KR101621407B1

KR101621407B1 - 배터리 팩 관리 장치 및 관리 방법

Info

Publication number: KR101621407B1
Application number: KR1020130137084A
Authority: KR
Inventors: 안성욱; 이재찬
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2016-05-16
Anticipated expiration: 2033-11-12
Also published as: KR20150054532A

Abstract

본 발명은 배터리 팩의 슬립 모드 중에 퓨즈가 융단된 경우에도, 그러한 퓨즈 융단에 대한 원인 분석이 용이한 배터리 팩 관리 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치는, 충방전 경로 상에 퓨즈, 충전 스위치 및 방전 스위치가 구비된 배터리 팩을 관리하는 장치로서, 상기 퓨즈와 연결되며, 상기 배터리 팩의 슬립 모드 중에 이상 상황 발생 시 상기 퓨즈를 융단시키는 제1 제어부; 및 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치와 연결되며, 상기 제1 제어부에 의해 상기 퓨즈가 융단되는 경우, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시키는 제2 제어부를 포함한다.

Description

배터리 팩 관리 장치 및 관리 방법{Apparatus and method for managing battery pack}

본 발명은 배터리 팩을 관리하는 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩의 슬립 모드 중에도 이상 상황 발생시 배터리 팩의 상태 정보 저장이 가능하도록 구성된 배터리 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래에 들어서, 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 사용 및 개발이 확대됨에 따라, 이에 사용되는 배터리 팩에 대한 관심이 집중되고 그 연구 또한 지속적으로 활발히 진행되고 있다.

특히, 최근에는 스마트폰을 비롯하여, 노트북이나 넷북, 울트라북 등과 같은 다양한 형태의 휴대용 컴퓨터가 널리 이용되고 있다. 이러한 휴대용 컴퓨터는 컴퓨터로서의 뛰어난 성능과 기능을 제공함과 동시에 이동성이라는 편리함까지 갖추고 있으므로, 많은 사용자들에게 이용되고 있다. 따라서, 이제는 각 가정이나 회사는 물론, 강의실이나 도서관, 버스, 전철 등에서도 이러한 휴대용 컴퓨터가 이용되는 모습을 쉽게 볼 수 있으며, 그 사용은 대중들에게 점차 보편화 되어 가고 있다.

이러한 휴대용 컴퓨터를 비롯하여 여러 장치에 사용되는 배터리 팩에는, 셀이라고도 불리는 이차 전지가 통상적으로 하나 이상 포함된다. 그리고, 현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있다. 그 중, 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높다는 등의 장점으로 인해 더욱 각광을 받고 있다.

이처럼 배터리 팩의 적용 영역이 더욱 확장됨에 따라, 이러한 배터리 팩에 대한 안전성이 매우 중요한 이슈로 부각되고 있다. 특히, 노트북이나 휴대폰 등의 경우, 사용 인구가 급격히 증가하고 있고, 배터리의 폭발은 휴대용 전자제품의 파손을 가져올 뿐만 아니라 인명 피해 내지 화재로 연결될 수 있다는 점에서 배터리의 안전성 확보가 시급하다. 따라서, 배터리 팩에는 일반적으로 배터리 팩의 충방전을 관리하고 안전성을 확보하기 위한 관리 장치가 구비된다.

이러한 배터리 팩 관리 장치에는 다양한 구성이 포함될 수 있는데, 대표적으로는 충방전 전류가 흐르는 경로에 구비된 퓨즈, 충전 스위치 및 방전 스위치, 그리고 개별 셀 전압 등을 센싱하여 과충전 상태나 과방전 상태 등이 검출되는 경우 퓨즈를 융단시키거나 충전 스위치 내지 방전 스위치를 턴 오프시키는 하나 이상의 제어부 등을 들 수 있다.

