KR100728812B1 - Chip for protecting battery and method of manufacturing the same and battery pack having the chip - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지 보호 칩, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 제 1 및 제 2 외부 전극 단자와, 제어 전압에 따라 동작하여 상기 제 1 외부 전극 단자와 상기 제 2 외부 전극 단자 간을 도통하는 스위치부와, 온도에 따라 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자 사이의 전압을 분배하여 상기 제어전압을 생성하는 제어전압 생성부 및 상기 스위치부와 상기 제어전압 생성부를 패키징하는 몸체부를 포함하는 전지 보호 칩 및 이의 제조 방법을 제공하고, 전지 보호 칩을 포함하는 전지 팩을 제공한다. 이와 같이 온도를 감지할 수 있는 온도 센서와, 소정의 전압 변화에 따라 구동하는 스위칭 소자를 포함하는 간단한 제어 모듈을 원칩화하여 생산단가를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 과충전을 방지하고, 과전류를 제어하고, 열적안정성을 확보할 수 있고, 다수의 전지 보호 회로 칩 간의 특성 편차를 일정 범위내로 조절할 수 있어 대량생산이 가능하고, 전지 보호 회로 칩의 오동작 및 불량발생을 방지할 수 있다. The present invention relates to a battery protection chip, a method for manufacturing the same, and a battery pack including the same, wherein the first and second external electrode terminals are operated according to a control voltage, and the first external electrode terminal and the second external electrode terminal are operated. A switch unit for conducting the control unit, a control voltage generation unit for generating the control voltage by distributing a voltage between the first and second external electrode terminals according to a temperature, and a body unit for packaging the switch unit and the control voltage generation unit. It provides a battery protection chip and a manufacturing method thereof, and provides a battery pack comprising a battery protection chip. In this way, a simple control module including a temperature sensor capable of sensing temperature and a switching element driven according to a predetermined voltage can not only drastically reduce production costs, but also prevent overcharge and control overcurrent. In addition, the thermal stability can be ensured, and the characteristic variation between the plurality of battery protection circuit chips can be adjusted within a predetermined range, thereby enabling mass production, and the malfunction and failure of the battery protection circuit chip can be prevented.
전지, 배터리, 스위칭 소자, 전압 분배, 트랜지스터, NTC, PTC, 칩 Cell, Battery, Switching Element, Voltage Distribution, Transistor, NTC, PTC, Chip
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지 팩의 개념도.1 is a conceptual diagram of a battery pack according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 제 1 실시예에 따른 전지 보호 칩의 개념도. 2 is a conceptual diagram of a battery protection chip according to a first embodiment.
도 3 내지 도 5는 본 실시예에 따른 전지 보호 칩의 제조 공정도.3 to 5 are manufacturing process diagrams of the battery protection chip according to the present embodiment.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지 팩의 개념도. 6 is a conceptual diagram of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전지 팩의 개념도. 7 is a conceptual diagram of a battery pack according to a third embodiment of the present invention.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 전지팩의 제 4 실시예를 설명하기 위한 개념도.8A and 8B are conceptual views illustrating a fourth embodiment of the battery pack of the present invention.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 전지팩의 제 5 실시예를 설명하기 위한 개념도.9A and 9B are conceptual views illustrating a fifth embodiment of the battery pack of the present invention.
도 10은 본 발명의 전지팩의 제 6 실시예를 설명하기 위한 개념도.10 is a conceptual view illustrating a sixth embodiment of the battery pack of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 전지 본체 100 : 전지팩10: battery body 100: battery pack
200 : 전지 보호 칩 210, 220 : 외부 전극 단자200:
230 : 스위치부 240 : 제어전압 생성부230: switch unit 240: control voltage generation unit
250 : 몸체부250: body part
본 발명은 전지 보호 칩, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지팩에 관한 것으로, 전지 보호를 위한 회로 소자를 원 칩화(One chip) 하여 회로 소자의 오작동 또는 불량을 방지할 수 있고, 전지의 모든 사용조건에서 과충전, 과전류를 보호할 수 있고, 열안정성을 확보할 수 있는 안정장치를 갖는 전지 보호 칩에 관한 것이다. The present invention relates to a battery protection chip, a method of manufacturing the same, and a battery pack including the same. One-chip circuit elements for battery protection can be prevented from malfunctioning or failure of circuit elements by using one chip. The present invention relates to a battery protection chip having a stabilizer capable of protecting overcharge and overcurrent under conditions, and ensuring thermal stability.
일반적으로 배터리는 양과 음의 전극판과 전해액으로 구성되어 있어, 화학작용에 의해 직류기전력을 발생시켜 전원으로 사용할 수 있는 장치를 지칭하는 것으로, 내부에 들어 있는 화학물질의 화학에너지를 전기 화학적 산화-환원반응에 의해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. Generally, a battery is composed of a positive and negative electrode plate and an electrolyte, and refers to a device that generates a direct current electromotive force by a chemical reaction and can be used as a power source. It is a device that converts into electrical energy by reduction reaction.
이러한 전지는 사용한 후 재충전이 불가능한 1차 전지와 전압이 사용구간 이하로 떨어질 경우 재충전하여 다시 사용이 가능한 2차 전지로 나누어진다. These batteries are divided into primary batteries that cannot be recharged after use and secondary batteries that can be recharged and reused when the voltage drops below the service interval.
상술한 전지의 동작을 살펴보면, 전지의 음극은 보통 전자를 내어주고 자신은 산화되는 물질이 사용되고 양극은 전자를 받아 자신은 환원되는 물질이 사용된다. 전지가 외부 기기, 예를 들면, 전등, 전자기구와 연결되어 작동할 때, 즉 전지 의 방전 반응이 진행될 때, 두 전극은 각각 전기 화학적으로 다른 상태로의 변화를 일으킨다. 이때 전기적 회로는 음극과 양극 방향으로의 네커티브 이온과 포지티브 이온의 물질 이동에 의해 전해질 내부에서 완성된다. Looking at the operation of the battery described above, the negative electrode of the battery is usually used to give electrons and the material is oxidized itself, the positive electrode receives the electrons are used to reduce the material itself. When the battery is operated in connection with an external device such as a light or an electronic device, that is, when the discharge reaction of the battery proceeds, the two electrodes each change to an electrochemically different state. At this time, the electrical circuit is completed in the electrolyte by the mass transfer of negative ions and positive ions toward the cathode and the anode.
