KR100624942B1 - 배터리팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리팩에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 팩전원단의 인위적인 과전압, 역전압, 쇼트, 이상방전 등을 방지함으로써, 안전성 및 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 배터리팩을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 팩전원단에 병렬 연결된 베어셀과, 베어셀에 병렬로 연결되어 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 이를 소정 순서에 따라 제어 처리하는 보호회로부와, 팩전원단과 베어셀 사이에 직렬로 연결된 동시에, 보호회로부의 제어에 따라 베어셀의 충방전을 제어하는 충방전 스위치와, 팩전원단과 베어셀 사이에 직렬로 연결된 동시에, 팩전원단이 지정된 충전기 또는 외부세트에 연결된 상태에서만 온(on)되는 제어 스위치를 포함하는 배터리팩이 개시된다.
배터리팩, 과충전, 과방전, 스위치, 전계효과트랜지스터

Description

배터리팩{Battery pack}
도 1은 종래의 배터리팩을 도시한 회로도이다.
도 2는 종래 배터리팩의 과충전시 제어 상태를 도시한 회로도이다.
도 3은 종래 배터리팩의 과방전시 제어 상태를 도시한 회로도이다.
도 4는 본 발명에 의한 배터리팩을 도시한 회로도이다.
도 5는 본 발명에 의한 배터리팩의 작동 상태(오프 상태)를 도시한 간략 회로도이다.
도 6은 본 발명에 의한 배터리팩의 작동 상태(온 상태)를 도시한 간략 회로도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 본 발명에 의한 배터리팩
110; 베어셀 120; 보호회로부
130; 충방전 스위치 131; 충전 스위치
132; 방전 스위치 140; 제어 스위치
141; 제1스위치 142; 제2스위치
B+,B-; 베어셀의 양극 셀전원단, 음극 셀전원단
P+,P-; 배터리팩의 양극 팩전원단, 음극 팩전원단
PT; 보호단
R1,R2,R3,R4; 저항
C1,C2,C3,C4,C5,C6; 캐패시터
본 발명은 배터리팩에 관한 것으로서, 보다 상세히는 팩전원단의 인위적인 과전압, 역전압, 쇼트, 이상방전 등을 방지함으로써, 안전성 및 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 배터리팩에 관한 것이다.
일반적으로 배터리팩은 순수하게 충방전 동작만 하는 베어셀과, 상기 베어셀의 충방전 상태를 제어하는 보호회로로 이루어져 있다. 최근의 베어셀(예를 들면, 리튬 이온 전지)은 에너지 밀도가 높은 장점이 있지만, 그만큼 위험하기 때문에 과충전이나 과방전으로부터 소비자를 보호하기 위한 보호회로의 기능은 더욱 중요해지고 있다.
이러한 보호회로를 갖는 배터리팩을 도 1을 참조하여 그 구성 및 작용을 간단히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이 종래의 배터리팩(10')은 팩전원단(P+',P-')에 병렬로 연결되는 베어셀(11')과, 상기 베어셀(11')에 병렬로 연결되어 과충전 및 과방전 등을 감지하여 소정 순서에 따라 제어 처리하는 보호회로부(12')와, 상기 베어셀(11')의 일측과 팩전원단(P-')의 일측 사이에 직렬로 연결된 동시에, 상기 보호회로부(12') 의 제어를 받는 충방전 스위치(13')로 이루어져 있다.
여기서, 상기 팩전원단(P+',P-')에는 충전기 또는/및 외부 세트가 연결된다.
또한, 상기 충방전 스위치(13')는 충전을 제어하며 기생 다이오드(D1')를 갖는 충전 제어용 전계효과트랜지스터(13a'), 방전을 제어하며 기생 다이오드(D2')를 갖는 방전 제어용 전계효과트랜지스터(13b')로 이루어져 있고, 각각의 게이트는 상기 보호회로부(12')에 연결되어 있다.
더불어, 도면중 미설명 부호는 R1, R2는 정전기 방지용 저항이고, C1, C2, C3는 전원 변동 방지용 캐패시터이다.