한편, 최근에는 배터리 팩의 상태를 슬립 모드(sleep mode)와 웨이크업 모드(wake up mode)로 구분하여 배터리 팩을 보다 효율적으로 관리하는 방안이 제안 및 이용되고 있다. 예를 들어, 배터리 팩의 사용 중에는 배터리 팩을 웨이크업 모드에 두어 정상적인 상태로 동작되도록 하다가, 배터리 팩이나 그러한 배터리 팩이 장착된 장치가 소정 시간 이상 사용되지 않는 경우 배터리 팩을 슬립 모드에 두어, 배터리 팩에 대한 에너지 소모가 감소될 수 있도록 한다. 특히, 배터리 팩이 웨이크업 상태에 있는 경우에는 배터리 팩과의 정상적인 통신이 지속적으로 이루어지도록 하다가, 배터리 팩이 슬립 모드로 유지되는 경우에는 이러한 배터리 팩과의 통신을 소정 주기 단위, 이를테면 10초 단위로 이루어지도록 할 수 있다.

이처럼 슬립 모드와 웨이크업 모드로 구분하여 운용되는 종래 배터리 팩에 있어서, 슬립 모드 중에도 이상 상황이 발생하면 제어부에 의해 퓨즈가 융단될 수 있다. 그런데, 이처럼 슬립 모드 중에 퓨즈가 융단되면, 퓨즈가 융단되는 시점에서의 상황을 제대로 파악하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

즉, 퓨즈가 융단된 경우, 어떠한 이유로 융단되었는지에 대하여 분석을 하기 위해서는, 퓨즈가 융단될 때의 배터리 팩 상태, 이를테면 배터리 팩의 전류나 전압, 온도 등에 대하여 체크될 필요가 있다. 하지만, 배터리 팩이 슬립 모드 상태에 있는 경우, MCU(Micro Controller Unit)와 같은 제어부는 정상적으로 동작하지 않기 때문에, 퓨즈가 융단된 시점이나 그 직후의 전류, 전압, 온도 등에 대한 정보를 기록하지 못한다. 다만, MCU와 같은 제어부는 배터리 팩이 웨이크업 상태로 전환된 이후에 배터리 팩의 전류 등 상태 정보를 저장할 수 있으나, 이때에는 퓨즈가 융단된 시점으로부터 상당 시간이 경과한 이후이기 때문에, 배터리 팩이 융단된 시점에서의 배터리 팩 상태 정보를 정확하게 기록한 것이라 볼 수 없다. 따라서, 종래 배터리 팩의 경우, 배터리 팩의 슬립 모드 중에 퓨즈가 융단되면, 어떠한 이유로 융단이 이루어진 것인지 그 이유를 분석하는 것이 매우 어렵다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 배터리 팩의 슬립 모드 중에 퓨즈가 융단된 경우에도, 그러한 퓨즈 융단에 대한 원인 분석이 용이한 배터리 팩 관리 장치 및 방법, 그리고 이러한 관리 장치가 적용된 배터리 팩과 휴대용 컴퓨터 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치는, 충방전 경로 상에 퓨즈, 충전 스위치 및 방전 스위치가 구비된 배터리 팩을 관리하는 장치로서, 상기 퓨즈와 연결되며, 상기 배터리 팩의 슬립 모드 중에 이상 상황 발생 시 상기 퓨즈를 융단시키는 제1 제어부; 및 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치와 연결되며, 상기 제1 제어부에 의해 상기 퓨즈가 융단되는 경우, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시키는 제2 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제2 제어부는, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킨 경우, 상기 변환 시점에서의 상기 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 상태 정보를 저장한다.

또한 바람직하게는, 상기 제2 제어부는, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킨 경우, 상기 변환 시점부터 소정 시간이 경과한 때까지의 상기 상태 정보를 저장한다.

또한 바람직하게는, 상기 제2 제어부는, 집적 회로에 의해 구현된다.

또한 바람직하게는, 상기 제2 제어부는, 상기 집적 회로에 구비된 핀 중 하나의 핀이 인터럽트 핀으로 구성되어, 상기 인터럽트 핀으로 인터럽트 신호를 수신하는 경우, 상기 배터리 팩을 웨이크업한다.

또한 바람직하게는, 상기 제2 제어부는, 상기 인터럽트 핀의 전압이 고전압에서 저전압으로 변경되는 것을 상기 인터럽트 신호로 판단한다.

