(57)【要約】  本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、正極端子及び負極端子を有するバッテリーモジュールと、前記正極端子に連結される第１電力端子、前記負極端子に連結される第２電力端子及び第１補助端子を有し、外部装置に含まれて前記バッテリーモジュールの電力の入力を受ける第２電力コネクタと結合または分離可能に構成された第１電力コネクタと、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとの結合如何を判断する制御部と、前記外部装置と前記制御部との間に通信信号が入出力される第１通信コネクタと、前記制御部と前記第１通信コネクタとの間に設けられる通信スイッチング部と、を含み、前記制御部は、前記判断結果に応じて前記通信スイッチング部をターンオンまたはターンオフさせるように構成される。
2020511106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子及び負極端子を有するバッテリーモジュールと、
前記正極端子に連結される第１電力端子、前記負極端子に連結される第２電力端子及び第１補助端子を有し、外部装置に含まれて前記バッテリーモジュールの電力の入力を受ける第２電力コネクタと結合または分離可能に構成された第１電力コネクタと、
前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとの結合如何を判断する制御部と、
前記外部装置と前記制御部との間に通信信号が入出力される第１通信コネクタと、
前記制御部と前記第１通信コネクタとの間に設けられる通信スイッチング部と、を含み、
前記制御部は、判断結果に応じて前記通信スイッチング部をターンオンまたはターンオフさせるように構成された、バッテリーパック。
【請求項２】
第１端が接地に電気的に連結され、第２端が前記第１補助端子に電気的に連結された第１抵抗素子をさらに含み、
前記制御部は、
前記第１抵抗素子の電圧が臨界範囲に含まれる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが結合されたと判断して動作電力を供給するサブ制御モジュールと、
前記サブ制御モジュールから前記動作電力が供給されれば、スリープ状態からウェイクアップ状態に切換するように構成されたメイン制御モジュールと、を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作すれば、前記通信スイッチング部をターンオンさせる、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記ウェイクアップ状態から前記スリープ状態に切換する、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記メイン制御モジュールは、前記スリープ状態で動作すれば、前記通信スイッチング部をターンオフさせる、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記サブ制御モジュールに第１シャットダウン命令を伝送し、
前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールからの前記第１シャットダウン命令に応じて、前記メイン制御モジュールに対する前記動作電力の供給を中断する、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールがウェイクアップ状態の動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記メイン制御モジュールに第２シャットダウン命令を伝送し、
前記メイン制御モジュールは、前記サブ制御モジュールからの前記第２シャットダウン命令に応じて、前記ウェイクアップ状態から前記スリープ状態に切換する、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールが前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記メイン制御モジュールに対する前記動作電力の供給を中断する、請求項２に記載のバッテリーパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリーパックに関し、より詳しくは、電圧分配原理を用いて通信コネクタと制御部との間の接続を制御するバッテリーパックに関する。
【０００２】
本出願は、２０１７年１０月３１日出願の韓国特許出願第１０−２０１７−０１４３５５２号に基づく優先権を主張し、該当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二次電池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、リチウム二次電池などの二次電池が商用化しているが、中でもリチウム二次電池はニッケル系列の二次電池に比べてメモリ効果が殆ど起きず充放電が自在であり、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】