이러한 구성을 하는 종래의 배터리팩은 팩전원단을 통하여 베어셀에 과충전이 이루어질 때, 도 2에 도시된 바와 같이 보호회로부가 충전 스위치를 오프시킴으로써, 과충전 상태가 정지되도록 한다. 또한, 팩전원단을 통하여 베어셀의 과방전이 이루어질 때, 도 3에 도시된 바와 같이 보호회로부가 방전 스위치를 오프시킴으로써, 과방전 상태가 정지되도록 한다.
그러나, 이러한 종래의 배터리팩은 지정된 충전기나 외부 세트에 연결된 상태에서 과충전이나 과방전을 어느 정도 효율적으로 방지하게 되지만, 배터리팩이 지정되지 않는 충전기, 외부 세트에 연결되거나, 또는 인위적으로 과충전, 과방전, 역충전, 팩전원단 쇼트, 이상 방전 등을 시킬 때는 상당히 위험해지는 문제가 있다. 예를 들어, 소비자가 인위적으로 팩전원단을 통하여 과충전을 시키거나, 역충전을 시키거나, 또는 쇼트를 시키거나 할 때는 보호회로부가 이를 신속히 감지하지 못할 뿐만 아니라, 충방전 스위치에 과부하가 걸려 보호회로부 및 충방전 스위치 등이 파손될 수 있다. 물론, 이러한 보호회로부 및 충방전 스위치가 실장된 회로기판 자체의 파손 현상도 일어날 수 있다.
이와 같은 보호회로부, 충방전 스위치 및 회로기판의 파손은 배터리팩이 과충전이나 과방전 등에 그대로 노출되도록 함으로써, 결국 배터리팩의 성능 저하는 물론, 누액, 발열, 연기, 발화, 파열 등의 각종 위험 상황을 초래하게 된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 팩전원단의 인위적인 과전압, 역전압, 쇼트, 이상방전 등을 방지함으로써, 안전성 및 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있는 배터리팩을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리팩은 팩전원단에 병렬 연결된 베어셀과, 상기 베어셀에 병렬로 연결되어 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 이를 소정 순서에 따라 제어 처리하는 보호회로부와, 상기 팩전원단과 베어셀 사이에 직렬로 연결된 동시에, 상기 보호회로부의 제어에 따라 상기 베어셀의 충방전을 제어하는 충방전 스위치와, 상기 팩전원단과 베어셀 사이에 직렬로 연결된 동시에, 팩전원단이 지정된 충전기 또는 외부세트에 연결된 상태에서만 온(on)되는 제어 스위치를 포함한다.
여기서, 상기 베어셀은 양극 셀전원단과 음극 셀전원단을 포함하고, 상기 팩전원단은 양극 팩전원단과 음극 팩전원단으로 이루어지며, 상기 충방전 스위치는 음극 셀전원단과 음극 팩전원단 사이에 연결되고, 상기 제어 스위치는 양극 셀전원단과 음극 팩전원단 사이에 연결될 수 있다.
또한, 상기 제어 스위치는 베어셀의 양극 셀전원단과 양극 팩전원단에 소스 및 드레인이 직렬 연결된 적어도 하나 이상의 전계효과트랜지스터와, 상기 전계효과트랜지스터의 게이트와 음극 팩전원단 사이에 접속된 제어용 캐패시터와, 상기 게이트와 제어용 캐패시터 사이에 연결되어, 배터리팩이 지정된 충전기 또는 외부 세트에 결합되었을 때 음극 팩전원단과 연결되는 보호단을 포함할 수 있다.
더불어, 상기 전계효과트랜지스터는 보호단이 개방되어 있을 경우에는 상기 제어용 캐패시터에 충전된 전압에 의해 게이트가 하이 상태를 유지하여 오프 상태가 되고, 상기 보호단이 음극 팩전원단에 연결되었을 때는 상기 제어용 캐패시터가 방전되어 게이트가 로우 상태를 유지하여 온 상태가 될 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명은 배터리팩이 미리 지정된 충전기 또는 외부세트에 접속되었을 때만 제어 스위치가 온되어 충방전이 가능한 상태가 된다.
따라서, 배터리팩이 지정되지 않은 충전기 또는 외부 세트에 접속되거나, 또는 인위적인 과충전, 역충전, 쇼트시에 충방전이 원천적으로 차단됨으로써, 더욱 안전하고 신뢰성이 높아지게 된다.