또한 바람직하게는, 상기 제2 제어부는, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킨 경우, 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나 이상을 턴 오프시킨다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩은, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치를 포함한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터는, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치를 포함한다.

또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 방법은, 충방전 경로 상에 퓨즈, 충전 스위치 및 방전 스위치가 구비된 배터리 팩을 관리하는 방법으로서, 상기 배터리 팩이 슬립 모드로 유지되는 단계; 상기 슬립 모드 중에 상기 배터리 팩에 이상 상황이 발생하여 상기 퓨즈가 융단되는 단계; 및 상기 퓨즈가 융단되는 경우 상기 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 방법은, 상기 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되는 경우, 상기 변환 시점에서의 상기 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 상태 정보가 저장되는 단계를 더 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되는 경우, 상기 변환 시점부터 소정 시간이 경과한 때까지의 상기 상태 정보를 저장한다.

또한 바람직하게는, 상기 웨이크업 모드 변환 단계는, 집적 회로에 의해 구현된다.

또한 바람직하게는, 상기 집적 회로에 구비된 핀 중 하나의 핀이 인터럽트 핀으로 구성되어, 상기 웨이크업 모드 변환 단계는 상기 인터럽트 핀으로 인터럽트 신호를 수신하는 경우 수행된다.

또한 바람직하게는, 상기 인터럽트 핀의 전압이 고전압에서 저전압으로 변경되는 것이 상기 인터럽트 신호로 간주된다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 방법은, 상기 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되는 경우, 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나 이상이 턴 오프되는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리 팩이 슬립 모드에 있는 상태에서 이상 상황이 발생하여 퓨즈가 융단된 경우, 퓨즈의 융단 즉시 배터리 팩이 웨이크업 상태가 되어, 퓨즈가 융단된 시점 부근에서의 배터리 팩에 대한 상태가 용이하게 파악될 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 배터리 팩의 슬립 모드 중에 퓨즈가 융단된 경우, 해당 시점에서 배터리 팩에 흐르는 전류나 전압, 온도 등에 대한 정보가 저장될 수 있다.

따라서, 이 경우, 이와 같이 저장된 정보를 추후에 분석함으로써 해당 배터리 팩에 대한 퓨즈 융단이 일어나게 된 원인을 파악하는데 주요한 자료로서 이용될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 퓨즈 융단 원인을 분석하고 이를 배터리 팩의 설계나 제조 시 반영함으로써, 배터리 팩에 대한 불량률을 낮추고 성능을 향상시키는데 기여할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 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 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 배터리 팩 내 연결 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

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 아니되며, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 배터리 팩 내 연결 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 장치의 연결 구성을 개략적으로 나타내는 회로도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치는, 제1 제어부(110) 및 제2 제어부(120)를 포함한다. 그리고, 이러한 배터리 팩 관리 장치가 관리하는 배터리 팩에는 배터리 셀(10), 퓨즈(20), 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)가 포함될 수 있다.

여기서, 배터리 셀(10)은, 하나 이상의 이차 전지를 포함한다. 특히, 1개의 이차 전지만으로는 배터리 팩의 고출력 내지 고용량을 확보하기 어려우므로, 배터리 셀(10)에는 다수의 이차 전지가 포함될 수 있다. 그리고, 이러한 이차 전지에는 외장재가 파우치 형태로 구성된 파우치형 이차 전지 또는 외장재가 금속 캔으로 구성된 캔형 이차 전지 등, 다양한 형태의 이차 전지가 포함될 수 있다. 배터리 셀(10)에 다수의 이차 전지가 포함되는 경우, 이차 전지 사이는 직렬 및/또는 병렬로 전기적 연결될 수 있다. 다만, 도 1에는 배터리 셀(10)에 3개의 이차 전지가 포함된 구성이 도시되어 있으나, 이는 일례에 불과할 뿐, 배터리 셀(10)에는 다양한 개수의 이차 전지가 포함될 수 있다.