コードレス掃除機などのようなワイヤレス機器の本体には、バッテリーパックが着脱自在に結合され得るが、ワイヤレス機器の出力電力を高めるためには高い出力電圧を提供できるバッテリーパックを用いなければならない。バッテリーパックの充放電のためには、バッテリーパックのハイサイドまたはローサイドに充放電スイッチを設けなければならない。充放電スイッチがバッテリーパックのハイサイドに設けられる場合、充電ポンプ（ｃｈａｒｇｅ  ｐｕｍｐ）とゲートドライバ（ｇａｔｅ  ｄｒｉｖｅｒ）が必要となるため、充放電スイッチがバッテリーパックのローサイドに設けられる場合に比べてコストの上昇を引き起こす。そのため、バッテリーパックの出力電圧が高い場合、充放電スイッチはバッテリーパックのローサイドに設けられる。
【０００６】
このようにローサイドに充放電スイッチが設けられたバッテリーパックは、ワイヤレス機器との着脱過程で、ハイサイドに連結された電力端子と、ワイヤレス機器との通信のために内部制御部に連結された通信端子との間で短絡が発生すれば、高電圧がハイサイド、電力端子、通信端子の順に印加されて制御部まで流れることで、制御部が破壊される問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、電圧分配原理を用いて外部装置との結合を感知して、感知結果に応じて制御部と通信端子との間に位置する通信スイッチ部を制御することができるバッテリーパックを提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的及び長所は、下記する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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は以下のような多様な実施形態を提供する。
【００１０】
本発明の一実施形態によるバッテリーパックは、正極端子及び負極端子を有するバッテリーモジュールと、前記正極端子に連結される第１電力端子、前記負極端子に連結される第２電力端子及び第１補助端子を有し、外部装置に含まれて前記バッテリーモジュールの電力の入力を受ける第２電力コネクタと結合または分離可能に構成された第１電力コネクタと、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとの結合如何を判断する制御部と、前記外部装置と前記制御部との間に通信信号が入出力される第１通信コネクタと、前記制御部と前記第１通信コネクタとの間に設けられる通信スイッチング部と、を含む。
【００１１】
一態様によれば、前記制御部は、前記判断結果に応じて前記通信スイッチング部をターンオンまたはターンオフさせるように構成され得る。
【００１２】
一態様によれば、前記バッテリーパックは、第１端が接地に電気的に連結され、第２端が前記第１補助端子に電気的に連結された第１抵抗素子をさらに含み得る。
【００１３】
一態様によれば、前記制御部は、前記第１抵抗素子の電圧が臨界範囲に含まれる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが結合されたと判断して動作電力を供給するサブ制御モジュールと、前記サブ制御モジュールから前記動作電力が供給されれば、スリープ状態からウェイクアップ状態に切換するように構成されたメイン制御モジュールと、を含み得る。
【００１４】
一態様によれば、前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作すれば、前記通信スイッチング部をターンオンさせ得る。
【００１５】
他の態様によれば、前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記ウェイクアップ状態から前記スリープ状態に切換し得る。
【００１６】
他の態様によれば、前記メイン制御モジュールは、前記スリープ状態で動作すれば、前記通信スイッチング部をターンオフさせ得る。
【００１７】
一態様によれば、前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記サブ制御モジュールに第１シャットダウン命令を伝送し得る。
【００１８】
一態様によれば、前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールからの前記第１シャットダウン命令に応じて、前記メイン制御モジュールに対する前記動作電力の供給を中断し得る。
【００１９】
さらに他の態様によれば、前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールがウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記メイン制御モジュールに第２シャットダウン命令を伝送し得る。
【００２０】
さらに他の態様によれば、前記メイン制御モジュールは、前記サブ制御モジュールからの前記第２シャットダウン命令に応じて、前記ウェイクアップ状態から前記スリープ状態に切換し得る。