1차 전지는 이와 반대 반응이 일어날 수 없어 충전이 불가능한 전지이며 2차 전지는 충전이 진행되어 전지 본래의 화학적 상태로 돌아 갈 수 있는 전지이다. The primary battery is a battery that cannot be charged because the opposite reaction cannot occur. The secondary battery is a battery that can be charged to return to its original chemical state.
따라서, 2차 전지는 재사용이 가능하며 소형의 사이즈로 제작이 용이하며 무게 또한 경량으로 매우 많은 장점을 갖는 반면, 과충전될 경우 양극에서 산소 가스가 발생하고 음극에서는 리튬 금속이 석출되며 전해액이 가스로 분해될 수 있으며, 이 같은 반응이 지속될 경우 폭발 또는 화재의 위험이 크다. 특히 이러한 2차 전지로 사용되는 리튬전지(리튬 이온 전지와 리튬 폴리머 전지)를 이루는 불안정한 재료로 인해 외부의 기계적 충격, 열적 환경 변화, 전기적인 접속 등에 의해 전지 내부의 온도가 급속히 상승하여 전지의 팽창 및 폭발 등이 발생한다. Therefore, the secondary battery is reusable, easy to manufacture in a small size, and has a lot of advantages in weight and light weight, while when overcharged, oxygen gas is generated at the positive electrode, lithium metal is precipitated at the negative electrode, and the electrolyte is a gas. It may decompose, and if this reaction continues, there is a high risk of explosion or fire. In particular, due to the unstable materials forming the lithium battery (lithium ion battery and lithium polymer battery) used as the secondary battery, the internal temperature of the battery rapidly rises due to external mechanical shock, thermal environment change, electrical connection, and the like, thereby expanding the battery. And explosions and the like.
이에 이러한 위험을 방지하기 위해 대부분의 2차 전지에서 PCM(Protection Circuit Module)과 같은 보호회로가 사용된다. In order to prevent such a risk, a protection circuit such as a protection circuit module (PCM) is used in most secondary batteries.
PCM은 배터리에서 충전시 과전류 보호, 과충전 보호, 과방전 보호, 단락 보호의 기능을 수행한다. 이를 위해 PCM은 IC 또는 패키징된 FET 등의 능동소자와 저항, 커패시터와 같은 수동소자로 이루어져있다. The PCM performs overcurrent protection, overcharge protection, overdischarge protection, and short-circuit protection when charging from a battery. For this purpose, PCM consists of active devices such as ICs or packaged FETs and passive devices such as resistors and capacitors.
이러한 PCM에 관해서는 국내 등록특허공보 제10-301346호, 공개특허공보 제10-2004-13354호 및 등록특허공보 제10-422758호에 개시되어 있다. 등록특허공보 제10-301346호에서는 IC회로를 이용한 PCM을 통해 2차 전지를 보호하고 있지만, IC 회로의 단가가 비싸고 회로가 복잡해지는 문제가 내재되어 있다. 또한, 공개특허공보 제10-2004-13354호에서는 다수의 감지 센서와 방전부를 이용한 PCM을 통해 2차 전지를 보호하고 있다. 즉, 전압 센서 또는 온도 센서로부터 입력된 값을 제어부에서 판단하여 보호회로부 및 충전/방전부를 제어한다. 하지만, 전압센서, 온도센서들에 의해 그 단가가 비싸고, 센서의 값을 판단하여 방전부를 통해 과도 전류를 방전하여야 하기 때문에 그 회로가 매우 복잡해진다. 또한, 이를 실제로 구현할 경우는 전체 전지의 단가를 상승시키게 되는 요인이 된다. Such PCM is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-301346, Korean Patent Publication No. 10-2004-13354, and Patent Publication No. 10-422758. In Patent Publication No. 10-301346, a secondary battery is protected through a PCM using an IC circuit. However, there is a problem that an IC circuit is expensive and a circuit is complicated. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-13354 protects a secondary battery through a PCM using a plurality of sensing sensors and discharge units. That is, the control unit determines the value input from the voltage sensor or the temperature sensor in the control unit and controls the protection circuit unit and the charge / discharge unit. However, the circuit becomes very complicated because the cost is high by the voltage sensor and the temperature sensor, and the transient current must be discharged through the discharge unit by determining the value of the sensor. In addition, the actual implementation of this is a factor that increases the unit cost of the entire battery.
또한, 등록 특허공보 제10-422758호에서는 NTC소자에 과전류 차단 소자 또는 PTC소자가 직렬로 접속된 온도 감지 장치를 통해 NTC소자에 과전류가 흘러드는 것을 차단하여 NTC소자의 소실을 방지하고 있다. 이는 NTC소자가 접속된 온도 감지 단자와 핫측단자와의 접속시 NTC소자를 보호하기 위함을 그 목적으로 할 뿐, 온도 감지 장치를 직접 이용하여 2차 전지를 제어할 수 없다. 따라서, NTC의 변화를 검출하고, 이에 따라 2차 전지를 보호하기 위해서는 별도의 FET와 조절기 IC가 필수적이다. 하지만, 앞서 언급하였듯이 외부의 NTC를 통해 감지된 온도를 조절기 IC와 FET를 이용하여 제어하기 위해서는 회로 구성이 복잡해지고, 이차 전지의 단가를 상승시키는 요인이 된다. In addition, Patent Publication No. 10-422758 prevents the loss of the NTC element by blocking an overcurrent flowing into the NTC element through a temperature sensing device in which an overcurrent blocking element or a PTC element is connected in series to the NTC element. This is only for the purpose of protecting the NTC element when the temperature sensing terminal and the hot side terminal to which the NTC element is connected are not able to control the secondary battery directly using the temperature sensing device. Therefore, separate FETs and regulator ICs are essential to detect changes in NTC and thus protect secondary batteries. However, as mentioned above, in order to control the temperature sensed through the external NTC by using a regulator IC and a FET, the circuit configuration becomes complicated and the cost of the secondary battery increases.