상기 퓨즈(20)는, 배터리 팩의 충방전 경로 상에 구비되어, 이상 상황 발생 시 충방전 경로를 비가역적으로 단선시켜 전류의 흐름이 차단되도록 한다. 여기서, 충방전 경로란, 도 1에서 P로 표시된 바와 같이, 배터리 셀(10)과 팩 단자(Pack+, Pack-) 사이에서 충전 전류 또는 방전 전류가 흐르는 경로를 의미한다.

상기 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)는, 배터리 팩의 충방전 경로 상에 설치되어 충전 전류 및 방전 전류의 흐름을 선택적으로 차단하는 역할을 하는 스위치이다. 이러한 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에 기생 다이오드가 포함된 전계 효과 트랜지스터(FET, Field Effect Transistor)로 이루어질 수 있다.

일반적인 배터리 팩의 경우, 배터리 셀(10)로부터 퓨즈(20), 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)를 경유하여 배터리 팩 단자에 이르는 충방전 경로가 형성된다.

한편, 배터리 팩은, 슬립 모드(sleep mode)와 웨이크업 모드(wake up mode)로 구분되어 구동될 수 있다. 여기서, 웨이크업 모드는 배터리 팩이 정상적으로 구동되는 상태로서, 이러한 웨이크업 모드에서는 배터리 팩에 포함된 각종 구성요소가 정상적으로 동작하고 각 구성요소에 대한 통신 또한 정상적이면서 지속적으로 수행될 수 있다. 반면, 슬립 모드는 배터리 팩에 대한 사용 요구가 감소하거나 그에 포함된 일부 구성요소에 대한 지속적인 동작이 필요 없게 된 경우, 배터리 팩이 정상적으로 동작하지 않고 그에 포함된 일부 또는 전 구성요소의 동작이 중단되거나 간헐적으로 이루어질 수 있다. 특히, 이러한 슬립 모드에서는 배터리 팩의 일부 구성요소에 대한 정상적인 통신이 지속적으로 이루어지지 않고, 소정 주기, 이를테면 10초마다 이루어질 수 있다. 다만, 배터리 팩은 이러한 슬립 모드 상태에 있다가, 소정 이벤트가 발생되면 웨이크업 모드로 전환될 수 있다.

상기 제1 제어부(110)는, 배터리 셀(10)의 양단 및/또는 배터리 셀(10)에 포함된 이차 전지의 각 양단에 연결되어, 배터리 셀(10) 내지 각 이차 전지의 양단 전압과 같은 상태를 측정할 수 있다.

또한, 상기 제1 제어부(110)는, 퓨즈(20)와 전기적으로 연결되어, 퓨즈(20)의 융단을 제어할 수 있다. 그리고, 이러한 제1 제어부(110)와 퓨즈(20) 사이에는, 도 2에서 Q4로 표시된 바와 같은 퓨즈 제어 스위치가 구비되어, 상기 제1 제어부(110)는 이러한 퓨즈 제어 스위치를 통해 퓨즈(20)를 융단시킬 수 있다. 이때, 퓨즈 제어 스위치는, 내부에 기생 다이오드가 포함된 전계 효과 트랜지스터로 이루어질 수 있다.

특히, 상기 제1 제어부(110)는, 배터리 팩이 슬립 모드 상태에 있는 중에 이상 상황 발생 시 퓨즈(20)가 융단되도록 할 수 있다. 여기서, 이상 상황이란, 배터리 셀(10)이 과충전 내지 과방전되거나 배터리 팩에 과전류가 흐르는 등, 배터리 팩에 더 이상 충방전 전류가 흐르지 않아야 하는 위험 상황을 의미한다.

배터리 팩의 슬립 모드 중에 이러한 이상 상황이 발생하면, 상기 제1 제어부(110)는, 퓨즈(20)를 융단시킬 수 있다. 이처럼 제1 제어부(110)에 의해 퓨즈(20)가 융단되면, 충방전 전류가 흐르는 경로가 비가역적으로 단선됨으로써, 충방전 경로로는 더 이상 전류가 흐르지 않게 된다. 따라서, 과충전이나 과방전 등의 이상 상황이 지속되거나 악화되는 것을 방지함으로써, 배터리 팩이 보호될 수 있다.