【００２１】
さらに他の態様によれば、前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールが前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記メイン制御モジュールに対する前記動作電力の供給を中断し得る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、電圧分配原理を用いて外部装置との結合を感知して、感知結果に応じて制御部と通信端子との間に位置する通信スイッチング部を制御することができる。
【００２３】
また、本発明の実施形態のうち少なくとも一つによれば、外部装置との分離が感知されれば、制御部と通信端子との間に位置する通信スイッチング部をターンオフさせることで、バッテリーパックの電力端子と通信端子とが任意の導電体によって意図せず接続されても、制御部に高電圧が印加される現象を防止することができる。
【００２４】
本発明の効果は、上述した効果に限定されることなく、その他の効果は本明細書及び添付された図面によって本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者に明確に理解されるであろう。
【００２５】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態によるバッテリーパック及び外部装置の機能的構成を示した図である。
【図２】本発明の実施形態によるバッテリーパック及び外部装置の機能的構成を示した図である。
【図３】本発明の実施形態によるバッテリーパック及び外部装置の機能的構成を示した図である。
【図４】図１〜図３に示された制御部の詳細構成を示した図である。
【図５】図１〜図３に示された制御部の詳細構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、本明細書及び請求範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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」されるとするとき、これは「直接的な連結」だけではなく、他の素子を介在した「間接的な連結」も含む。
【００３３】
以下、本発明の一実施形態による装置について説明する。
【００３４】
図１〜図３は、本発明の実施形態によるバッテリーパック１０及び外部装置１００の機能的構成を示した図である。
【００３５】
図１を参照すれば、バッテリーパック１０は、バッテリーモジュール２０、第１電力コネクタ３０ａ、第１通信コネクタ３０ｂ、抵抗素子Ｒ１、電力スイッチング部４０ａ、通信スイッチング部４０ｂ及び制御部５０を含む。
【００３６】
バッテリーモジュール２０は、少なくとも一つのバッテリーセルを含むことができる。バッテリーモジュール２０が互いに電気的に連結された複数のバッテリーセルを含む場合、複数のバッテリーセルは相互直列、並列、または直並列で連結され得る。バッテリーモジュール２０は、正極端子Ｂ＋及び負極端子Ｂ−を有する。バッテリーモジュール２０の正極端子Ｂ＋は、第１電力ラインＬ１を通じて第１電力コネクタ３０ａに電気的に連結される。バッテリーモジュール２０の負極端子Ｂ−は、第２電力ラインＬ２を通じて第１電力コネクタ３０ａに電気的に連結される。バッテリーパック１０のハイサイドとは、第１電力ラインＬ１を通じて連結されたバッテリーモジュール２０の正極端子Ｂ＋と第１電力コネクタ３０ａとの間の部分を称すると言える。バッテリーパック１０のローサイドとは、第２電力ラインＬ２を通じて連結されたバッテリーモジュール２０の負極端子Ｂ−と第１電力コネクタ３０ａとの間の部分を称すると言える。
【００３７】
第１電力コネクタ３０ａは、第１電力端子Ｐ１、第２電力端子Ｐ２及び第１補助端子Ｐａを含む。第１電力端子Ｐ１は、第１電力ラインＬ１を通じてバッテリーモジュール２０の正極端子Ｂ＋に連結される。第２電力端子Ｐ２は、第２電力ラインＬ２を通じてバッテリーモジュール２０の負極端子Ｂ−に連結される。第１補助端子Ｐａは、後述する抵抗素子Ｒ１に連結される。第１電力コネクタ３０ａは、第１電力端子Ｐ１、第２電力端子Ｐ２及び第１補助端子Ｐａの少なくとも一部分が外部から視認できるように露出する構造を有し得、外部装置１００に含まれた第２電力コネクタ１１０ａに物理的に結合または分離可能に構成される。
【００３８】
これを通じて、バッテリーモジュール２０に貯蔵された電力を外部装置１００に供給するか、または、外部電力をバッテリーモジュール２０に充電することができる。
【００３９】
抵抗素子Ｒ１は、第１端及び第２端を有する。抵抗素子Ｒ１は、第１電力端子Ｐ１と第２電力端子Ｐ２との間に印加されるバッテリーパック１０の電圧（以下、「パック電圧」とする）を分圧するために使用される二つ以上の抵抗素子の一つである。抵抗素子Ｒ１の第１端は、接地に電気的に連結される。抵抗素子Ｒ１の第２端は、第１補助端子Ｐａに電気的に連結される。
【００４０】
