(57)【要約】  電流検出回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパックが提供される。本発明の一実施形態による電流検出回路は、バッテリーパックの電流を検出するために提供される。電流検出回路は、絶縁基板と、絶縁基板の第１面上に配置された第１バスバー及び第２バスバーと、第１面上で第１バスバーと第２バスバーとの間に位置し、第１バスバー及び第２バスバーに電気的に接続されたシャント抵抗素子と、第１面と反対側の絶縁基板の第２面上に配置されたホール効果センサとを含む。
2021502554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーパックの電流を検出するための電流検出回路であって、
絶縁基板と、
前記絶縁基板の第１面上に配置された第１バスバー及び第２バスバーと、
前記第１面上で前記第１バスバーと前記第２バスバーとの間に位置し、前記第１バスバー及び前記第２バスバーに電気的に接続されたシャント抵抗素子と、
前記第１面と反対側の前記絶縁基板の第２面上に配置されたホール効果センサとを備える、電流検出回路。
【請求項２】
前記第１面上に配置された第３バスバー及び第４バスバーをさらに備え、
前記第１バスバーは、前記絶縁基板の前記第２面上に配置された第１スイッチング素子の第１接続ピンに電気的に接続され、
前記第３バスバーは、前記第１スイッチング素子の第２接続ピンに電気的に接続され、
前記第２バスバーは、前記絶縁基板の前記第２面上に配置された第２スイッチング素子の第３接続ピンに電気的に接続され、
前記第４バスバーは、前記第２スイッチング素子の第４接続ピンに電気的に接続される、請求項１に記載の電流検出回路。
【請求項３】
前記ホール効果センサは、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子との間に位置する、請求項２に記載の電流検出回路。
【請求項４】
前記絶縁基板は、それぞれ前記第１面と前記第２面とを貫通する第１ビアホール、第２ビアホール、第３ビアホール及び第４ビアホールを有し、
前記第１バスバーと前記第１接続ピンとは、前記第１ビアホールを通じて互いに電気的に接続され、
前記第２バスバーと前記第３接続ピンとは、前記第２ビアホールを通じて互いに電気的に接続され、
前記第３バスバーと前記第２接続ピンとは、前記第３ビアホールを通じて互いに電気的に接続され、
前記第４バスバーと前記第４接続ピンとは、前記第４ビアホールを通じて互いに電気的に接続される、請求項２または３に記載の電流検出回路。
【請求項５】
前記第１バスバーと前記第２バスバーと前記シャント抵抗素子と前記ホール効果センサとは、それぞれの幅方向の中心が互いに一致する、請求項１から４のいずれか一項に記載の電流検出回路。
【請求項６】
前記ホール効果センサを部分的に囲むマグネチックシールドをさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の電流検出回路。
【請求項７】
前記絶縁基板は、それぞれ前記第１面と前記第２面とを貫通する第１開放部及び第２開放部をさらに有し、
前記マグネチックシールドの一部分は、前記第１開放部及び前記第２開放部を通って前記第１面から前記第２面に挿入される、請求項６に記載の電流検出回路。
【請求項８】
前記マグネチックシールドは、ベース部、及び前記ベース部の両側から折り曲げられて相互対向するように延びた一対の足部を有する、請求項６または７に記載の電流検出回路。
【請求項９】
前記シャント抵抗素子の幅方向の中心と前記ホール効果センサの幅方向の中心とが互いに一致する、請求項１から８のいずれか一項に記載の電流検出回路。
【請求項１０】
前記絶縁基板は、前記第１スイッチング素子の制御ピンに電気的に接続される第１導電性パターン、及び前記第２スイッチング素子の制御ピンに電気的に接続される第２導電性パターンを有する、請求項２から４のいずれか一項に記載の電流検出回路。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の電流検出回路と、