물론, 본 발명은 배터리팩이 지정된 충전기 또는 외부세트에 접속되었을 때 정상적으로 충방전 동작이 가능하도록 하며, 이에 따라 보호회로부 및 충방전 스위치가 충방전 상태를 제어하게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 배터리팩(100)을 도시한 회로도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 배터리팩(100)은 베어셀(110), 보호회로부(120), 충방전 스위치(130) 및 제어 스위치(140)를 포함한다.
먼저 베어셀(110)은 충방전이 가능한 통상의 이차전지이다. 예를 들면, 통상의 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 또는 그 등가물이 가능하지만, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다. 더욱이, 도면에서는 상기 베어셀(110)이 하나로 도시되어 있으나, 그 이상의 개수도 가능하며, 본 발명에서 상기 베어셀(110)의 개수를 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 베어셀(110)은 팩전원단(P+,P-)과 병렬로 연결되어 있다. 즉, 베어셀(110)의 양극 셀전원단(B+)은 팩전원단의 양극 팩전원단(P+)과 연결되고, 베어셀(110)의 음극 셀전원단(B-)은 팩전원단의 음극 팩전원단(P-)과 연결되어 있다.
상기 보호회로부(120)는 상기 베어셀(110)에 병렬로 연결되어 있다. 따라서, 이러한 보호회로부(120)는 상기 베어셀(110)의 충전 전압 및 방전 전압을 감지할 수 있으며, 상기 감지된 충방전 전압에 따라 소정 순서에 따라 제어 처리를 수행한다. 이러한 보호회로부(120)는 통상의 집적회로(Integrated Circuit) 또는 그 등가회로로 이루어질 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
이어서, 상기 충방전 스위치(130)는 상기 베어셀(110)과 팩전원단(P+,P-) 사이에 직렬로 연결되어 있다. 즉, 상기 충방전 스위치(130)는 상기 베어셀(110)의 음극 셀전원단(B-)과 팩전원단의 음극 팩전원단(P-) 사이에 연결되어 있다. 또한, 이러한 충방전 스위치(130)는 충전 상태를 제어하는 충전 스위치(131)와 방전 상태를 제어하는 방전 스위치(132)로 이루어질 수 있다. 더욱이, 상기 충전 스위치(131)는 기생 다이오드(D1)를 갖는 n채널 전계효과트랜지스터, 방전 스위치(132)는 역시 기생 다이오드(D2)를 갖는 n채널 전계효과트랜지스터일 수 있다. 물론, 상기 각 전계효과트랜지스터의 게이트는 보호회로부(120)의 CO 단자 및 DO 단자에 각각 연결되어 있으며, 따라서 보호회로부(120)로부터 출력되는 하이 또는 로우 신호에 의해 상기 각 전계효과트랜지스터의 온,오프 상태가 제어된다. 또한, 상기 충방전 스위치(130)의 양단에는 전원 변동을 방지하고 정전기 등으로부터 소자를 보호하기 위한 캐패시터(C1)가 병렬로 연결되어 있다.
한편, 상기 충방전 스위치(130)의 일단은 충방전 전류 감지용 저항(R1)을 경유하여 보호회로부(120)의 VM 단자에 연결되어 있다. 따라서, 보호회로부(120)는 VSS 단자와 VM 단자 사이에 인가되는 전압을 감지함으로써, 충방전 전류를 계산할 수 있게 된다. 즉, 충방전 전류 감지용 저항(R1)의 저항값은 이미 알고 있는 값이기 때문에, 저항(R1)에 인가되는 전압을 감지하여 전류를 계산하게 된다. 더불어, 상기 베어셀(110)에는 병렬로 정전기 방지용 저항(R2) 및 전원 변동 방지용 캐패시터(C2)가 연결되어 있고, 상기 정전기 방지용 저항(R2) 및 전원 변동 방지용 캐패시터(C2) 사이에는 보호회로부(120)의 VDD 단자가 연결되어 있다. 따라서, 상기 보 호회로부(120)는 VDD 단자와 VSS 단자를 이용하여 베어셀(110)의 충방전 전압을 감지할 수 있게 된다.