도 2에서 상기 제1 제어부(110)는 IC3로 표시되어 있는데, 이처럼 제1 제어부(110)는 집적 회로(Integrated Circuit; IC)에 의해 구현될 수 있다. 이때, 제1 제어부(110)의 집적 회로는 여러 개의 입출력 핀을 구비할 수 있으며, 그 중 일부 핀은 배터리 셀(10)과 연결되고, 'CO'로 표시된 바와 같은 다른 일부 핀은 퓨즈 제어 스위치 Q4의 게이트 단자에 연결될 수 있다.

상기 제2 제어부(120)는, 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)와 전기적으로 연결되어, 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)의 온오프를 제어할 수 있다. 이때, 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)가 전계 효과 트랜지스터로 구성된 경우, 제2 제어부(120)는 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)의 게이트 단자에 연결될 수 있다. 이 경우, 제2 제어부(120)는, 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)의 게이트 단자에 동작 전압을 인가함으로써 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)를 제어할 수 있다.

특히, 상기 제2 제어부(120)는, 슬립 모드 중에 이상 상황이 발생하여 상기 제1 제어부(110)에 의해 퓨즈(20)가 융단되는 경우, 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킬 수 있다. 여기서, 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킨다는 것은, 배터리 팩에 포함된 다른 구성요소를 정상적인 웨이크업 상태로 변환시킨다는 것과 함께 제2 제어부(120) 자신이 웨이크업 상태로 변환된다는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 제어부(120)는, 펌웨어를 업데이트함으로써 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 변환될 수 있다.

배터리 팩이 슬립 모드에 있게 되면, 배터리 팩의 통신은 지속적으로 이루어지지 않고, 간헐적으로 이를테면 10초 단위로 이루어지게 되는데, 제2 제어부(120)에 의해 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되면, 배터리 팩의 통신, 특히 제2 제어부(120)에 대한 통신은 정상적인 상태에서 지속적으로 이루어질 수 있다.

종래 배터리 팩의 경우, 슬립 모드 중에 퓨즈(20)가 융단되더라도 배터리 팩은 웨이크업 모드로 변환되기 위한 특정 이벤트, 이를테면 소정 시간의 경과와 같은 이벤트가 발생되기 전에는 웨이크업 모드로 변환되지 않는다. 하지만, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치에 의하면, 웨이크업 모드로 변환되기 위한 특정 이벤트가 발생되기 전이라도, 퓨즈(20)가 융단된 경우라면, 제2 제어부(120)에 의해 배터리 팩이 곧바로 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 변환될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 제어부(120)는, 슬립 모드 중에 퓨즈(20)가 융단되어 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시키는 경우, 이러한 변환 시점에서의 배터리 팩에 대한 상태 정보를 저장할 수 있다. 여기서, 제2 제어부(120)가 저장하는 배터리 팩의 상태 정보는, RMA(Return Material Analysis)라고도 할 수 있으며, 이러한 상태 정보에는, 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나 이상이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 제어부(120)는, 퓨즈(20) 융단에 의해 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킬 때, 그와 동시에, 해당 시점에서 배터리 팩의 전압이 어느 정도였는지, 배터리 팩에는 어느 정도 크기의 전류가 흐르고 있었는지, 그리고 배터리 팩의 내외부 온도가 어떠했는지에 대한 정보를 내장 또는 외장 메모리부에 기록하여 저장할 수 있다.

본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 슬립 모드 중에 퓨즈(20)가 융단된 경우 퓨즈(20)가 융단된 시점에서의 배터리 팩 상태가 제2 제어부(120)에 의해 기록되어 저장되므로, 이러한 저장 정보를 통해 퓨즈(20)의 융단 원인이 보다 용이하게 분석될 수 있다. 특히, 노트북과 같은 휴대용 컴퓨터 등에 사용되는 배터리 팩의 경우, 영구적인 손상의 원인 중 많은 부분을 차지하는 것이 슬립 모드 중에 퓨즈(20)가 융단됨으로써 발생된 경우라 할 수 있다. 종래 기술에 의하면, 이러한 융단이 배터리 팩의 슬립 모드 중에 발생하였기 때문에 어떠한 원인에 기인한 것인지 분석되는 것이 쉽지 않지만, 본 발명의 이러한 실시예에 의할 경우, 융단 시점에서의 배터리 팩 상태 정보가 저장되어 원인 분석의 기초 자료로 활용될 수 있다.