이뿐만 아니라, 종래의 PCM을 구성하는 소자들은 자체 소모전류가 크고, 전지의 누설전류와 합산되어 OCV(Open Circuit Voltage)를 낮추는 원인이 된다. 또한, PCM 자체 소모 전력에 의해 전지의 사용시간을 단축시키는 문제가 발생한다. 또한, PCM은 전지의 충전시 과충전 제어, 과전류 도입 제어 등의 역할로 전지의 안 정성을 확보하고 있지만, 충전 조건을 제외한 일반 사용조건에서는 전지의 안정성을 보장하기 어려운 문제가 있다. In addition, the devices constituting the conventional PCM have a large self-consumption current and are summed with the leakage current of the battery, causing a decrease in the open circuit voltage (OCV). In addition, a problem of shortening the battery usage time occurs due to power consumption of the PCM itself. In addition, PCM secures the stability of the battery by the role of overcharge control, overcurrent introduction control, etc. during the charging of the battery, but there is a problem that it is difficult to ensure the stability of the battery under normal use conditions except the charging conditions.
또한, 상기의 PCM은 앞서 언급한 바와 같이 능동소자와 수동소자를 이용하여 제작된 회로이기 때문에 개개의 소자의 특성 편차에 의해 회로 전체의 특성이 변화하게 되는 문제가 발생한다. 즉, 예를 들어 패키징된 트랜지스터의 경우 그동작 전압이 트랜지스터마다 다르게 나타난다. 심지어 동일한 웨이퍼에서 제작한 후, 패키징된 트랜지스터들의 경우에도 그 동작 전압에 있어서 미세한 차이가 발생하고 있으며, NTC의 경우도 온도에 따른 저항값의 변화가 각각의 소자에 따라 다르게 나타난다. 따라서, 이와 같은 회로 소자들을 이용하여 다수의 PCM 회로를 제작하고, 이를 전지 보호를 위해 장착하였을 경우, 회로 소자의 개별적인 편차에 의해 PCM 회로들 간의 특성 편차가 발생한다. 이로인해 일부 PCM 회로가 목적하는 조건에서 동작하지 않게 되어 전지의 사용시간과, 전지의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 전지의 팽창 또는 폭발을 방지하지 못하는 문제가 발생한다. In addition, since the PCM is a circuit manufactured by using an active element and a passive element, as described above, a problem arises in that the characteristic of the entire circuit changes due to the characteristic variation of individual elements. That is, for example, in the case of a packaged transistor, its operating voltage is different for each transistor. Even after fabricating on the same wafer, there is a slight difference in the operating voltage of the packaged transistors, and in the case of NTC, the change in resistance value with temperature is different for each device. Therefore, when a plurality of PCM circuits are manufactured using such circuit elements and mounted for battery protection, characteristic variations between PCM circuits occur due to individual variations of circuit elements. As a result, some PCM circuits do not operate under the desired conditions, resulting in a problem of not only deteriorating battery usage time and battery performance but also preventing expansion or explosion of the battery.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 온도를 감지할 수 있는 온도 센서와, 소정의 전압 변화에 따라 구동하는 스위칭 소자를 포함하는 간단한 제어 모듈을 원칩화하여 생산단가를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 과충전을 방지하고, 과전류를 제어하고, 열적안정성을 확보할 수 있고, 다수의 제어 모듈간의 특성 편차를 일정 범위 내로 조절할 수 있어 대량생산이 가능하고, 제어모듈 의 오동작 및 불량발생을 방지할 수 있는 전지 보호 칩, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 전지팩을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. Therefore, in order to solve the above problems, the production cost can be drastically reduced by one-chip simple control module including a temperature sensor capable of sensing temperature and a switching element driven according to a predetermined voltage change. In addition, it is possible to prevent overcharge, to control overcurrent, to ensure thermal stability, and to control the variation of characteristics among a plurality of control modules within a certain range, thereby enabling mass production, and to prevent malfunction and failure of the control module. It is an object of the present invention to provide a battery protection chip, a method of manufacturing the same, and a battery pack including the same.
본 발명에 따른 제 1 및 제 2 외부 전극 단자와, 제어 전압에 따라 동작하여 상기 제 1 외부 전극 단자와 상기 제 2 외부 전극 단자 간을 도통하는 스위치부와, 온도에 따라 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자 사이의 전압을 분배하여 상기 제어전압을 생성하는 제어전압 생성부 및 상기 스위치부와 상기 제어전압 생성부를 패키징하는 몸체부를 포함하는 전지 보호 칩을 제공한다. A first and a second external electrode terminal according to the present invention, a switch unit operating according to a control voltage to conduct between the first external electrode terminal and the second external electrode terminal, and the first and second according to temperature It provides a battery protection chip comprising a control voltage generation unit for generating the control voltage by distributing the voltage between the external electrode terminal and a body portion for packaging the switch unit and the control voltage generation unit.
여기서, 상기 스위치부는, 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자에 각기 콜렉트 단자와 에미터 단자가 접속되고, 상기 제어 전압에 따라 동작하는 트랜지스터를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제 1 외부 전극 단자와 콜렉트 단자 또는 상기 제 2 외부 전극 단자와 에미터 단자 사이에 접속된 저항을 더 포함하고, 상기 저항은 상기 제 1 외부 전극 단자 또는 상기 제 2 외부 전극 단자에 접속되어 있는 것이 바람직하다. Here, the switch unit preferably includes a transistor connected to the first and second external electrode terminals, respectively, and having a collector terminal and an emitter terminal, the transistor being operated according to the control voltage. The resistor further includes a resistor connected between the first external electrode terminal and the collector terminal or between the second external electrode terminal and the emitter terminal, and the resistor is connected to the first external electrode terminal or the second external electrode terminal. It is preferable that it is done.
