직접 전달할 수 있다. 예를 들어, 과전압 레벨 전압값 이상을 유지하는 기간과 과전압 레벨 전압값 미만을 유지하는 기간이 3회 이상 교번하여 입력되는 경우, 제어부(310)는 배터리 모듈(100)의 전용 충전기가 연결된 것으로 결정한다. 따라서, 제어부(310)는 스위칭부(370)를 온하기 위한 스위칭 제어 신호를 스위칭부(370)에 직접 전달할 수 있다.
여기서, 인버터, 제어부(310)가 과전압 상태를 검출하기 위한 임계치로 사용되는 기준 전압들은 과전압 레벨 전압값으로 동일한 기준을 가지는 것으로 기술하였으나, 기준 전압들은 서로 상이한 값을 가질 수도 있다.
이제 도 3을 참조하여 저전압 검출 회로부(350)의 동작에 대해 상세히 기술한다.
배터리 장치(10)의 외부 단자(200)에는 노이즈, 예를 들면 사람의 손에 의해 저전압이 입력될 수 있다. 이 때 입력되는 전압을 B(V)라고 하고, 검출 회로부(351)의 트랜지스터(Q1)의 항복 전압이 Vth(Q1)라고 한다. 그러면, 노드(N2)의 전압, 즉, 트랜지스터(Q1)의 게이트에 인가되는 전압은 {B(V) -Vz(ZD2)} x R1 ÷ (R2+R1)이다.
트랜지스터(Q1)의 항복 전압(Vth(Q1))이 노드(N2)의 전압보다 큰 경우, 즉, 외부 단자(200)에 입력된 전압이 설정된 저전압 레벨 전압값보다 높은 경우에 트랜지스터(Q1)는 턴 온되어 외부 단자(200)로부터 제어부(310)의 입력단자(input 2)로 전류가 흐르며, 제어부(310)에 웨이크업 신호를 전달한다. 이에 따라, 제어부(310)는 외부 단자(200)에 입력된 전압(B(V))에 따라 스위칭 제어 신호를 출력할 수 있다.
반면, 트랜지스터(Q1)의 항복 전압(Vth(Q1))이 게이트에 인가된 전압보다 작은 경우, 즉, 외부 단자(200)에 입력된 전압이 설정된 저전압 레벨 전압값보다 낮은 경우에, 트랜지스터(Q1)는 턴 온되지 않으며, 제어부(310)의 입력단자(input 2)로 웨이크업 신호가 전달되지 않고, 제어부(310)는 작동하지 않는다.
전술한 실시 예들에 따른 과전압 충전 보호부(330) 및 저전압 검출 회로부(350)는 하나의 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 상에 실장되어 배터리 모듈과 결합될 수 있으며, 별개의 인쇄회로기판 상에 실장되어 배터리 모듈과 결합될 수도 있다.
본 개시에 따른 배터리 장치에 따르면, 과전압 충전기가 배터리 장치에 연결됨에 따라 흐르는 과충전 전류로부터 배터리 장치를 보호할 수 있다.
본 개시에 따른 배터리 장치에 따르면, 배터리 관리 시스템이 작동을 하지 않는 경우에도 과충전 전류로부터 배터리 장치를 보호할 수 있다.
본 개시에 따른 배터리 장치에 따르면, 별도의 단자 없이도 전용 충전기를 인식할 수 있어서, 추가적인 회로를 제조할 필요가 없으므로 비용을 절감할 수 있다.