第１通信コネクタ３０ｂは、第１通信端子Ｐ５及び第２通信端子Ｐ６を含む。第１通信端子Ｐ５は、第１通信ラインＬ３を通じて後述する制御部５０の送信端Ｔｘに連結される。第２通信端子Ｐ６は、第２通信ラインＬ４を通じて後述する制御部５０の受信端Ｒｘに連結される。第１通信コネクタ３０ｂは、第１通信端子Ｐ５及び第２通信端子Ｐ６の少なくとも一部分が外部から視認できるように露出する構造を有し得、外部装置１００に含まれた第２通信コネクタ１１０ｂに物理的に結合または分離可能に構成される。これを通じて、第１通信コネクタ３０ｂは、外部装置１００と制御部５０との間に送受信される通信信号を入出力することができる。
【００４１】
電力スイッチング部４０ａは、バッテリーモジュール２０の負極端子Ｂ−と第２電力端子Ｐ２との間に設けられる。すなわち、電力スイッチング部４０ａは、バッテリーパック１０のローサイドに対応する第２電力ラインＬ２上に設けられる。電力スイッチング部４０ａは、互いに直列で連結された充電スイッチ４１ａ及び放電スイッチ４２ａを含む。充電スイッチ４１ａ及び放電スイッチ４２ａは、それぞれ、互いに並列で連結されたＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，電界効果トランジスタ）及び寄生ダイオードを含むことができる。各ＦＥＴは、ドレイン、ソース及びゲートを含む。各ＦＥＴのゲートは、後述する制御部５０からのスイッチング信号を受信できるように制御部５０に連結され得る。
【００４２】
充電スイッチ４１ａのＦＥＴのドレインとソースとは充電電流経路を提供するように連結される。逆に、放電スイッチ４２ａのＦＥＴのドレインとソースとは放電電流経路を提供するように連結される。
【００４３】
充電スイッチ４１ａの寄生ダイオードは放電電流方向に連結され、放電スイッチ４２ａの寄生ダイオードは充電電流方向に連結される。これによって、充電スイッチ４１ａのＦＥＴがターンオフ状態である場合は、充電スイッチ４１ａの寄生ダイオードを通じた放電電流経路のみが提供され、放電スイッチ４２ａのＦＥＴがターンオフ状態である場合は、放電スイッチ４２ａの寄生ダイオードを通じた充電電流経路のみが提供され得る。
【００４４】
通信スイッチング部４０ｂは、制御部５０と第１通信コネクタ３０ｂとの間に設けられる。具体的に、通信スイッチング部４０ｂは、制御部５０の送信端Ｔｘと第１通信コネクタ３０ｂの第１通信端子Ｐ５との間に設けられる送信スイッチ４１ｂ、及び制御部５０の受信端Ｒｘと第１通信コネクタ３０ｂの第２通信端子Ｐ６との間に設けられる受信スイッチ４２ｂを含む。送信スイッチ４１ｂ及び受信スイッチ４２ｂは、それぞれ、互いに並列で連結されたＦＥＴ及び寄生ダイオードを含むことができる。各ＦＥＴは、ドレイン、ソース及びゲートを含む。各ＦＥＴのゲートは、後述する制御部５０からのスイッチング信号を受信できるように制御部５０に連結され得る。
【００４５】
送信スイッチ４１ｂのＦＥＴのドレインとソースとは、制御部５０の送信端Ｔｘから第１通信コネクタ３０ｂの第１通信端子Ｐ５に送信される通信信号の伝達経路を提供するように連結される。逆に、受信スイッチ４２ｂのＦＥＴのドレインとソースとは、第２通信端子Ｐ６から制御部５０の受信端Ｒｘで受信される通信信号の伝達経路を提供するように連結される。
【００４６】
制御部５０は、バッテリーモジュール２０、第１電力コネクタ３０ａ、抵抗素子Ｒ１、電力スイッチング部４０ａ及び通信スイッチング部４０ｂに電気的に連結される。制御部５０は、第１電力コネクタ３０ａと外部装置１００の第２電力コネクタ１１０ａとが結合されたか否かを判断して、判断結果に応じてウェイクアップ状態で動作して通信スイッチング部４０ｂをターンオンさせるか、または、スリープ状態で動作して通信スイッチング部４０ｂをターンオフさせるように構成される。
【００４７】
より具体的に、制御部５０は、抵抗素子Ｒ１の電圧、すなわち、抵抗素子Ｒ１の第１端と第２端との間に印加される電圧（以下、「分配電圧」とする）を検出し、検出された分配電圧に応じてウェイクアップ状態及びスリープ状態のいずれかで動作するように構成される。すなわち、制御部５０は、バッテリーパック１０が外部装置１００から分離された状態では常にスリープ状態で動作し、バッテリーパック１０が外部装置１００に結合された状態ではスリープ状態からウェイクアップ状態に切換可能に構成される。
【００４８】
スリープ状態において、制御部５０は、通信スイッチング部４０ｂをターンオフさせて通信スイッチング部４０ｂに含まれた送信スイッチ４１ｂ及び受信スイッチ４２ｂをターンオフ状態に維持する。これによって、制御部５０は、第１電力コネクタ３０ａの第１電力端子Ｐ１と送信スイッチ４１ｂ及び受信スイッチ４２ｂとが電気的に連結されて第１電力端子Ｐ１に印加されたバッテリーモジュール２０の高電圧が制御部５０に流入する現象を防止することができる。
【００４９】
ウェイクアップ状態において、制御部５０は、通信スイッチング部４０ｂをターンオンさせて通信スイッチング部４０ｂに含まれた送信スイッチ４１ｂ及び受信スイッチ４２ｂをターンオン状態に維持する。これによって、制御部５０は、ウェイクアップ状態で動作中に外部装置１００と通信を行うことができる。
【００５０】