한편, 상기 제어 전압 생성부는, 상기 제 1 외부 전극 단자와 제어전압 노드 사이에 접속된 제 1 전압 분배 수단 및 상기 제 2 외부 전극 단자와 상기 제어전압 노드 사이에 접속된 제 2 전압 분배 수단을 포함하는 것이 효과적이다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2 전압 분배 수단은 온도에 따라 저항 값이 변하는 NTC 소자 및 PTC 소자 그리고 분배 저항 소자 중 적어도 어느 하나를 사용하고, 이들이 직렬 또는 병렬 접속될 수 있다. On the other hand, the control voltage generation unit includes a first voltage distribution means connected between the first external electrode terminal and the control voltage node and a second voltage distribution means connected between the second external electrode terminal and the control voltage node. It is effective. Here, the first and second voltage distribution means use at least one of an NTC element, a PTC element, and a distribution resistor element whose resistance value changes with temperature, and they may be connected in series or in parallel.
또한, 본 발명에 따른 전지 팩에 있어서, 양전극과 음전극을 갖는 전지 본체 및 온도에 따라 동작하여 상기 양전극과 음전극간을 도통시키는 전지 보호 칩을 포함하는 전지팩을 제공한다. In addition, the battery pack according to the present invention provides a battery pack including a battery main body having a positive electrode and a negative electrode and a battery protection chip to operate between the positive electrode and the negative electrode to operate in accordance with temperature.
또한, 본 발명에 따른 스위칭 소자, 전압 분배 소자, 제 1 및 제 2 외부 전극 단자를 마련하는 단계와, 온도에 따라 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자 사이의 전압을 분배하여 전압을 가변시키고, 가변된 전압에 따라 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자 사이를 도통시키도록 상기 스위칭 소자, 상기 전압 분배 소자와 상기 제 1 및 제 2 외부 전극을 전기적으로 연결하고 패키징하는 단계 및 패키징되고 전기적으로 연결된 회로를 테스트하여 불량을 검출하는 단계를 포함하는 전지 보호 칩의 제조 방법을 제공한다. In addition, providing a switching device, a voltage distribution device, and the first and second external electrode terminals according to the present invention, by varying the voltage between the first and second external electrode terminals according to the temperature to vary the voltage, Electrically connecting and packaging the switching element, the voltage distribution element and the first and second external electrodes so as to conduct between the first and second external electrode terminals in accordance with a variable voltage and being packaged and electrically connected A method of manufacturing a battery protection chip comprising testing a circuit to detect a failure is provided.
여기서, 상기 스위칭 소자로 트랜지스터를 사용하고, 상기 전압 분배 소자로 온도에 따라 저항 값이 변하는 NTC 소자 및 PTC 소자 그리고 분배 저항 소자 중 적어도 어느 하나를 사용하고 또한 이들이 직렬 또는 병렬 접속된 소자를 사용하는 것이 바람직하다. Here, a transistor is used as the switching element, and at least any one of an NTC element, a PTC element, and a distribution resistor element whose resistance value changes with temperature is used as the voltage distribution element, and they use an element connected in series or in parallel. It is preferable.
이때, 상기 스위칭 소자, 상기 전압 분배 소자와 상기 제 1 및 제 2 외부 전극을 전기적으로 연결하고 패키징하는 단계는, 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자 사이에 각기 상기 전압 분배 소자와 스위칭 소자를 와이어로 연결하고, 상기 전압 분배 소자의 일단과 스위칭 소자를 와이어로 연결하는 단계 및 상기 전압 분배 소자와 상기 스위칭 소자를 패키징하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. In this case, electrically connecting and packaging the switching device, the voltage distribution device, and the first and second external electrodes may include connecting the voltage distribution device and the switching device to each other between the first and second external electrode terminals. And connecting one end of the voltage distribution element and the switching element with a wire, and packaging the voltage distribution element and the switching element.
그리고 상기 스위칭 소자, 상기 전압 분배 소자와 상기 제 1 및 제 2 외부 전극을 전기적으로 연결하고 패키징하는 단계는, 상부 몸체 및 하부 몸체를 마련하는 단계와, 상기 하부 몸체 내에 상기 스위칭 소자와 상기 전압 분배 소자를 배치하고, 상기 하부 몸체의 양단부에 제 1 및 제 2 외부 전극을 배치하는 단계와, 상기 스위칭 소자, 상기 전압 분배 소자와 상기 제 1 및 제 2 외부 전극을 와이어로 연결하는 단계와, 와이어 연결된 상기 스위칭 소자와 상기 전압 분배 소자가 배치된 상기 하부 몸체 상에 상기 상부 몸체를 결합 밀봉하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. And electrically connecting and packaging the switching element, the voltage distribution element, and the first and second external electrodes may include providing an upper body and a lower body, and the switching element and the voltage distribution in the lower body. Disposing an element and disposing first and second external electrodes at both ends of the lower body; connecting the switching element, the voltage distribution element, and the first and second external electrodes with wires; And preferably sealingly sealing the upper body on the lower body on which the connected switching element and the voltage distribution element are disposed.