즉, 종래 배터리 팩 구성에서는 슬립 모드 중에 이상 상황이 발생하여 제1 제어부(110)가 동작하여 퓨즈(20)가 융단된다 하더라도, 제2 제어부(120)는 이러한 사실을 곧바로 인지하지는 못하고, 소정 시간의 경과로 배터리 팩이 웨이크업되면 그때서야 제1 제어부(110)의 동작 사실을 인지하고 그때의 RMA를 기록할 수 있다. 따라서, 이러한 종래 구성에 의하면, 제1 제어부(110)의 동작이 있던 때로부터 많게는 2분이 경과한 시점의 RMA를 기록하기 때문에 융단된 원인인 이상 상황을 정확하게 파악하기가 매우 힘들다. 하지만, 본 발명에 의하면, 제1 제어부(110)의 퓨즈(20) 융단 동작이 있는 즉시 제2 제어부(120)가 웨이크업되어 그 때의 RMA를 기록할 수 있기 때문에, 매우 빠른 시간, 이를테면 퓨즈(20)가 융단된 때로부터 250 msec 이내 시점의 배터리 팩 상태 정보가 기록될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 제2 제어부(120)는, 슬립 모드 중에 퓨즈(20)가 융단되어 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시키는 경우, 이러한 변환 시점부터 소정 시간이 경과한 때까지의 배터리 팩에 대한 상태 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 제어부(120)는, 슬립 모드 중에 퓨즈(20)의 융단으로 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킨 경우, 변환 시점부터 대략 1초 후의 배터리 팩에 대한 전압, 전류 및 온도 등에 대한 상태 정보를 저장할 수 있다.

한편, 도 2에서 제2 제어부(120)는 'MAIN IC'라 표시되어 있는데, 이처럼 제2 제어부(120)는 집적 회로에 의해 구현될 수 있다. 이때, 제2 제어부(120)의 집적 회로는, 여러 개의 입출력 핀을 구비할 수 있으며, 그 중 일부 핀은 충방전 경로에 접속되고, 다른 핀 중 일부는 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)에 접속될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성을 참조하면, 제2 제어부(120)의 집적 회로에서, 'CFETOUT' 핀은 충전 스위치(30)의 게이트 단자에 접속되고, 'DFETOUT' 핀은 방전 스위치(40)의 게이트 단자에 접속되어 있다.

특히, 상기 제2 제어부(120)의 집적 회로는, 그 중 하나의 핀이 인터럽트 핀(interrupt pin)으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 2의 구성에서, 제2 제어부(120)로서 포함된 MAIN IC는 SAFETY_DETECT 핀이 인터럽트 핀으로 설계될 수 있다. 이 경우, 이러한 SAFETY_DETECT 핀으로 인터럽트 신호가 수신되는 경우, MAIN IC, 즉 제2 제어부(120)는 배터리 팩을 웨이크업하도록 구성될 수 있다.

이때, 상기 제2 제어부(120)는, 인터럽트 핀의 전압이 고전압에서 저전압으로 변경되는 것을 인터럽트 신호로서 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에서, MAIN IC의 SAFETY_DETECT 핀이 인터럽트 핀으로 설계된 경우, 이러한 SAFETY_DETECT 핀에 고레벨 전압(high level voltage)에서 저레벨(low level voltage) 전압으로의 전압 강하가 감지될 때, MAIN IC, 즉 제2 제어부(120)는 이러한 전압 강하를 인터럽트 신호로서 판단할 수 있다. 따라서, 상기 제2 제어부(120)는, 이러한 전압 강하가 있는 즉시 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킬 수 있다.