물론, 이러한 보호회로부(120)는 상기 VDD 단자와 VSS 단자로부터 얻어진 충방전 전압 및 VSS 단자와 VM 단자로부터 얻어진 충방전 전류를 기준값과 비교하여 소정 제어처리를 할 수 있도록 비교기를 내장하고 있다.
상기 제어 스위치(140)는 상기 베어셀(110)과 팩전원단(P+,P-) 사이에 직렬로 연결되어 있다. 즉, 상기 제어 스위치(140)는 베어셀(110)의 양극 셀전원단(B+) 및 팩전원단의 양극 팩전원단(P+) 사이에 직렬로 연결되어 있다. 또한, 이러한 제어 스위치(140)는 제1제어 스위치(141) 및 제2제어 스위치(142)가 직렬로 연결될 수 있다. 다른말로 하면, 상기 제어 스위치(140)는 적어도 하나 이상의 전계효과트랜지스터가 직렬로 연결된 것일 수 있다. 실제로 도면에서는 두 개의 p 채널 전계효과트랜지스터가 직렬로 연결된 상태를 한다. 상기 전계효과트랜지스터는 게이트가 정전기 방지용 저항(R3) 및 제어용 캐패시터(C3)를 경유하여 충방전 스위치(130)와 음극 팩전원단(P-)의 사이에 연결되어 있다.
여기서, 상기 제어 스위치(140)는 양단에 전원 변동 및 정전기 방지를 위해 캐패시터(C4)가 병렬로 연결되어 있고, 또한 상기 저항(R3) 및 캐패시터(C3) 사이와 양극 팩전원단(P+) 사이에도 전원 변동 및 정전기 방지를 위해 캐패시터(C5)가 연결되어 있다. 더욱이, 상기 두 개의 전계효과트랜지스터 사이와 공통 게이트 사이에도 전원 변동 및 정전기 방지를 위해 저항(R4) 및 캐패시터(C6)가 연결되어 있다.
한편, 상기 저항(R3) 및 캐패시터(C3) 사이 또는 캐패시터(C5) 및 저항(R3) 사이에는 보호단(PT)이 더 연결되어 있다. 이러한 보호단(PT)은 미리 지정된 충전기 또는 외부 세트에 접속되었을 때 상기 음극 팩전원단(P-)과 전기적으로 접속된다. 즉, 상기 보호단(PT)은 그라운드 상태가 됨으로써, 상기 제어 스위치(140)의 게이트(즉, 전계효과트랜지스터의 게이트)에 로우 신호를 인가하게 되고, 이에 따라 상기 제어 스위치(140)는 온 상태가 된다. 물론, 상기 보호단(PT)이 개방된 상태(즉, 배터리팩(100)이 지정되지 않은 충전기, 외부 세트에 연결되거나, 또는 충전기, 외부 세트로부터 분리된 상태)일 때는 상기 캐패시터(C3)의 충전 전압에 의해 상기 제어 스위치(140)의 게이트에 하이 신호가 인가됨으로써, 제어 스위치(140)가 오프된 상태가 된다. 따라서, 이러한 상태에 상기 팩전원단(P+,P-)에 과충전, 역충전, 또는 쇼트 등을 수행한다고 해도 베어셀(110)의 전원은 팩전원단(P+,P-)으로 공급되지 않게 되고, 이에 따라 배터리팩(100)의 안전성 및 신뢰성이 증가하게 된다.
더불어, 여기서는 상기 보호단(PT)을 직접 음극 팩전원단(P-)에 기계적으로 접촉하는 구성으로 설명하였으나, 이러한 구성 외에 바이폴라 트랜지스터 또는 전계효과트랜지스터 등에 의해 전기적으로 연결되도록 하는 구성도 가능하다.
더욱이, 여기서는 상기 제어 스위치(140)가 보호단(PT)이 음극 팩전원단(P-)에 접촉하여만 온 상태가 되는 구성으로 설명하였으나, 이러한 구성 외에 충전기 또는 외부 세트에 별도의 전자 회로를 구성하고, 이것이 상기 제어 스위치를 직접 온,오프시키는 구성도 가능하다.