물론 상기 스위칭 소자, 상기 전압 분배 소자와 상기 제 1 및 제 2 외부 전극을 전기적으로 연결하고 패키징하는 단계는, 상부 몸체 및 하부 몸체를 마련하는 단계와, 상기 하부 몸체 상에 상기 스위칭 소자 및 상기 전압 분배 소자와 접속될 패드를 형성하고, 상기 패드를 전기적으로 연결하는 단계와, 상기 패드와 상기 스위칭 소자 및 상기 전압 분배 소자를 결합하고, 이들이 제 1 및 제 2 외부 전극 단자에 전기적으로 접속되도록 하는 단계와, 상기 상부 몸체를 상기 하부 몸체와 결합하여 상기 스위칭 소자 및 상기 전압 분배 소자를 패키징하는 단계를 포함할 수도 있다. Of course, the step of electrically connecting and packaging the switching element, the voltage distribution element and the first and second external electrodes may include providing an upper body and a lower body, and the switching element and the voltage on the lower body. Forming a pad to be connected with the distribution element, electrically connecting the pad, coupling the pad, the switching element and the voltage distribution element, and allowing them to be electrically connected to the first and second external electrode terminals; And combining the upper body with the lower body to package the switching element and the voltage distribution element.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하 도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for complete information. Like numbers refer to like elements in the figures.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지 팩의 개념도이고, 도 2는 제 1 실시예에 따른 전지 보호 칩의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a battery pack according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a conceptual diagram of a battery protection chip according to the first embodiment.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 팩(100)은 양전극(11)과 음전극(12)을 갖는 전지 본체(10)와, 온도에 따라 양전극(11)과 음전극(12) 간을 도통시키는 전지 보호 칩(200)을 포함한다. 이때, 음전극(12)에 접속되어 온도에 따라 외부 전류를 차단하는 PTC소자(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 1 and 2, the
상기 전지로는 2차 전지 또는 연료전지를 포함한 다양한 전지를 사용할 수 있다. 2차 전지로는 납축전지, 알칼리축전지, 기체전지, 리튬이온전지, 니켈-수소전지, 니켈-카드뮴전지, 폴리머전지 등을 사용할 수 있다. 소형 2차전지로는 니켈-카드뮴전지에서 니켈-수소전지와 리튬이온전지로 대체되기 시작하였고, 리튬이온전지에 전해질만 폴리머로 바꾼 리튬폴리머전지도 사용되고 있다. 또한, 연료전지로는 알칼리 수용액을 전해질로 사용하는 용융탄산염 연료전지, 고체전해질 연료전지, 인산전해질 연료전지 등을 사용할 수 있다. 이때, 전해질로는 순수한 수소와 산소를 사용하고, 수소 외에 메탄과 천연가스 등의 화석연료를 사용하는 기체연료와, 메탄올 및 히드라진과 같은 액체연료를 사용할 수 있다. As the battery, various batteries including a secondary battery or a fuel cell may be used. As the secondary battery, a lead acid battery, an alkaline storage battery, a gas battery, a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, a nickel-cadmium battery, a polymer battery, and the like can be used. As small secondary batteries, nickel-cadmium batteries have been replaced by nickel-hydrogen batteries and lithium ion batteries. Lithium polymer batteries, in which only electrolytes are converted to polymers, are used in lithium ion batteries. The fuel cell may be a molten carbonate fuel cell, a solid electrolyte fuel cell, a phosphate electrolyte fuel cell, or the like using an alkaline aqueous solution as an electrolyte. In this case, as the electrolyte, pure hydrogen and oxygen may be used, and gaseous fuel using fossil fuels such as methane and natural gas in addition to hydrogen, and liquid fuels such as methanol and hydrazine may be used.
상기의 전지 보호 칩(200)은 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)와, 제어 전압에 따라 동작하여 칩의 제 1 외부 전극 단자(210)와 제 2 외부 전극 단자 (220) 간을 도통하는 스위치부(230)와, 온도에 따라 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 사이의 전압을 분배하여 제어전압을 생성하는 제어전압 생성부(240)와 상기 스위치부(230)와 제어전압 생성부(240)를 패키징하는 몸체부(250)를 포함한다. 상기 스위치부(230)로 트랜지스터(230)를 사용하는 것이 바람직하다. The
상기의 제어 전압 생성부(240)는 제 1 외부 전극 단자(210)와 제어전압 노드(Q1) 사이에 접속되고 온도에 따라 저항값이 변하는 NTC(242)와, 제 2 외부 전극 단자(220)와 제어전압 노드(Q1) 사이에 접속된 저항(244)을 포함한다. 상기의 스위치부로 사용되는 트랜지스터(230)의 콜렉터 단자는 제 1 외부 전극 단자(210)에 접속되고, 베이스는 NTC(242)와 저항(244) 사이의 제어전압 노드(Q1)에 접속되고 에미터 단자는 제 2 외부 전극 단자(220)에 접속된다. The
여기서, 상기의 트랜지스터(230)는 NPN 타입의 트랜지스터를 사용하는 것이 효과적이다. 턴온전압은 0.3 내지 0.7V인 것이 바람직하다. 물론 PNP 타입의 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 상기의 저항(244)으로는 10Ω 내지 50㏀의 저항을 사용하는 것이 바람직하다. In this case, it is effective that the
상기의 NTC소자(242)는 온도가 상승할수록 저항값이 비선형적으로 감소하는 소자이다. 예를 들어 NTC소자(242)는 상온에서는 약 100kΩ의 저항값을 갖지만, 100도의 온도에서는 저항값이 급격히 감소하여 약 7.4kΩ의 저항값을 갖게 된다. 본 실시예에서는 18 내지 30도의 온도에서 90 내지 1000kΩ의 저항값을 갖고, 70 내지 120도의 온도에서는 1 내지 100kΩ의 저항값을 갖는 NTC소자(242)를 사용하는 것이 바람직하다. 물론 본 발명의 NTC소자(242)의 특성은 이에 한정되지 않고, 저 항(244) 및 트랜지스터(230)의 특성에 따라 그 값이 다양할 수 있다. The
상술한 전지 보호 칩(200)의 동작 범위는 70 내지 100도의 온도에서 동작하여 약 1mA 내지 20A의 전류량을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 이를 통해 전지 팩(100)의 내부 온도가 상기의 동작 범위의 온도보다 낮을 경우에는 동작하지 않다가, 과충전, 외부의 기계적 충격, 열적환경변화, 전기적인 접속 등에 의해 전지 내부의 온도가 급격히 상승하여 상기 동작 범위의 온도까지 상승할 경우 제 1 외부 전극 단자(210)에서 제 2 외부 전극 단자(220)로 전류 패스를 형성하여 과충전을 방지하고, 과전류를 제어하고, 열적안정성을 확보할 수 있다. 즉, 본 발명은 고정저항과, 전지 팩의 온도에 따라 그 저항값이 변화는 가변저항 사이의 전압 분해를 이용하여 전지의 양단자와 음단자 사이의 전류 패스를 형성하는 스위칭 소자의 동작 시점을 제어하여 전지 팩을 보호할 수 있게 된다. The operating range of the
그리고 본 실시예에서는 상기의 전지 보호 칩의 몸체부 일부를 상기 전지 보호 칩과 접속시켜 전지 본체(110)의 온도의 변화를 즉시 감지할 수도 있다. In this embodiment, a part of the body portion of the battery protection chip may be connected to the battery protection chip to immediately detect a change in temperature of the battery main body 110.