한편, 도 2의 구성에서 A로 표시된 바와 같이, MAIN IC의 SAFETY_DETECT 핀은 하나의 전계 효과 트랜지스터 Q5의 드레인 단자에 접속될 수 있으며, 이러한 전계 효과 트랜지스터 Q5의 게이트 단자는 저항 R26을 경유하여 IC3, 즉 제1 제어부(110)의 한 핀에 접속되도록 구성되어 있다. 이러한 구성에서, 제1 제어부(110)가 퓨즈(20)를 융단시키면, 전계 효과 트랜지스터 Q5의 드레인 단자는 고전압에서 저전압으로 바뀌게 되며, 제2 제어부(120)는 이러한 저전압을 인터럽트 신호로 판단하여 배터리 팩을 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 변환시킬 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 제2 제어부(120)는, 슬립 모드 중에 퓨즈(20)가 융단되어 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시키는 경우, 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40) 중 적어도 하나 이상을 턴 오프시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 제어부(120)는, 슬립 모드 중에 제1 제어부(110)에 의해 퓨즈(20)가 융단되는 것을 전압 레벨 변화로 감지한 경우, 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시키는 한편, 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40)를 모두 턴 오프시킬 수 있다.

본 발명의 이러한 실시예에 의하면, 퓨즈(20)가 제대로 융단되지 못한 경우의 위험성을 대비할 수 있다. 즉, 배터리 팩의 슬립 모드 중에 과전류나 과열 등의 이상 상황이 발생하는 경우, 제1 제어부(110)가 퓨즈(20)의 융단을 위한 제어 동작을 수행할 수 있으나, 경우에 따라서는 퓨즈(20)가 제대로 융단되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 이상 상황에도 불구하고 충방전 경로에는 전류가 계속 흐르게 되므로, 배터리 팩의 고장은 물론, 발화나 폭발과 같은 심각한 문제가 발생될 수 있다. 그러나, 상기 실시예와 같이, 제2 제어부(120)가 제1 제어부(110)에 의한 퓨즈(20) 융단 동작을 감지할 때 충전 스위치(30) 및/또는 방전 스위치(40)를 턴 오프시키는 경우, 퓨즈(20)의 실제 융단 여부와 관계 없이 충방전 스위치(40)의 턴 오프에 의해 충방전 경로로 전류가 흐르는 것이 방지될 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 팩은 상술한 배터리 팩 관리 장치를 포함할 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치의 제2 제어부(120)는, 배터리 팩의 MCU(Micro Controller Unit)에 의해 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터는, 상술한 배터리 팩 관리 장치를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치는, 노트북, 넷북, 울트라북, 스마트폰 등과 같은 휴대용 컴퓨터에 적용될 수 있다. 특히, 휴대용 컴퓨터에서 발생하는 영구적인 손상의 대부분은 슬립 모드 중 제1 제어부(110)의 퓨즈(20) 융단에 의해 발생될 수 있는데, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 장치가 적용된 경우, 이러한 퓨즈(20) 융단에 대한 원인 분석이 용이해질 수 있다.

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩 관리 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 3에서 각 단계의 수행 주체는, 상술한 배터리 팩 관리 장치의 각 구성요소라 할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 방법에 의하면, 먼저 배터리 팩이 슬립 모드로 유지되고 있는 상태에서(S110), 배터리 팩에 이상 상황이 발생하여 퓨즈(20)가 융단되는 경우(S120), 곧바로 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환된다(S130).

바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 방법은, 상기 S130 단계 이후 또는 그와 동시에, 웨이크업 모드로 변환된 시점에서의 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 상태 정보가 저장되는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 S140 단계는, 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환된 시점의 배터리 팩 상태 정보는 물론, 그때부터 소정 시간이 경과할 때까지의 배터리 팩 상태 정보를 저장할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 S130 단계는, 집적 회로에 의해 구현될 수 있다. 여기서, 집적 회로에 구비된 핀 중 하나의 핀은 인터럽트 핀으로 구성될 수 있으며, 이러한 인터럽트 핀으로 인터럽트 신호를 수신하는 경우 상기 S130 단계가 수행되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 인터럽트 신호는 인터럽트 핀의 전압이 고전압에서 저전압으로 변경되는 것으로 간주될 수 있다.