前記シャント抵抗素子からの第１電流信号及び前記ホール効果センサからの第２電流信号を受信するように構成された制御部と、を含む、バッテリー管理システム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記第１電流信号及び前記第２電流信号に基づいて、前記電流検出回路の故障を判断し、前記判断の結果を示す診断信号を出力するように構成される、請求項１１に記載のバッテリー管理システム。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載の前記バッテリー管理システムを含むバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックの電流を検出するための電流検出回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１８年８月１０日出願の韓国特許出願第１０−２０１８−００９３８６７号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などのような携帯用電子製品の需要が急激に伸び、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれて、繰り返して充放電可能な高性能バッテリーに対する研究が活発に行われている。
【０００４】
現在、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウムバッテリーなどのバッテリーが商用化しているが、中でもリチウムバッテリーは、ニッケル系列のバッテリーに比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であって、自己放電率が非常に低くてエネルギー密度が高いという長所から脚光を浴びている。
【０００５】
バッテリーパックの大電流経路には電流検出回路が設けられ、電流検出回路は、バッテリーを通じて流れる充放電電流を示す信号またはデータをバッテリー管理システムに出力する。充放電電流は、バッテリーのＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）及びＳＯＨ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈ）などの算出に必須に求められる基本的且つ重要なパラメータである。したがって、充放電電流はできる限り正確に測定されねばならない。
【０００６】
一般に、電流検出回路は、シャント抵抗素子を備える。バッテリー管理システムは、充放電電流がシャント抵抗素子を通じて流れるときにシャント抵抗素子の両端に発生する電位差をシャント抵抗素子の抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）で除することで、充放電電流を検出することができる。ただし、シャント抵抗素子は敏感度がかなり高いため、たまに大きい誤差が生じ得る。このような問題を解決するための従来技術として特許文献１がある。特許文献１は、シャント抵抗素子とともにホール素子（ホール効果センサ（ｈａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ ｓｅｎｓｏｒ）とも称する）をさらに用いて、充放電電流を検出する装置及び方法を開示している。
【０００７】
しかし、シャント抵抗素子及びホール素子がすべて電流検出回路に含まれる場合、シャント抵抗素子及びホール素子のいずれか一方のみが含まれる場合に比べて広い空間を必要とするという短所がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国特許公開第１０−２０１５−００５８８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、シャント抵抗素子とホール効果センサとを絶縁基板の両面に１つずつ分散配置することで、空間活用度を増大させることができる電流検出回路、バッテリー管理システム及びバッテリーパックを提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって理解でき、本発明の実施形態によってより明らかに分かるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示される手段及びその組合せによって実現することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様による電流検出回路は、バッテリーパックの電流を検出するために提供される。電流検出回路は、絶縁基板と、絶縁基板の第１面上に配置された第１バスバー及び第２バスバーと、第１面上で第１バスバーと第２バスバーとの間に位置し、第１バスバー及び第２バスバーに電気的に接続されたシャント抵抗素子と、第１面と反対側の絶縁基板の第２面上に配置されたホール効果センサとを含む。