이러한 구성을 하는 본 발명에 의한 배터리팩(100)의 작동을 도 4와 함께 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 배터리팩(100)의 보호단(PT)이 개방된 경우의 작동을 설명한다. 즉, 배터리팩(100)의 보호단(PT)이 미리 지정된 충전기 또는 외부 세트에 결합되지 않거나, 또는 지정되지 않은 충전기 또는 외부 세트에 결합된 상태이다. 여기서, 배터리팩(100)이 지정된 충전기 또는 외부 세트에 결합되었다는 의미는 보호단(PT)과 음극 팩전원단(P-)이 서로 접속된 구성을 의미하지만, 그 이외의 경우에 있어서는 상기 보호단(PT)과 음극 팩전원단(P-)이 모두 분리된 구성을 의미한다.
이와 같이 보호단(PT)이 개방된 경우에는 제어용 캐패시터(C3)가 베어셀(110)의 전압에 의해 충전된다. 즉, 제어 스위치(140)중 제2제어 스위치(142)(즉, 전계효과트랜지스터)에 형성된 기생 다이오드(D3)를 통해 상기 제어용 캐패시터(C3)의 일측에 양극 전압이 인가되고, 베어셀(110)의 음극 셀전원단(B-) 및 충방전 스위치(130)를 통해 상기 제어용 캐패시터(C3)의 타측에 음극 전압이 인가됨으로써, 상기 제어용 캐패시터(C3)는 소정 전압으로 충전된다. 이에 따라, 제어 스위치(140)의 게이트(즉, 전계효과트랜지스터의 게이트)에는 하이 전압이 인가됨으로써, 오프상태가 된다. 즉, p채널형 전계효과트랜지스터의 게이트에 하이 전압이 인가됨으로써, 오프상태가 된다.
따라서, 이러한 상태에서 팩전원단(P+,P-)에 과충전, 과방전, 쇼트 등의 상 태가 수행된다고 해도, 베어셀(110)과 양극 팩전원단(P+)은 개방된 상태이기 때문에, 상기 베어셀(110)에는 어떠한 영향도 없다. 또한, 제어 스위치(140)에 구비된 기생 다이오드(D3,D4) 역시 캐소드가 서로 마주 보며 결선된 상태이므로 다이오드(D3,D4)를 통한 전류 흐름도 없다.
한편, 배터리팩(100)의 보호단(PT)이 음극 팩전원단(P-)에 접속된 경우의 작동을 설명한다. 즉, 배터리팩(100)의 보호단(PT)이 미리 지정된 충전기 또는 외부 세트에 결합됨으로써, 상기 충전기 또는 외부 세트의 내부에서 상기 보호단(PT)과 음극 팩전원단(P-)이 기계적으로 또는 회로적으로 서로 접속된 상태를 의미한다.
이와 같이 보호단(PT)이 음극 팩전원단(P-)에 접속된 경우에는 제어용 캐패시터(C3)가 방전된다. 이에 따라, 제어 스위치(140)의 게이트(즉, 전계효과트랜지스터의 게이트)에는 로우 전압이 인가됨으로써, 온상태가 된다. 즉, p채널형 전계효과트랜지스터의 게이트에 로우 전압이 인가됨으로써, 온 상태가 된다.
따라서, 이러한 상태에서 충전시 양극 팩전원단(P+), 제어 스위치(140), 베어셀(110), 충방전 스위치(130) 및 음극 팩전원단(P-)으로 전류가 흐르고, 방전시 베어셀(110), 제어 스위치(140), 양극 팩전원단(P+), 음극 팩전원단(P-) 및 충방전 스위치(130)로 전류가 흐른다. 즉, 베어셀(110)이 정상적으로 충방전하게 된다.
한편, 이와 같이 제어 스위치(140)가 온된 상태에서 베어셀(110)의 과충방전 제어 상태를 설명하면 다음과 같다.
먼저 과충전 전압시에 보호회로부(120)는 베어셀(110)에 병렬로 연결된 VDD 단자 및 VSS 단자를 이용하여 베어셀(110)의 과충전 전압을 감지하게 된다. 이와 같이 베어셀(110)의 과충전 전압 상태가 되면, 보호회로부(120)는 충방전 스위치(130)중 충전 스위치(131)(즉, 전계효과트랜지스터)의 게이트에 로우 신호를 인가하여 오프시킴으로써, 과충전 상태가 정지되도록 한다. 또한, 과충전 전류시에 보호회로부(120)는 충방전 스위치(130)에 저항(R1)을 경유하여 연결된 VM 단자 및 VSS 단자를 이용하여 과충전 전류를 감지하게 된다. 물론, 이와 같이 과충전 전류 상태가 되면, 보호회로부(120)는 충방전 스위치(130)중 충전 스위치(131)의 게이트에 로우 신호를 인가하여 오프시킴으로서, 과충전 전류 상태가 정지되도록 한다.