一方、スリープ状態において、制御部５０は、充電スイッチ４１ａ及び放電スイッチ４２ａをターンオフ状態に維持する。すなわち、制御部５０は、スリープ状態で動作中には充電スイッチ４１ａ及び放電スイッチ４２ａそれぞれに対するスイッチング信号の出力を中断することができる。
【００５１】
ウェイクアップ状態において、制御部５０は、外部装置１００との通信によって、充電スイッチ４１ａ及び放電スイッチ４２ａの少なくとも一つをターンオン状態に制御することができる。制御部５０のより詳細な構成は図４及び図５を参照して後述する。
【００５２】
外部装置１００は、充電器または電気負荷（例えば、掃除機のモーター駆動装置）であり得る。以下、理解を助けるため、電気負荷を「ワイヤレス機器本体」と称することにする。バッテリーパック１０は、外部装置１００に着脱自在に結合され得る。また、バッテリーパック１０は、ワイヤレス機器本体に内蔵されたものであっても良い。
【００５３】
外部装置１００は、第２電力コネクタ１１０ａ、第２通信コネクタ１１０ｂ及び抵抗素子Ｒ３を含み、選択的に保護キャパシタ１２０をさらに含み得る。外部装置１００が掃除機である場合、駆動回路１３０などもさらに含み得る。
【００５４】
第２電力コネクタ１１０ａは、第３電力端子Ｐ３、第４電力端子Ｐ４及び第２補助端子Ｐｂを含み、第１電力コネクタ３０ａに物理的に結合または分離可能に構成される。第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとが相互物理的に結合したとき、第３電力端子Ｐ３は第１電力端子Ｐ１に電気的に連結され、第４電力端子Ｐ４は第２電力端子Ｐ２に電気的に連結され、第２補助端子Ｐｂは第１補助端子Ｐａに電気的に連結される。
【００５５】
抵抗素子Ｒ３は、第１端及び第２端を有する。抵抗素子Ｒ３は、第３電力端子Ｐ３と第２補助端子Ｐｂとの間に電気的に連結される。詳しくは、抵抗素子Ｒ３の第１端は第２補助端子Ｐｂに電気的に連結され、抵抗素子Ｒ３の第２端は第３電力端子Ｐ３に電気的に連結される。これによって、第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとが相互物理的に結合したとき、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ３とは互いに電気的に直列で連結されることで、電圧分配器として動作するようになる。すなわち、第３電力端子Ｐ３と接地との間の電圧は抵抗素子Ｒ１及び抵抗素子Ｒ３によって分圧できる。
【００５６】
保護キャパシタ１２０は、第１端及び第２端を有する。保護キャパシタ１２０は、第３電力端子Ｐ３と第４電力端子Ｐ４との間に電気的に連結される。
【００５７】
詳しくは、保護キャパシタ１２０の第１端は第４電力端子Ｐ４に電気的に連結され、保護キャパシタ１２０の第２端は第３電力端子Ｐ３に電気的に連結される。保護キャパシタ１２０は、第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとの物理的な結合によって第３電力端子Ｐ３と第４電力端子Ｐ４との間に印加される電圧の急激な変動を抑制する役割を果たす。
【００５８】
第２通信コネクタ１１０ｂは、第３通信端子Ｐ７及び第４通信端子Ｐ８を含み、第１通信コネクタ３０ｂに物理的に結合または分離可能に構成される。第１通信コネクタ３０ｂと第２通信コネクタ１１０ｂとが相互物理的に結合するとき、第３通信端子Ｐ７は第１通信端子Ｐ５に電気的に連結され、第４通信端子Ｐ８は第２通信端子Ｐ６に電気的に連結される。
【００５９】
これを通じて、制御部５０から送信された通信信号は、第２通信コネクタ１１０ｂの第３通信端子Ｐ７に入力されて駆動回路１３０によって受信され、駆動回路１３０から送信された通信信号は第２通信コネクタ１１０ｂの第４通信端子Ｐ８から出力されて制御部５０によって受信される。
【００６０】
次いで、図２を参照すれば、図１と比べて、バッテリーパック１０が抵抗素子Ｒ２をさらに含み、外部装置１００の抵抗素子Ｒ３がない点で相違する。この場合、第２電力コネクタ１１０ａの第３電力端子Ｐ３と第２補助端子Ｐｂとは直接または導電体を通じて相互電気的に連結され得る。第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとが相互物理的に結合したとき、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２とは相互電気的に直列で連結されることで電圧分配器として動作するようになる。
【００６１】
図３を参照すれば、バッテリーパック１０が抵抗素子Ｒ２を含み、外部装置１００が抵抗素子Ｒ３を含む点で図１及び図２と相違する。第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとが相互物理的に結合したとき、抵抗素子Ｒ１と抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３とは電気的に直列で連結されることで電圧分配器として動作するようになる。
【００６２】
図４及び図５は、図１〜図３に示された制御部５０の詳細構成を示した図である。
【００６３】