【００１２】
電流検出回路は、第１面上に配置された第３バスバー及び第４バスバーをさらに含み得る。第１バスバーは、絶縁基板の第２面上に配置された第１スイッチング素子の第１接続ピンに電気的に接続され得る。第３バスバーは、第１スイッチング素子の第２接続ピンに電気的に接続され得る。第２バスバーは、絶縁基板の第２面上に配置された第２スイッチング素子の第３接続ピンに電気的に接続され得る。第４バスバーは、第２スイッチング素子の第４接続ピンに電気的に接続され得る。
【００１３】
ホール効果センサは、第１スイッチング素子と第２スイッチング素子との間に位置し得る。
【００１４】
絶縁基板は、それぞれ第１面と第２面とを貫通する第１ビアホール、第２ビアホール、第３ビアホール及び第４ビアホールを有し得る。第１バスバーと第１接続ピンとは、第１ビアホールを通じて互いに電気的に接続され得る。第２バスバーと第３接続ピンとは、第２ビアホールを通じて互いに電気的に接続され得る。第３バスバーと第２接続ピンとは、第３ビアホールを通じて互いに電気的に接続され得る。第４バスバーと第４接続ピンとは、第４ビアホールを通じて互いに電気的に接続され得る。
【００１５】
第１バスバーと第２バスバーとシャント抵抗素子とホール効果センサとは、それぞれの幅方向の中心が互いに一致し得る。
【００１６】
電流検出回路は、ホール効果センサを部分的に囲むマグネチックシールドをさらに含み得る。
【００１７】
マグネチックシールドは、ベース部、及びベース部の両側から折り曲げられて相互対向するように延びた一対の足部を含み得る。
【００１８】
絶縁基板は、それぞれ第１面と第２面とを貫通する第１開放部及び第２開放部をさらに有し得る。マグネチックシールドの一部分は、第１開放部及び第２開放部を通って第１面から第２面に挿入され得る。
【００１９】
シャント抵抗素子の幅方向の中心とホール効果センサの幅方向の中心とは、互いに一致し得る。
【００２０】
絶縁基板は、第１スイッチング素子の制御ピンに電気的に接続される第１導電性パターン、及び第２スイッチング素子の制御ピンに電気的に接続される第２導電性パターンを含み得る。
【００２１】
本発明の他の態様によるバッテリー管理システムは、電流検出回路及びシャント抵抗素子からの第１電流信号、及びホール効果センサからの第２電流信号を受信するように構成された制御部を含む。
【００２２】
制御部は、第１電流信号及び第２電流信号に基づいて、電流検出回路の故障を判断した後、判断の結果を示す診断信号を出力するように構成され得る。
【００２３】
本発明のさらに他の態様によるバッテリーパックは、バッテリー管理システムを含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の実施形態のうち少なくとも１つによれば、シャント抵抗素子とホール効果センサとを絶縁基板の両面に１つずつ分散配置することで、空間活用度を増大させることができる。
【００２５】
また、充放電電流の制御に用いられる２つのスイッチング素子の間にホール効果センサを位置させることで、充放電電流をさらに信頼性高く検出することができる。
【００２６】
本発明の効果は上記の効果に制限されず、他の効果は特許請求の範囲の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態による電流検出回路の斜視図である。
【図２】図１に示された電流検出回路の側面図である。
【図３】図１に示された電流検出回路の正面図である。
【図４】図１に示された電流検出回路の背面図である。
【図５】図３に示された電流検出回路のＩ−Ｉ'に沿った断面図である。
【図６】図３に示された電流検出回路のＩＩ−ＩＩ'に沿った断面図である。
【図７】図１〜図６に示された電流検出回路を含むバッテリーパックの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や事前的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。
【００２９】
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００３０】
また、本発明の説明において、関連公知構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を不明瞭にし得ると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００３１】