본 발명의 전지 보호 칩(200)을 구성하고 있는 개개의 소자의 특성을 상술한 값에 한정되지 않고, 전지 본체(110)에서 발생되는 전압, 전류에 따라 그 값이 다양하게 변화될 수 있다. The characteristics of the individual elements constituting the
상술한 전지 보호 칩은 다양한 방법을 통해 제작할 수 있다. The battery protection chip described above can be manufactured by various methods.
도 3 내지 도 5는 본 실시예에 따른 전지 보호 칩의 제조 공정도이다. 3 to 5 are manufacturing process diagrams of the battery protection chip according to the present embodiment.
도면에서와 같이 전지 보호 칩을 제조하기 위한 다양한 변형예가 가능하다. As shown in the figure, various modifications for manufacturing the battery protection chip are possible.
도 3을 참조하면, 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)을 마련한다. 상 기에서 트랜지스터(230)는 와이어 본딩되지 않은 베어 칩(bare chip) 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 베이스 단자, 에미터 단자 및 콜렉터 단자를 외부와 연결하기 위한 별도의 전극 단자가 형성되지 않고, 이들이 직접 노출되어 있는 트랜지스터(230)를 사용한다. 상기의 NTC(242)와 저항(244)은 칩형으로 제작된 소자를 사용하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 3, a
이후, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, NTC(242)의 일단자에 제 1 외부 전극 단자(210)을 접속하고, 저항(230)의 일단자에 제 2 외부 전극 단자(220)를 접속한다. 상기 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)을 와이어(231 내지 234)를 이용하여 연결한다. 즉, 상기 트랜지스터(230)의 콜렉터 단자와 제 1 외부 전극 단자(210)가 접속된 NTC(242)의 일단자를 제 1 와이어(231)를 이용하여 연결하고, 트랜지스터(230)의 베이스 단자와 NTC(242)의 타단자 및 저항(244)의 타단자를 제 2 및 제 3 와이어(232, 233)를 이용하여 연결하고, 트랜지스터(230)의 에미터 단자와 제 2 외부 전극 단자(220)가 접속된 저항(244)의 일 단자를 제 4 와이어(234)를 이용하여 연결한다. Thereafter, as shown in FIG. 3A, the first
다음으로 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 소정의 패키징 공정을 실시하여 상기 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)을 보호하는 몸체부(250)를 형성하여 전지 보호 칩(200)을 제조한다. 상기의 패키징 공정은 소정의 틀 중앙에 와이어로 연결된 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)을 배치시키고, 틀 외부로 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)의 일부를 노출시킨 다음, 틀 내부에 액상의 에폭시 또는 플라스틱 등의 물질을 부은 다음 경화시켜 몸체부(250)를 제조할 수 있다. 즉, 안입형, 유출형, 사출형 및 반압입형 중 어느 하나의 금형을 이용하여 제작할 수도 있다. Next, as shown in FIG. 3B, a predetermined packaging process is performed to form a
이뿐만 아니라, 몸체부를 상부 몸체와 하부 몸체로 구성하여 제작할 수도 있다. 이러한 변형예에 관해 하기에서 도면을 참조하여 설명한다. 하기 설명에서는 앞서 설명한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.In addition to this, the body portion may also be made of an upper body and a lower body. Such a modification will be described below with reference to the drawings. In the following description, a description overlapping with the above-described embodiment will be omitted.
도 4를 참조하면, 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)을 마련한다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)을 와이어(231, 232, 233, 244)를 이용하여 서로 연결하여 소정의 보호 회로를 제작한다. 즉, 트랜지스터(230)의 콜렉터 단자와 NTC(242)의 일단자를 제 1 와이어(231)를 이용하여 연결하고, 트랜지스터(230)의 에미터 단자와 저항(244)의 일단자를 제 4 와이어(234)를 이용하여 연결하고, NTC(242)의 타단자와 저항(244)의 타단자를 제 2 와이어(232)를 이용하여 연결하고, 제 2 와이어(232)와 트랜지스터(230)의 베이스 단자를 제 3 와이어(233)를 이용하여 연결한다. Referring to FIG. 4, a
이후, 도 4의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이 하부 몸체(251) 상에 와이어(231, 232, 233, 234)로 연결된 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)을 배치하고, 이들을 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)에 접속한다. 즉, 제 1 와이어(231)와 제 1 외부 전극 단자(210)를 제 5 와이어(235)로 연결하고, 제 4 와이어(234)와 제 2 외부 전극 단자(220)를 제 6 와이어(236)를 이용하여 연결한다. 여기서 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)는 하부 몸체의 상부 면에서부터 연장 굴절된다. Thereafter, as shown in FIGS. 4B and 4C, the
다음으로, 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)이 배치된 하부 몸체(251)의 상부에 상부 몸체(252)를 결합시켜 전지 보호 칩(200)을 형성한다. Next, the
본 발명의 전지 보호 칩은 이에 한정되지 않고, 다양한 방법이 가능하다. 즉, 상기 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)을 하부 몸체(251)에 배치한 다음, 와이어 또는 금속 배선을 이용하여 이들 간을 연결하고, 제 1 및 제 2 외부 전극 단자에 연결함 다음, 상부몸체로 덮어 패키징할 수도 있다. The battery protection chip of this invention is not limited to this, Various methods are possible. That is, the
또한, 별도의 패드와 금속 배선을 이용하여 트랜지스터, NTC 및 저항을 연결할 수도 있다. 상기의 패드로 범프를 사용할 수도 있다. 이러한 변형예에 관해서는 하기에서 도면을 참조하여 설명한다. 하기 설명에서는 앞서 설명과 중복되는 설명은 생략한다. In addition, transistors, NTCs, and resistors may be connected using separate pads and metal wires. Bumps can also be used as the pad. Such a modification will be described below with reference to the drawings. In the following description, descriptions that overlap with the above description will be omitted.