図４を参照すれば、制御部５０は、メイン制御モジュール５１及びサブ制御モジュール５２を含む。メイン制御モジュール５１及びサブ制御モジュール５２は、それぞれ、抵抗素子Ｒ１の第２端に電気的に共通して連結されることで、抵抗素子Ｒ１の電圧を相互独立的に検出することができる。
【００６４】
サブ制御モジュール５２は、バッテリーモジュール２０の電圧を測定し、測定されたモジュール電圧を示す電圧信号をメイン制御モジュール５１に伝送するように構成される。ここで、モジュール電圧は、バッテリーモジュール２０の正極端子Ｂ＋と負極端子Ｂ−との間の電圧または各バッテリーセルの電圧を意味し得る。サブ制御モジュール５２は、便宜上、「アナログフロントエンド」と称することもある。
【００６５】
メイン制御モジュール５１は、サブ制御モジュール５２に動作可能に結合される。メイン制御モジュール５１は、多様な制御ロジックを実行するために当業界に知られたプロセッサ、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ‐ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ，特定用途向け集積回路）、他のチップセット、論理回路、レジスタ、通信モデム、データ処理装置などを選択的に含み得る。メイン制御モジュール５１によって実行される多様な制御ロジックは少なくとも一つ以上が組み合わせられ、組み合わせられた制御ロジックはコンピューター可読のコード体系で作成されてコンピューター可読の記録媒体に書き込まれ得る。記録媒体は、コンピューターに含まれたプロセッサによってアクセス可能なものであればその種類に特に制限がない。一例として、記録媒体はＲＯＭ、ＲＡＭ、レジスタ、ＣＤ‐ＲＯＭ、磁気テープ、ハードディスク、フロッピーディスク（登録商標）及び光データ記録装置を含む群から選択された少なくとも一つ以上を含む。
【００６６】
メイン制御モジュール５１は、サブ制御モジュール５２からの電圧信号または外部装置１００からの命令に基づいて、充電スイッチ４１ａ、放電スイッチ４２ａ、送信スイッチ４１ｂ及び受信スイッチ４２ｂの少なくとも一つをターンオン状態に切り換えるためのスイッチング信号を生成するように構成される。
【００６７】
具体的に、第１電力コネクタ３０ａが第２電力コネクタ１１０ａから電気的に分離された状態である場合、抵抗素子Ｒ１の電圧は０Ｖであるため、制御部５０はスリープ状態で動作する。もし、ある時点で第１電力コネクタ３０ａの第１電力端子Ｐ１と第１補助端子Ｐａとが第２電力コネクタ１１０ａまたは任意の導電体によって電気的に連結される場合、抵抗素子Ｒ１の電圧は０Ｖより大きくなる。
【００６８】
サブ制御モジュール５２は、抵抗素子Ｒ１の電圧を周期的または非周期的に繰り返して検出することで、抵抗素子Ｒ１の電圧が予め決められた臨界範囲に含まれるか否かを判断することができる。図１〜図３に示された実施形態のためのそれぞれの臨界範囲は、相異なるか又は同一であり得るが、臨界範囲の下限はいずれも０Ｖより大きいことは当業者にとって自明である。図１〜図３を参照して上述した電圧分配器に含まれた各抵抗素子は予め決められた抵抗値を有するため、第１電力コネクタ３０ａが第２電力コネクタ１１０ａに結合される場合のみに抵抗素子Ｒ１の電圧が臨界範囲に含まれ、第１電力コネクタ３０ａが任意の導電体に結合される場合は抵抗素子Ｒ１の電圧が臨界範囲から外れるようになる。
【００６９】
もし、抵抗素子Ｒ１の電圧が臨界範囲に含まれる場合、サブ制御モジュール５２は第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとが結合されたと判断して、それに内蔵された電力供給回路を用いてメイン制御モジュール５１に動作電圧（例えば、３．３Ｖ）を供給する。メイン制御モジュール５１は、スリープ状態で動作している途中、サブ制御モジュール５２から前記動作電圧が供給されれば、ウェイクアップ状態に切り換えられる。ウェイクアップ状態で、メイン制御モジュール５１は通信スイッチング部４０ｂの送信スイッチ４１ｂと受信スイッチ４２ｂをターンオンさせることで、第１通信コネクタ３０ｂと制御部５０に含まれたメイン制御モジュール５１との間を通電させることができる。
【００７０】
また、メイン制御モジュール５１は、電力スイッチング部４０ａを制御することでバッテリーモジュール２０を充電または放電させることができる。
【００７１】
メイン制御モジュール５１が前記動作電圧によってウェイクアップ状態で動作している途中、第１電力端子Ｐ１が第３電力端子Ｐ３から分離されるか又は第１補助端子Ｐａが第２補助端子Ｐｂから分離される場合、外部装置１００によるバッテリーパック１０の充放電は中断されるため、抵抗素子Ｒ１の電圧は０Ｖに減少して臨界範囲から外れるようになる。この場合、一実施形態によるメイン制御モジュール５１は、第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとが分離されたと判断し、サブ制御モジュール５２に第１シャットダウン命令を伝送することができる。
【００７２】