第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素のうちある一つをその他の要素と区別するために使われたものであり、これら用語によって構成要素が限定されることはない。
【００３２】
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に言及されない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含み得ることを意味する。また、明細書に記載された「制御ユニット」のような用語は少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組合せで具現され得る。
【００３３】
さらに、明細書の全体において、ある部分が他の部分と「連結（接続）」されるとするとき、これは「直接的な連結（接続）」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結（接続）」も含む。
【００３４】
図１は本発明の一実施形態による電流検出回路１００の斜視図であり、図２は図１に示された電流検出回路１００の側面図であり、図３は図１に示された電流検出回路１００の正面図であり、図４は図１に示された電流検出回路１００の背面図であり、図５は図３に示された電流検出回路１００のＩ−Ｉ'に沿った断面図であり、図６は図３に示された電流検出回路１００のＩＩ−ＩＩ'に沿った断面図である。説明の便宜上、Ｘ軸は長手方向、Ｙ軸は幅方向、Ｚ軸は高さ方向を指すと定義する。
【００３５】
図１〜図６を参照すると、電流検出回路１００は、絶縁基板１１０、バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２、シャント抵抗素子１３０及びホール効果センサ１４０を含む。電流検出回路１００は、バスバー１２０＿３、バスバー１２０＿４及びマグネチックシールド１７０のうち少なくとも１つをさらに含むことができる。バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２、シャント抵抗素子１３０、バスバー１２０＿３及びバスバー１２０＿４それぞれは、バッテリーパック（図７の参照符号１０）の大電流経路（図７の参照符号１１）の一部を構成する。
【００３６】
絶縁基板１１０は、少なくとも一部分が平板状である。絶縁基板１１０は、バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２、シャント抵抗素子１３０及びホール効果センサ１４０が搭載可能な第１面１１１及び第２面１１２を有する。第２面１１２（例えば、下面）は、第１面１１１（例えば、上面）の反対側である。絶縁基板１１０は、バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２、シャント抵抗素子１３０及びホール効果センサ１４０に半田付けなどによって物理的に結合され、バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２、シャント抵抗素子１３０及びホール効果センサ１４０それぞれを支持する。バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２、シャント抵抗素子１３０及びホール効果センサ１４０は、それぞれ絶縁基板１１０上で相互物理的に分離した位置に配置される。
【００３７】
バスバー１２０＿１及びバスバー１２０＿２は、それぞれ伝導性を有する金属材（例えば、銅、アルミニウム）を含む。バスバー１２０＿１及びバスバー１２０＿２は、絶縁基板１１０の第１面１１１上に配置され得る。バスバー１２０＿１とバスバー１２０＿２とは、長さ、幅、高さ及び形状のうち少なくとも１つが同一であるかまたは相異なり得る。
【００３８】
シャント抵抗素子１３０は、温度に依存する固有の抵抗値を有し、これによって充放電電流が流れるときにシャント抵抗素子１３０の両端に印加される電圧が第１電流信号（図７の参照符号Ｓ１）として生成される。シャント抵抗素子１３０は、絶縁基板１１０の第１面１１１上に配置され得る。シャント抵抗素子１３０は、金属材を含み、ストリップ状であり得る。温度変化による影響を抑制するため、抵抗−温度係数（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ができるだけ小さい材質（例えば、コンスタンタン、マンガニン）を含むようにシャント抵抗素子１３０を製作することが望ましい。