실시예들에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예를 들어, 등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 이로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 다양한 수정, 조합 및 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지로 변형 및 개량한 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 외부 단자와 병렬로 연결된 전압 분배부,
    상기 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면, 과전압 판단 신호를 출력하는 제어부,
    상기 과전압 판단 신호 및 상기 분배된 전압이 입력되면, 스위칭 제어 신호를 출력하는 로직부, 그리고
    상기 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 제어하는 스위칭부를 포함하고,
    상기 로직부는 AND 게이트 및 인버터를 포함하고,
    상기 인버터는 상기 전압 분배부로부터 분배된 전압을 입력받아 상기 AND 게이트에 인버터 출력 신호를 전달하고,
    상기 AND 게이트는 상기 과전압 판단 신호와 상기 인버터 출력 신호를 입력받아 스위칭 제어 신호를 출력하는,
    배터리 보호 회로.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분배된 전압이 미리 설정된 제1 전압 이상인 경우,
    상기 인버터 출력 신호 및 상기 과전압 판단 신호는 로우 레벨의 신호인,
    배터리 보호 회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호는 로우 레벨의 신호이고,
    상기 스위칭부는 개방되는,
    배터리 보호 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분배된 전압이 미리 설정된 제1 전압 미만인 경우,
    상기 인버터 출력 신호 및 상기 과전압 판단 신호는 하이 레벨의 신호인,
    배터리 보호 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호는 하이 레벨의 신호이고,
    상기 스위칭부는 단락되는,
    배터리 보호 회로.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분배된 전압이 일정한 타임 시퀀스에 따라 입력되면,
    상기 제어부는 상기 외부 단자에 연결된 외부 장치가 전용 충전기라고 판단하고, 상기 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 단락시키도록 하는 스위칭 제어 신호를 상기 로직부가 출력하도록 상기 과전압 판단 신호를 출력하는,
    배터리 보호 회로.
  8. 전압 분배부가, 외부 단자로부터 전압을 입력받는 단계,
    제어부가, 상기 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면 과전압 판단 신호를 출력하는 단계,
    로직부가, 상기 전압 분배부로부터 분배된 전압 및 상기 과전압 판단 신호가 입력되면 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계, 그리고
    스위칭부가, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 로직부는, AND 게이트 및 인버터를 포함하고,
    상기 로직부가 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계는,
    상기 인버터가, 상기 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면 상기 AND 게이트에 인버터 출력 신호를 전달하는 단계, 그리고
    상기 AND 게이트가, 상기 과전압 판단 신호와 상기 인버터 출력 신호가 입력되면, 스위칭 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분배된 전압이 미리 설정된 제1 전압 이상인 경우,
    상기 인버터 출력 신호 및 상기 과전압 판단 신호는 로우 레벨의 신호인,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호는 로우 레벨의 신호이고,
    상기 스위칭부가, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 개방시키는 단계를 더 포함하는,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 분배된 전압이 미리 설정된 제1 전압 미만인 경우,
    상기 인버터 출력 신호 및 상기 과전압 판단 신호는 하이 레벨의 신호인,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스위칭 제어 신호는 하이 레벨의 신호이고,
    상기 스위칭부가, 상기 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 단락시키는 단계를 더 포함하는,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 전압 분배부가, 외부 단자로부터 전압을 입력받는 단계는,
    상기 외부 단자로부터 일정한 타임 시퀀스에 따라 전압을 입력받는 단계를 포함하고,
    상기 제어부가 과전압 판단 신호를 출력하는 단계는,
    상기 전압 분배부로부터 분배된 전압이 일정한 타임 시퀀스에 따라 입력되면, 상기 제어부가 외부 단자에 연결된 외부 장치가 전용 충전기라고 판단하는 단계, 그리고
    상기 제어부가, 상기 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 단락시키도록 하는 스위칭 제어 신호를 상기 로직부가 출력하도록 상기 과전압 판단 신호를 출력하는 단계를 포함하는,
    배터리 모듈을 보호하는 방법.
  15. 배터리 모듈,
    상기 배터리 모듈에 외부 장치를 연결하기 위한 외부 단자, 그리고
    배터리 보호 회로를 포함하고, 상기 배터리 보호 회로는,
    외부 단자와 병렬로 연결된 전압 분배부,
    상기 전압 분배부로부터 분배된 전압이 입력되면, 과전압 판단 신호를 출력하는 제어부,
    상기 과전압 판단 신호 및 상기 분배된 전압이 입력되면, 스위칭 제어 신호를 출력하는 로직부, 그리고
    상기 스위칭 제어 신호에 따라 배터리 모듈 및 상기 외부 단자의 연결을 단락 또는 개방시키는 스위칭부를 포함하고,
    상기 로직부는 AND 게이트 및 인버터를 포함하고,
    상기 인버터는 상기 전압 분배부로부터 분배된 전압을 입력받아 상기 AND 게이트에 인버터 출력 신호를 전달하고,
    상기 AND 게이트는 상기 과전압 판단 신호와 상기 인버터 출력 신호를 입력받아 스위칭 제어 신호를 출력하는,
    배터리 장치.
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