サブ制御モジュール５２は、メイン制御モジュール５１からの第１シャットダウン命令に応じて、メイン制御モジュール５１に対する動作電力の供給を中断する。これによって、メイン制御モジュール５１は再びウェイクアップ状態からスリープ状態に切り換えられるようになる。
【００７３】
一実施形態によるメイン制御モジュール５１は、ウェイクアップ状態からスリープ状態に切り換えられれば、通信スイッチング部４０ｂの送信スイッチ４１ｂ及び受信スイッチ４２ｂをターンオフさせることで、第１通信コネクタ３０ｂと制御部５０に含まれたメイン制御モジュール５１との間の電気的連結を遮断することができる。
【００７４】
一方、他の実施形態によるサブ制御モジュール５２は、メイン制御モジュール５１からの第１シャットダウン命令に応じてメイン制御モジュール５１に対する動作電力の供給を中断する前に、サブ制御モジュール５２に第２シャットダウン命令を伝送することができる。
【００７５】
他の実施形態によるメイン制御モジュール５１は、第２シャットダウン命令に応じてウェイクアップ状態からスリープ状態に切り換えられる前に、通信スイッチング部４０ｂの送信スイッチ４１ｂ及び受信スイッチ４２ｂをターンオフさせることで、第１通信コネクタ３０ｂと制御部５０に含まれたメイン制御モジュール５１との間の電気的連結を遮断することができる。
【００７６】
一方、さらに他の実施形態によるメイン制御モジュール５１は、ウェイクアップ状態で動作中に抵抗素子Ｒ１の電圧が臨界範囲から外れる場合、第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとが分離されたと判断して、一実施形態によるメイン制御モジュール５１とは異なって、サブ制御モジュール５２に第１シャットダウン命令を伝送せず、自らウェイクアップ状態からスリープ状態に切り換えるようになる。
【００７７】
さらに他の実施形態によるメイン制御モジュール５１は、ウェイクアップ状態からスリープ状態に切り換えられれば、通信スイッチング部４０ｂの送信スイッチ４１ｂ及び受信スイッチ４２ｂをターンオフさせることで、第１通信コネクタ３０ｂと制御部５０に含まれたメイン制御モジュール５１との間の電気的連結を遮断することができる。
【００７８】
次いで、図５を参照すれば、図４と異なって、抵抗素子Ｒ１の第２端はサブ制御モジュール５２及びメイン制御モジュール５１のうちサブ制御モジュール５２のみに電気的に連結される。すなわち、抵抗素子Ｒ１の第２端とメイン制御モジュール５１との間の電気的連結は省略され得る。この場合、スリープ状態からウェイクアップ状態に切り換えられて動作する方式は図４を参照して上述した方式と同じであるが、ウェイクアップ状態からスリープ状態に再切換する方式は図４と異なる。具体的に、サブ制御モジュール５２は、メイン制御モジュール５１がウェイクアップ状態で動作中に抵抗素子Ｒ１の電圧をモニタリングし、抵抗素子Ｒ１の電圧が臨界範囲から外れる場合、第１電力コネクタ３０ａと第２電力コネクタ１１０ａとが分離されたと判断して、メイン制御モジュール５１からの第１シャットダウン命令がなくてもメイン制御モジュール５１に対する動作電圧の供給を中断する。これによって、メイン制御モジュール５１は、自ら直接抵抗素子Ｒ１の電圧をモニタリングせず、サブ制御モジュール５２からの動作電圧の供給如何によってスリープ状態またはウェイクアップ状態で動作するようになる。
【００７９】
一方、図１または図３による制御部５０は、抵抗素子Ｒ１の電圧によって外部装置１００が充電器であるかそれともワイヤレス機器本体であるかを判断することができる。具体的に、充電器に含まれる抵抗素子Ｒ３の抵抗値をワイヤレス機器本体に含まれる抵抗素子Ｒ３の抵抗値と相異なるように設定すれば、充電器がバッテリーパック１０に結合された場合の抵抗素子Ｒ１の電圧はワイヤレス機器本体がバッテリーパック１０に結合された場合の抵抗素子Ｒ１の電圧とは異なるようになる。したがって、抵抗素子Ｒ１の電圧が臨界範囲内の第１値と第２値との間である場合、制御部５０はバッテリーパック１０が充電器に結合されたと判断して、充電スイッチ４１ａのＦＥＴはターンオン状態に、放電スイッチ４２ａのＦＥＴはターンオフ状態に制御することができる。一方、抵抗素子Ｒ１の電圧が臨界範囲内の第３値と第４値との間である場合、制御部５０はバッテリーパック１０がワイヤレス機器本体に結合されたと判断して、充電スイッチ４１ａのＦＥＴはターンオフ状態に、放電スイッチ４２ａのＦＥＴはターンオン状態に制御することができる。
【００８０】
上述した本発明の実施形態は、装置及び方法のみによって具現されるものではなく、本発明の実施形態の構成に対応する機能を実現するプログラムまたはそのプログラムが記録された記録媒体を通じても具現され得、このような具現は上述した実施形態の記載から当業者であれば容易に具現できるであろう。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１０  バッテリーパック
２０  バッテリーモジュール
３０ａ  第１電力コネクタ
３０ｂ  第１通信コネクタ
４０ａ  電力スイッチング部
４０ｂ  通信スイッチング部
４１ａ  充電スイッチ
４１ｂ  送信スイッチ
４２ａ  放電スイッチ
４２ｂ  受信スイッチ
５０  制御部