【００３９】
バスバー１２０＿１、シャント抵抗素子１３０及びバスバー１２０＿２に電流が流れると、バスバー１２０＿１、シャント抵抗素子１３０及びバスバー１２０＿２それぞれを囲む磁場が発生する。
【００４０】
ホール効果センサ１４０は、絶縁基板１１０の第２面１１２上に配置され得る。ホール効果センサ１４０は、バスバー１２０＿１、シャント抵抗素子１３０及びバスバー１２０＿２を通じて電流が流れるときに発生する磁場に応答して、磁場の強さに対応する電圧を第２電流信号（図７の参照符号Ｓ２）として生成する。
【００４１】
バスバー１２０＿３は、伝導性を有する金属材（例えば、銅、アルミニウム）を含む。バスバー１２０＿３の一端部は、絶縁基板１１０の第１面１１１上に配置され得る。バスバー１２０＿３の他端部は、バッテリーパック１０内の他の部分（例えば、バッテリーの正極端子）に電気的に接続され得る。
【００４２】
バスバー１２０＿４は、伝導性を有する金属材（例えば、銅、アルミニウム）を含む。バスバー１２０＿３と同様に、バスバー１２０＿４の一端部は絶縁基板１１０の第１面１１１上に配置され得る。バスバー１２０＿４の他端部は、バッテリーパック１０内の他の部分（例えば、バッテリーパック１０の電源端子）に電気的に接続され得る。
【００４３】
図３に示されたように、バスバー１２０＿３、バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２及びバスバー１２０＿４の順にＸ軸方向に沿って絶縁基板１１０の第１面１１１上に配置され得る。この場合、バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２、バスバー１２０＿３、バスバー１２０＿４及びシャント抵抗素子１３０は、それぞれの幅方向の中心が互いに一致し得る。例えば、バスバー１２０＿１、バスバー１２０＿２、バスバー１２０＿３、バスバー１２０＿４及びシャント抵抗素子１３０のそれぞれの中心線は、図３にＣ１で示したラインと一致する。
【００４４】
マグネチックシールド１７０は、ホール効果センサ１４０を部分的に囲むようにＵ字状の断面を有する。図示されたように、マグネチックシールド１７０は、ホール効果センサ１４０の両側面及び絶縁基板１１０の第１面１１１の一部を外部磁場から遮断するように提供される。
【００４５】
シャント抵抗素子１３０は、バスバー１２０＿１とバスバー１２０＿２との間に位置し、バスバー１２０＿１及びバスバー１２０＿２に電気的に接続される。例えば、シャント抵抗素子１３０の一端部はバスバー１２０＿１の一端部に、そしてシャント抵抗素子１３０の他端部はバスバー１２０＿２の一端部に溶接などを通じて物理的に結合され得る。
【００４６】
一方、ホール効果センサ１４０の長さ方向の中心は、シャント抵抗素子１３０の長さ方向の中心と一致し得る。図５に示された参照符号Ｃ２は、ホール効果センサ１４０の長さ方向の中心を示すラインである。
【００４７】
バッテリーパック（図７の参照符号１０）に含まれたスイッチング素子（図７の参照符号１５１）及びスイッチング素子（図７の参照符号１５２参照）は、それぞれ絶縁基板１１０の第２面１１２上に配置され得る。ホール効果センサ１４０の幅方向の中心は、シャント抵抗素子１３０の幅方向の中心と一致し得る。ホール効果センサ１４０の幅方向の中心は、スイッチング素子１５１及びスイッチング素子１５２の幅方向の中心と一致し得る。図６において、参照符号Ｃ３はホール効果センサ１４０の幅方向の中心を示すラインであり、理解の便宜上、電流ピン１６１＿３及び制御ピン１６２＿２の図示は省略した。
【００４８】
絶縁基板１１０は、複数のビアホール１１３＿１、１１３＿２、１１３＿３、１１３＿４を有し得る。複数のビアホール１１３＿１、１１３＿２、１１３＿３、１１３＿４は、それぞれ絶縁基板１１０の第１面１１１と第２面１１２とを貫通する部分を称する。複数のビアホール１１３＿１、１１３＿２、１１３＿３、１１３＿４それぞれの内部には導電性材質が充填され得る。
【００４９】
ビアホール１１３＿１は、スイッチング素子１５１の接続ピン１６１＿１とバスバー１２０＿１との間の電気的接続を媒介する。すなわち、スイッチング素子１５１の接続ピン１６１＿１とバスバー１２０＿１とは、ビアホール１１３＿１を通じて互いに電気的に接続される。