도 5를 참조하면, 트랜지스터(230), NTC(242), 저항(244), 하부 몸체(251) 및 상부 몸체(252)를 마련한다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 하부 몸체(251) 상에 트랜지스터(230), NTC(242) 및 저항(244)과 접속될 다수의 범프(261 내지 267)를 형성하고, 상기 범프(261 내지 267) 간을 연결하는 금속배선(271 내지 276)을 형성한다. Referring to FIG. 5, a
즉, 하부 몸체(251) 상에 트렌지스터(230)의 콜랙터 단자, 베이스 단자 및 에미터 단자에 각기 접속될 제 1 및 제 3 범프(261, 262, 263)를 형성하고, NTC(242)의 일 단자와 타 단자에 각기 접속될 제 4 및 제 5 범프(264, 265)를 형성하고, 저항(244)의 일 단자와 타 단자에 각기 접속될 제 6 및 제 7 범프(266, 267)를 형성한다. 또한, 상기 제 1 범프(261)와 제 4 범프(264)를 연결하는 제 1 금속 배선(271)과, 제 2 범프(262)와 제 5 범프(265)를 연결하는 제 2 금속배선(272)과, 제 2 범프(262)와 제 7 범프(267)를 연결하는 제 3 금속배선(273)과, 제 3 범프(263)와 제 6 범프(266)를 연결하는 제 4 금속배선(274)과, 제 4 범프(264)에서 하부 몸체(251)의 일단으로 연장되어 제 1 외부 전극 단자(210)와 접속될 제 5 금속 배선(275)과, 제 6 범프(266)에서 하부 몸체(251)의 타단으로 연장되어 제 2 외부 전극 단자(220)와 접속될 제 6 금속 배선(276)을 형성한다. That is, the first and
이후, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 트랜지스터(230)의 콜렉터, 베이스 및 에미터 단자를 각기 제 1 내지 제 3 범프(261, 262, 263)에 결합시키고, NTC(242)를 제 4 및 제 5 범프(264, 265)에 결합시키고, 저항(244)을 제 6 및 제 7 범프(266, 267)에 결합한다. 그리고, 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)를 각기 제 5 및 제 6 금속 배선(275, 276)에 결합한다. 이를 통해 도 2에서 설명한 보호 회로가 제작될 수 있다. 다음으로 상부 몸체(252)로 하부 몸체(251)를 패키징하여 도 5의 (c)에 도시된 바와 같은 전지 보호 칩(200)을 제작한다. 이때, 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)의 일부는 몸체부(250)의 외부로 돌출되고, 굴절되지 않은 직선 형태로 돌출되는 것이 바람직하다. Thereafter, as illustrated in FIG. 5B, the collector, base, and emitter terminals of the
상기의 전지 보호 칩의 제작 방법은 상술한 설명에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다. 상기에서 범프 대신 금속 패드 형태로 하부 몸체에 제작한 다음 트랜지스터, NTC 및 저항을 납땜을 이용하여 금속패드와 접속시킬 수도 있다. 또한, 별도의 PCB 상에 트랜지스터, NTC 및 저항을 포함하는 보호 회로를 제작한 다음 이를 패키징하고, 보호회로를 외부 전극 단자와 접속시켜 전지 보호 칩을 제작할 수 도 있다. The method for manufacturing the battery protection chip is not limited to the above description and can be variously modified. It is also possible to fabricate the lower body in the form of metal pads instead of bumps, and then connect the transistors, NTC, and resistors to the metal pads by soldering. In addition, a protective circuit including a transistor, an NTC, and a resistor may be manufactured on a separate PCB, then packaged, and the battery protection chip may be manufactured by connecting the protective circuit to an external electrode terminal.
또한, 반도체 제조 공정을 이용하여 웨이퍼 상에 트랜지스터, NTC 및 저항 소자를 포함하는 회로 소자를 형성하고, 이들 간이 전기적으로 연결된 다수의 다이(die)를 제작하고, 개개의 다이를 패키징하고, 외부 전극 단자와 접속시켜 전지 보호 칩을 제작할 수 있다. 상술한 실시예에서는 전지 보호 칩을 개개의 소자를 형성하고, 이들을 각기 와이어 또는 금속배선을 통해 연결한 다음 패키징한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상기 전지 보호 칩을 구성하는 소자를 단일의 웨이퍼 상에 형성한 다음, 웨이퍼 레벨에서 이들간을 전기적으로 연결하고, 본딩 패드를 통해 외부와 접속되도록 제작할 수도 있다. 즉, 웨이퍼 상에 트랜지스터를 제작한 다음, 트랜지스터의 베이스 전극, 에미터 전극 및 콜렉터 전극에 각기 접속되는 저항과 NTC를 그 상부에 적층되도록 형성한다. 이후, 이들을 패시베이션한 다음 외부와 연결되는 외부 전극 단자인 본딩 패드를 형성한다. 다음으로 웨이퍼를 절단하여 다이 칩을 형성한 다음 다이칩을 패키징하여 전지 보호 칩을 제작한다. In addition, a semiconductor manufacturing process is used to form circuit elements including transistors, NTCs, and resistive elements on a wafer, to fabricate a number of dies electrically connected between them, to package individual dies, and to external electrodes. A battery protection chip can be manufactured by connecting with a terminal. In the above-described embodiment, the battery protection chip forms individual elements, and these are connected through wires or metal wires, respectively, and then packaged. However, the present invention is not limited thereto, and the elements constituting the battery protection chip may be formed on a single wafer, and then electrically connected to each other at a wafer level, and manufactured to be connected to the outside through a bonding pad. That is, a transistor is fabricated on the wafer, and then a resistor and NTC, which are connected to the base electrode, the emitter electrode, and the collector electrode of the transistor, respectively, are formed to be stacked thereon. Thereafter, they are passivated to form bonding pads, which are external electrode terminals connected to the outside. Next, the wafer is cut to form a die chip, and then the die chip is packaged to fabricate a battery protection chip.