５１  メイン制御モジュール
５２  サブ制御モジュール
１００  外部装置
１１０ａ  第２電力コネクタ
１１０ｂ  第２通信コネクタ
１２０  保護キャパシタ
１３０  駆動回路
【図１】
2020511106.tif 000003
【図２】
2020511106.tif 000004
【図３】
2020511106.tif 000005
【図４】
2020511106.tif 000006
【図５】
2020511106.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月3日(2019.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
一方、他の実施形態によるサブ制御モジュール５２は、メイン制御モジュール５１からの第１シャットダウン命令に応じてメイン制御モジュール５１に対する動作電力の供給を中断する前に、メイン制御モジュール５１に第２シャットダウン命令を伝送することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子及び負極端子を有するバッテリーモジュールと、
前記正極端子に連結される第１電力端子、前記負極端子に連結される第２電力端子及び第１補助端子を有し、外部装置に含まれて前記バッテリーモジュールの電力の入力を受ける第２電力コネクタと結合または分離可能に構成された第１電力コネクタと、
前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとの結合如何を判断する制御部と、
前記外部装置と前記制御部との間に通信信号が入出力される第１通信コネクタと、
前記制御部と前記第１通信コネクタとの間に設けられる通信スイッチング部と、を含み、
前記制御部は、判断結果に応じて前記通信スイッチング部をターンオンまたはターンオフさせるように構成された、バッテリーパック。
【請求項２】
第１端が接地に電気的に連結され、第２端が前記第１補助端子に電気的に連結された第１抵抗素子をさらに含み、
前記制御部は、
前記第１抵抗素子の電圧が臨界範囲に含まれる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが結合されたと判断して動作電力を供給するサブ制御モジュールと、
前記サブ制御モジュールから前記動作電力が供給されれば、スリープ状態からウェイクアップ状態に切換するように構成されたメイン制御モジュールと、を含む、請求項１に記載のバッテリーパック。
【請求項３】
前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作すれば、前記通信スイッチング部をターンオンさせる、請求項２に記載のバッテリーパック。
【請求項４】
前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記ウェイクアップ状態から前記スリープ状態に切換する、請求項２又は３に記載のバッテリーパック。
【請求項５】
前記メイン制御モジュールは、前記スリープ状態で動作すれば、前記通信スイッチング部をターンオフさせる、請求項２から４のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項６】
前記メイン制御モジュールは、前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記サブ制御モジュールに第１シャットダウン命令を伝送し、
前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールからの前記第１シャットダウン命令に応じて、前記メイン制御モジュールに対する前記動作電力の供給を中断する、請求項２から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項７】
前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールがウェイクアップ状態の動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記メイン制御モジュールに第２シャットダウン命令を伝送し、
前記メイン制御モジュールは、前記サブ制御モジュールからの前記第２シャットダウン命令に応じて、前記ウェイクアップ状態から前記スリープ状態に切換する、請求項２から６のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【請求項８】
前記サブ制御モジュールは、前記メイン制御モジュールが前記ウェイクアップ状態で動作中に前記第１抵抗素子の電圧が前記臨界範囲から外れる場合、前記第１電力コネクタと前記第２電力コネクタとが分離されたと判断し、前記メイン制御モジュールに対する前記動作電力の供給を中断する、請求項２から５のいずれか一項に記載のバッテリーパック。
【国際調査報告】
2020511106.tif 000008
2020511106.tif 000009
2020511106.tif 000010
2020511106.tif 000011