【００５０】
ビアホール１１３＿２は、スイッチング素子１５２の接続ピン１６１＿３とバスバー１２０＿２との間の電気的接続を媒介する。すなわち、スイッチング素子１５２の接続ピン１６１＿３とバスバー１２０＿２とは、ビアホール１１３＿２を通じて互いに電気的に接続される。
【００５１】
ビアホール１１３＿３は、スイッチング素子１５１の接続ピン１６１＿２とバスバー１２０＿３との間の電気的接続を媒介する。すなわち、スイッチング素子１５１の接続ピン１６１＿２とバスバー１２０＿３とは、ビアホール１１３＿３を通じて互いに電気的に接続される。
【００５２】
ビアホール１１３＿４は、スイッチング素子１５２の接続ピン１６１＿４とバスバー１２０＿４との間の電気的接続を媒介する。すなわち、スイッチング素子１５２の接続ピン１６１＿４とバスバー１２０＿４とは、ビアホール１１３＿４を通じて互いに電気的に接続される。
【００５３】
ホール効果センサ１４０は、スイッチング素子１５１とスイッチング素子１５２との間に位置し得る。上述したように、電流検出回路１００内の電流経路ＣＰは、単に絶縁基板１１０の第１面１１１のみに形成される代わりに、第１面１１１と第２面１１２の全てに形成されている。したがって、電流経路ＣＰを通じて同じ大きさの電流が流れても、第２面１１２に配置されたホール効果センサ１４０によって検出される磁場の強さが相対的に大きくなる。
【００５４】
絶縁基板１１０は、一対の開放部１１４＿１、１１４＿２を含む。一対の開放部１１４＿１、１１４＿２は、絶縁基板１１０の第１面１１１と第２面１１２との間が開放している部分である。マグネチックシールド１７０の一部分は、一対の開放部１１４＿１、１１４＿２を通って第１面１１１から第２面１１２に挿入され得る。具体的に、マグネチックシールド１７０は、ベース部１７１及び一対の足部１７２＿１、１７２＿２を含む。一対の足部１７２＿１、１７２＿２は、ベース部１７１の両側から折り曲げられて相互対向するように延びた部分であり得る。一対の開放部１１４＿１、１１４＿２の間の領域内にバスバー１２０＿１、シャント抵抗素子１３０、バスバー１２０＿２及びホール効果センサ１４０が配置され得る。一対の足部１７２＿１、１７２＿２は、一対の開放部１１４＿１、１１４＿２を通ってＺ軸方向に沿って絶縁基板１１０に挿入され得る。この場合、一対の足部１７２＿１、１７２＿２の末端と第２面１１２との間のＺ軸距離は、ホール効果センサ１４０の高さより長い距離を有し得る。
【００５５】
マグネチックシールド１７０は、少なくとも１つのストッパ１７３をさらに含むことができる。例えば、図１及び図６に示されたように、マグネチックシールド１７０が２つのストッパ１７３＿１、１７３＿２を含む場合、ストッパ１７３＿１は足部１７２＿１の所定の位置からＹ軸方向に突出し、ストッパ１７３＿２は足部１７２＿２の所定の位置からＹ軸方向に突出し得る。一対のストッパ１７３＿１、１７３＿２は、一対の足部１７２＿１、１７２＿２がＹ軸方向に沿って一対の開放部１１４＿１、１１４＿２を通って絶縁基板１１０に挿入された状態で、絶縁基板１１０の第１面１１１に接合され得る。これによって、外部衝撃などによるマグネチックシールド１７０の移動を防止できるだけでなく、一対の足部１７２＿１、１７２＿２によってホール効果センサ１４０の両側面を外部磁場から遮断することができる。
【００５６】
図７は、図１〜図６に示された電流検出回路１００を含むバッテリーパック１０の概略図である。
【００５７】
図１〜図７を参照すると、バッテリーパック１０は、バッテリーモジュール２０、バッテリー管理システム３０、電源端子Ｐ＋、Ｐ−及び通信ポートＣＯＭを含む。
【００５８】
バッテリーモジュール２０は、少なくとも１つのバッテリーセル２１を含む。複数のバッテリーセル２１がバッテリーモジュール２０に含まれる場合、各バッテリーセル２１は他のバッテリーセル２１と直列または並列で連結され得る。各バッテリーセル２１は、例えばリチウムイオンバッテリーであり得る。勿論、バッテリーセル２１の種類がリチウムイオンバッテリーに限定されることはなく、繰り返して充放電可能なものであれば特に限定されない。
【００５９】
バッテリー管理システム３０は、スイッチング素子１５１、スイッチング素子１５２、電流検出回路１００及び制御部２００を含む。
【００６０】
スイッチング素子１５１、スイッチング素子１５２及び電流検出回路１００は、それぞれ大電流経路１１に設けられる。
【００６１】