또한 바람직하게는, 본 발명에 따른 배터리 팩 관리 방법은, 상기 S130 단계 또는 그와 동시에, 배터리 팩의 충방전 경로에 구비된 충전 스위치(30) 및 방전 스위치(40) 중 적어도 하나 이상이 턴 오프되는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다. 한편, 도 3에서, 상기 S150 단계는 S140 단계 이후에 수행되는 것처럼 도시되어 있으나, 이는 일례에 불과할 뿐, S150 단계는 S140 단계 이전 또는 그와 동시에 수행될 수도 있다.

이상과 같이, 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.

한편, 본 명세서에서 '제1 제어부' 및 '제2 제어부'와 같이 '부'라는 용어가 사용되었으나, 이는 논리적인 구성 단위를 나타내는 것으로서, 반드시 물리적으로 분리될 수 있거나 물리적으로 분리되어야 하는 구성요소를 나타내는 것이 아니라는 점은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명하다.

10: 배터리 셀
20: 퓨즈
30: 충전 스위치
40: 방전 스위치
110: 제1 제어부
120: 제2 제어부

Claims

충방전 경로 상에 퓨즈, 충전 스위치 및 방전 스위치가 구비된 배터리 팩을 관리하는 장치에 있어서,
상기 퓨즈와 연결되며, 상기 배터리 팩의 슬립 모드 중에 이상 상황 발생 시 상기 퓨즈를 융단시키는 제1 제어부; 및
상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치와 연결되며, 상기 제1 제어부에 의해 상기 퓨즈가 융단되는 경우, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시키는 제2 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 제어부는, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킨 경우, 상기 변환 시점에서의 상기 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 상태 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 제어부는, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킨 경우, 상기 변환 시점부터 소정 시간이 경과한 때까지의 상기 상태 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 제어부는, 집적 회로에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
제4항에 있어서,
상기 제2 제어부는, 상기 집적 회로에 구비된 핀 중 하나의 핀이 인터럽트 핀으로 구성되어, 상기 인터럽트 핀으로 인터럽트 신호를 수신하는 경우, 상기 배터리 팩을 웨이크업하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
제5항에 있어서,
상기 제2 제어부는, 상기 인터럽트 핀의 전압이 고전압에서 저전압으로 변경되는 것을 상기 인터럽트 신호로 판단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 제어부는, 상기 배터리 팩을 웨이크업 모드로 변환시킨 경우, 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나 이상을 턴 오프시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩 관리 장치를 포함하는 배터리 팩.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 배터리 팩 관리 장치를 포함하는 휴대용 컴퓨터.
충방전 경로 상에 퓨즈, 충전 스위치 및 방전 스위치가 구비된 배터리 팩을 관리하는 방법에 있어서,
상기 배터리 팩이 슬립 모드로 유지되는 단계;
상기 슬립 모드 중에 상기 배터리 팩에 이상 상황이 발생하여 상기 퓨즈가 융단되는 단계; 및
상기 퓨즈가 융단되는 경우 상기 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 방법.
제10항에 있어서,
상기 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되는 경우, 상기 변환 시점에서의 상기 배터리 팩의 전압, 전류 및 온도 중 적어도 하나에 대한 상태 정보가 저장되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 방법.
제11항에 있어서,
상기 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되는 경우, 상기 변환 시점부터 소정 시간이 경과한 때까지의 상기 상태 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 방법.
제10항에 있어서,
상기 웨이크업 모드 변환 단계는, 집적 회로에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 방법.
제13항에 있어서,
상기 집적 회로에 구비된 핀 중 하나의 핀이 인터럽트 핀으로 구성되어, 상기 웨이크업 모드 변환 단계는 상기 인터럽트 핀으로 인터럽트 신호를 수신하는 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 방법.
제14항에 있어서,
상기 인터럽트 신호는, 상기 인터럽트 핀의 전압이 고전압에서 저전압으로 변경되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 방법.
제10항에 있어서,
상기 배터리 팩이 웨이크업 모드로 변환되는 경우, 상기 충전 스위치 및 상기 방전 스위치 중 적어도 하나 이상이 턴 오프되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 관리 방법.