물론, 이러한 과충전 상태에서 방전 상태가 될 경우(즉, 팩전원단(P+,P-)에 외부 세트가 연결된 경우)에는 충전 스위치(131)에 기생 다이오드(D1)가 형성되어 있기 때문에 정상적인 방전이 가능하다.
이어서, 과방전 전압시에 보호회로부(120)는 베어셀(110)에 병렬로 연결된 VDD 단자 및 VSS 단자를 이용하여 베어셀(110)의 과방전 전압을 감지하게 된다. 이와 같이 베어셀(110)이 과방전 전압 상태가 되면, 보호회로부(120)는 충방전 스위치(130)중 방전 스위치(132)(즉, 전계효과트랜지스터)의 게이트에 로우 신호를 인가하여 오프시킴으로써, 과방전 상태가 정지되도록 한다. 또한, 과방전 전류시(또는 외부 쇼트)에 보호회로부(120)는 충방전 스위치(130)에 저항(R1)을 경유하여 연결된 VM 단자 및 VSS 단자를 이용하여 과방전 전류를 감지하게 된다. 물론, 이와 같이 과방전 전류 상태가 되면, 보호회로부(120)는 충방전 스위치(130)중 방전 스위치(132)의 게이트에 로우 신호를 인가하여 오프시킴으로서, 과방전 상태가 정지되도록 한다.
물론, 이러한 과방전 상태에서 충전 상태가 될 경우(즉, 팩전원단(P+,P-)에 충전기가 연결된 경우)에는 방전 스위치(132)에 기생 다이오드(D2)가 형성되어 있기 때문에 정상적인 충전이 가능하다.
상기와 같이 하여 본 발명은 배터리팩이 미리 지정된 충전기 또는 외부세트에 접속되었을 때만 제어 스위치가 온되어 충방전이 가능한 상태가 된다.
따라서, 배터리팩이 지정되지 않은 충전기 또는 외부 세트에 접속되거나, 또는 인위적인 과충전, 역충전, 쇼트시에 베어셀의 충방전이 원천적으로 차단됨으로써, 더욱 안전하고 신뢰성이 높아지게 된다.
물론, 본 발명은 배터리팩이 지정된 충전기 또는 외부세트에 접속되었을 때 정상적으로 충방전 동작이 가능하도록 하며, 이에 따라 보호회로부 및 충방전 스위치가 충방전 상태를 제어하게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (14)

  1. 팩전원단에 병렬 연결된 베어셀과, 상기 베어셀에 병렬로 연결되어 충방전 전압 및 전류를 감지하고, 이를 소정 순서에 따라 제어 처리하는 보호회로부와, 상기 팩전원단과 베어셀 사이에 직렬로 연결된 동시에, 상기 보호회로부의 제어에 따라 상기 베어셀의 충방전을 제어하는 충방전 스위치와, 상기 팩전원단과 베어셀 사이에 직렬로 연결된 동시에, 팩전원단이 지정된 충전기 또는 외부세트에 연결된 상태에서만 온(on)되는 제어 스위치를 포함하고,
    상기 제어 스위치는 베어셀의 양극 셀전원단과 양극 팩전원단에 소스 및 드레인이 직렬 연결된 적어도 하나의 전계효과트랜지스터와, 상기 전계효과트랜지스터의 게이트와 음극 팩전원단 사이에 접속된 제어용 캐패시터와, 상기 게이트와 제어용 캐패시터 사이에 연결되어, 배터리팩이 지정된 충전기 또는 외부 세트에 결합되었을 때 음극 팩전원단과 연결되는 보호단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베어셀은 양극 셀전원단과 음극 셀전원단을 포함하고, 상기 팩전원단은 양극 팩전원단과 음극 팩전원단으로 이루어지며, 상기 충방전 스위치는 음극 셀전원단과 음극 팩전원단 사이에 연결되고, 상기 제어 스위치는 양극 셀전원단과 양극 팩전원단 사이에 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 충방전 스위치는 과충전시 오프되며 기생 다이오드를 갖는 충전 제어용 전계효과트랜지스터와, 과방전시 오프되며 기생 다이오드를 갖는 방전 제어용 전계효과트랜지스터로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서 상기 제어 스위치는 기생 다이오드를 갖는 적어도 하나의 전계효과트랜지스터인 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 보호단은 충전기 또는 외부 세트 내부에서 전기적으로 음극 팩전원단에 접속됨을 특징으로 하는 배터리팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전계효과트랜지스터는 보호단이 개방되어 있을 경우에는 상기 제어용 캐패시터에 충전된 전압에 의해 게이트가 하이 상태를 유지하여 오프 상태가 되고,