スイッチング素子１５１は、接続ピン１６１＿１、接続ピン１６１＿２及び制御ピン１６２＿１を含む。接続ピン１６１＿１は、バスバー１２０＿１に電気的に接続される。接続ピン１６１＿２は、バスバー１２０＿３に電気的に接続され得る。スイッチング素子１５１は、バッテリーパック１０の充電電流を制御するためのものであって、例えば電界効果トランジスタを用いて具現され得る。スイッチング素子１５１として電界効果トランジスタを用いる場合、接続ピン１６１＿１はドレイン（またはソース）、接続ピン１６１＿２はソース（またはドレイン）、制御ピン１６２＿１はゲートであり得る。
【００６２】
スイッチング素子１５２は、接続ピン１６１＿３、接続ピン１６１＿４及び制御ピン１６２＿２を含む。接続ピン１６１＿３は、バスバー１２０＿２に電気的に接続される。接続ピン１６１＿４は、バスバー１２０＿４に電気的に接続され得る。スイッチング素子１５２は、バッテリーパック１０の放電電流を制御するためのものであって、例えば電界効果トランジスタを用いて具現され得る。スイッチング素子１５２として電界効果トランジスタを用いる場合、接続ピン１６１＿３はドレイン（またはソース）、接続ピン１６１＿４はソース（またはドレイン）、制御ピン１６２＿２はゲートであり得る。図７の図示と異なり、スイッチング素子１５１とスイッチング素子１５２とはその位置が入れ替えられてもよい。
【００６３】
上述した絶縁基板１１０は、図７に示された領域Ａ内に位置し得る。バスバー１２０＿１、１２０＿２、１２０＿３、１２０＿４及びシャント抵抗素子１３０が絶縁基板１１０の第１面１１１上に配置され、スイッチング素子１５１及びスイッチング素子１５２が絶縁基板１１０の第２面１１２上に配置されるため、電流検出回路１００内の電流経路（図５の参照符号ＣＰ）は第１面１１１と第２面１１２を全て通って形成される。
【００６４】
スイッチング素子１５１の制御ピン１６２＿１及びスイッチング素子１５２の制御ピン１６２＿２は、制御部２００に連結される。制御部２００から選択的に出力されるハイレベル電圧（例えば、５Ｖ）は、スイッチング素子１５１の制御ピン１６２＿１及びスイッチング素子１５２の制御ピン１６２＿２に印加される。スイッチング素子１５１及びスイッチング素子１５２は、それぞれ制御部２００からハイレベル電圧が出力される間にオン状態で動作し、制御部２００からハイレベル電圧の出力が中断されるとオフ状態で動作し得る。
【００６５】
スイッチング素子１５１は、寄生ダイオードをさらに含むことができる。スイッチング素子１５１の寄生ダイオードは、スイッチング素子１５１の接続ピン１６１＿１と接続ピン１６１＿２との間に連結される。スイッチング素子１５１がオフ状態である間、充電電流はスイッチング素子１５１の寄生ダイオードによって遮断される。
【００６６】
スイッチング素子１５２は、寄生ダイオードをさらに含むことができる。スイッチング素子１５２の寄生ダイオードは、スイッチング素子１５２の接続ピン１６１＿３と接続ピン１６１＿４との間に連結される。スイッチング素子１５２がオフ状態である間、放電電流はスイッチング素子１５２の寄生ダイオードによって遮断される。
【００６７】
制御部２００は、ハードウェア的にＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、マイクロプロセッサ、その他機能を実行するための電気的ユニットのうち少なくとも１つを含むように具現され得る。また、制御部２００にはメモリデバイスが設けられ得、メモリデバイスとしては、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、レジスタ、ハードディスク、光記録媒体または磁気記録媒体が用いられ得る。メモリデバイスは、制御部２００によって実行される各種の制御ロジックを含むプログラム、及び／または制御ロジックが実行されるとき発生するデータを保存、更新及び／または消去し得る。制御部２００は、スイッチング素子１５１、スイッチング素子１５２及び電流検出回路１００に動作可能に結合される。制御部２００は、絶縁基板１１０の第２面１１２上に固設され得る。
【００６８】
制御部２００は、スイッチング素子１５１及びスイッチング素子１５２を選択的にオン状態からオフ状態にまたはオフ状態からオン状態に切り換えるように構成される。具体的に、制御部２００は、スイッチング素子１５１の制御ピン１６２＿１及びスイッチング素子１５２の制御ピン１６２＿２に個別的にハイレベル電圧を印加することで、スイッチング素子１５１及びスイッチング素子１５２それぞれを選択的にオン状態に制御する。
【００６９】
一例として、スイッチング素子１５１の制御ピン１６２＿１及びスイッチング素子１５２の制御ピン１６２＿２に全てハイレベル電圧が印加される通常モードにおいて、スイッチング素子１５１及びスイッチング素子１５２は全てオン状態を有するようになって、充電電流及び放電電流が大電流経路を通じて流れ得る。
【００７０】
他の例として、スイッチング素子１５１の制御ピン１６２＿１のみにハイレベル電圧が印加される充電モードにおいて、スイッチング素子１５１はオン状態を有し、スイッチング素子１５２はオフ状態を有するため、放電電流は遮断され、充電電流のみが大電流経路を通じて流れ得る。
【００７１】
逆に、スイッチング素子１５２の制御ピン１６２＿２のみにハイレベル電圧が印加される放電モードにおいて、スイッチング素子１５１はオフ状態を有し、スイッチング素子１５２はオン状態を有するため、充電電流は遮断され、放電電流のみが大電流経路を通じて流れ得る。
【００７２】
絶縁基板１１０は、第１及び第２導電性パターン（図示せず）を含むことができる。第１導電性パターンは、制御部２００と制御ピン１６２＿１との間の電気的接続のためのものであって、第２面１１２上に形成されて制御ピン１６２＿１に電気的に接続され得る。第２導電性パターンは、制御部２００と制御ピン１６２＿２との間の電気的接続のためのものであって、第２面１１２上に形成されて制御ピン１６２＿２に電気的に接続され得る。
【００７３】
制御部２００は、基準端子Ｃ０、電流センシング端子Ｃ１、電流センシング端子Ｃ２、電圧センシング端子Ｃ３及び通信端子Ｃ４を備える。基準端子Ｃ０は、バッテリーモジュール２０の負極端子に電気的に接続され得る。
【００７４】
制御部２００は、電流センシング端子Ｃ１を通じて受信する電流検出回路１００からの第１電流信号Ｓ１に基づいて、充放電電流を持続的にモニタリングし得る。制御部２００は、電流センシング端子Ｃ２を通じて受信する電流検出回路１００からの第２電流信号Ｓ２に基づいて、充放電電流を持続的にモニタリングし得る。制御部２００は、第１電流信号Ｓ１が示す充放電電流の電流値及び第２電流信号Ｓ２が示す充放電電流の電流値をそれぞれ決定した後、両者の差が所定の臨界値以上である場合、電流検出回路１００が故障したと判断し得る。
【００７５】
制御部２００は、基準端子Ｃ０上に印加される電圧と電圧センシング端子Ｃ３上に印加される電圧との差に基づいて、バッテリーモジュール２０の電圧を持続的にモニタリングし得る。
【００７６】
制御部２００は、第１電流信号Ｓ１が示す充放電電流、第２電流信号Ｓ２が示す充放電電流、及びバッテリーモジュール２０の電圧のうち少なくとも１つに基づいて、バッテリーモジュール２０、スイッチング素子１５１、スイッチング素子１５２及び電流検出回路１００のうち少なくとも１つの故障を判断し、判断の結果を示す診断信号を通信端子Ｃ４上に出力する。診断信号は、通信端子Ｃ４に連結された通信ポートＣＯＭを通じて外部デバイスに伝達され得る。
【００７７】
通信ポートＣＯＭは、有線または無線通信を支援し得る。有線通信は、例えばＣＡＮ（ｃｏｎｔｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）通信であり得、無線通信は、例えばジグビー（登録商標）（ＺｉｇＢｅｅ（登録商標））やブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））通信であり得るが、制御部２００と外部デバイスとの間の有無線通信を支援できるものであれば、通信プロトコルの種類は特に限定されない。
【００７８】
以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【００７９】
また、上述した本発明は、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者により、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であって、上述した実施形態及び添付の図面によって限定されるものではなく、多様な変形のため各実施形態の全部または一部が選択的に組み合わせられて構成され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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