    상기 보호단이 음극 팩전원단에 연결되었을 때는 상기 제어용 캐패시터가 방전되어 게이트가 로우 상태를 유지하여 온 상태가 됨을 특징으로 하는 배터리팩.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전계효과트랜지스터의 소스 및 드레인 사이에는 전원 변동 방지용 캐패시터가 더 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 전계효과트랜지스터의 드레인과 보호단 사이에는 전원 변동 방지용 캐패시터가 더 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 전계효과트랜지스터의 게이트와 제어용 캐패시터 사이에는 정전기 방지용 저항이 더 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 보호회로부의 일단은 충방전 스위치의 일측에 연결되고, 보호회로부의 타단은 과전류 검출용 저항을 통하여 충방전 스위치의 타측에 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 베어셀의 양극 셀전원단과 음극 셀전원단 사이에는 정전기 방지용 저항 및 전원 변동 방지용 캐패시터가 연결되어 있고, 상기 정전기 방지용 저항과 전원 변동 방지용 캐패시터 사이에는 베어셀의 전압 검출을 위해 보 호회로부의 일측이 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 충방전 스위치의 양단에는 전원 변동 방지용 캐패시터가 더 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8698459B2 (en) 2010-11-22 2014-04-15 Samsung Sdi, Co., Ltd. Battery pack and method of controlling the same
WO2017030320A1 (ko) * 2015-08-20 2017-02-23 주식회사 아이티엠반도체 배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100943576B1 (ko) 2007-10-30 2010-02-23 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩
KR102519118B1 (ko) 2016-02-24 2023-04-05 삼성에스디아이 주식회사 배터리 보호 회로
KR102501273B1 (ko) 2020-08-31 2023-02-16 삼성에스디아이 주식회사 배터리 보호 회로 및 이를 포함하는 배터리 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05135804A (ja) * 1991-11-08 1993-06-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池パツク
US5945803A (en) 1998-06-09 1999-08-31 Black & Decker Inc. Apparatus for determining battery pack temperature and identity
JP2001283934A (ja) 2000-03-29 2001-10-12 Canon Inc 電池パック識別装置及び電池パック
JP2002330546A (ja) 2001-05-08 2002-11-15 Nec Tokin Tochigi Ltd 電池パック
JP2002374630A (ja) * 2001-06-13 2002-12-26 Nec Tokin Tochigi Ltd 電池パック

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05135804A (ja) * 1991-11-08 1993-06-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池パツク
US5945803A (en) 1998-06-09 1999-08-31 Black & Decker Inc. Apparatus for determining battery pack temperature and identity
JP2001283934A (ja) 2000-03-29 2001-10-12 Canon Inc 電池パック識別装置及び電池パック
JP2002330546A (ja) 2001-05-08 2002-11-15 Nec Tokin Tochigi Ltd 電池パック
JP2002374630A (ja) * 2001-06-13 2002-12-26 Nec Tokin Tochigi Ltd 電池パック

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
05945803
14374630

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8698459B2 (en) 2010-11-22 2014-04-15 Samsung Sdi, Co., Ltd. Battery pack and method of controlling the same
WO2017030320A1 (ko) * 2015-08-20 2017-02-23 주식회사 아이티엠반도체 배터리 보호회로 모듈, 및 이를 포함하는 배터리 팩

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