그리고 앞서 설명한 변형예들에 따른 전지 보호 칩의 제작 방법이 한 변형예에 한정되는 것이 아니라 변형예들의 기술이 중복 또는 교환되어 사용될 수 있다. In addition, the method of manufacturing the battery protection chip according to the above-described modifications is not limited to one modification, but the technology of the modifications may be used in a redundant or interchangeable manner.
본 실시예에 따른 전지 보호 칩의 제작 방법은 상술한 바와 같이 패키징 후에 소정의 온도에서 회로의 동작을 테스트한다. The manufacturing method of the battery protection chip according to the present embodiment tests the operation of the circuit at a predetermined temperature after packaging as described above.
테스트는 상기 패키지에 소정이 열과 전류를 인가하여 전류량을 측정하고 측정된 값이 일정 범위 이내일 경우 합격으로 판단한다. 즉, 패키지를 소정의 온도조절이 가능한 장치 내에 장착하고, 패키지의 양 단자에 전류를 인가하여 테스트한 다. 이때, 약 25도시에서 패키지에 흐르는 전류량이 5㎂이하이고, 80도에서 수백㎃이상일 경우 합격으로 판단한다. 즉, 80도에서 100mA이상일 경우 합격으로 판단한다. 이는 본 발명의 전지 보호 칩은 평상시에는 5㎂이하의 전류가 흘러 누설전류가 발생되지 않아야 하고, 80도 이상의 온도에서는 도통되어 전류가 잘 흐를 수 있어야하기 때문이다.The test measures the amount of current by applying predetermined heat and current to the package, and determines that the measured value is a pass when the measured value is within a predetermined range. That is, the package is mounted in a device capable of controlling a predetermined temperature, and the test is performed by applying current to both terminals of the package. In this case, when the amount of current flowing in the package is about 5 mA or less and about 100 or more hundreds of mA at 80 degrees, it is determined as pass. That is, if it is 100mA or more at 80 degrees, it is determined as pass. This is because the battery protection chip of the present invention should not normally generate a leakage current because a current of 5 mA or less flows, and should be conducted at a temperature of 80 degrees or higher to allow current to flow well.
본 발명의 전지 팩은 상술한 설명에 한정되지 않고 다양한 실시예에 가능하다. 하기에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지 팩에 관해 설명한다. 하기 실시예에서는 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.The battery pack of the present invention is not limited to the above description and is possible in various embodiments. Hereinafter, a battery pack according to a second embodiment of the present invention will be described. In the following embodiment, description overlapping with the first embodiment is omitted.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지 팩의 개념도이다. 6 is a conceptual diagram of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 팩(100)은 양전극(11)과 음전극(12)을 갖는 전지 본체(10)와, 온도에 따라 양전극(11)과 음전극(12) 간을 도통시키는 전지 보호 칩(200)을 포함한다. 그리고, 음전극(12)에 접속되어 온도에 따라 외부 전류를 차단하는 PTC소자(20)를 더 포함한다. Referring to FIG. 6, the
상기의 전지 보호 칩(200)은 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)와, 제어 전압에 따라 동작하여 칩의 제 1 외부 전극 단자(210)와 제 2 외부 전극 단자(220) 간을 도통하는 스위치부(230)와, 온도에 따라 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 사이의 전압을 분배하여 제어전압을 생성하는 제어전압 생성부(240)와 상기 스위치부(230)와 제어전압 생성부(240)를 패키징하는 몸체부(250)를 포함한다. 제어 전압 생성부(240)는 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 사이에 접속된 NTC(242)와 제 1 저항(244)을 포함한다. 그리고 스위치부(230)는 상기 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 사이에 접속된 트랜지스터(231)와 제 2 저항(232)을 포함한다. The
상기 제어 전압 생성부(240)와 스위치부(230)를 구성하는 소자의 전체적은 연결관계를 바탕으로 설명하면 다음과 같다. The
전지 보호 칩(200)의 내부 회로는 제 1 외부 전극 단자(210)에 콜렉터 단자가 접속된 트랜지스터(231)와, 상기 트랜지스터(231)의 베이스 단자와 제 1 외부 전극 단자(210) 사이에 접속된 NTC소자(242)와, 상기 트랜지스터(231)의 베이스 단자와 제 2 외부 전극 단자(220) 사이에 접속된 제 1 저항(244)과, 상기 트랜지스터(231)의 에미터 단자와 제 2 외부 전극 단자(220) 사이에 접속된 제 2 저항(232)을 포함한다. 이때, 도 6에서는 제 1 저항(244)이 베이스 단자와 제 2 외부 전극 단자(220) 사이가 접속된 회로로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 제 1 저항(244)이 베이스 단자와 에미터 단자 사이에 접속될 수도 있다. 또한, 제 1 외부 전극 단자(210)과 제 2 외부 전극 단자(220) 사이에는 별도의 커패시터를 더 포함할 수 있다. 또한, NTC(242)와 병렬 접속된 커패시터를 더 포함할 수도 있고, 제 1 저항(244)과 병렬 접속된 커패시터를 더 포함할 수도 있다. The internal circuit of the
여기서, 상기의 제 1 저항(244)의 저항값은 0.5Ω 내지 2㏀인 것이 효과적이며, 제 2 저항(232)의 저항값은 10 내지 50Ω인 것이 효과적이다. 이때, 트랜지스터(231)와 제 2 저항(232)이 하나의 칩에 내장된 디지탈 트랜지스터를 사용할 수도 있다. Here, it is effective that the resistance value of the
상기에서 제 2 저항(232)을 상기의 제 2 외부 전극 단자(220)에 물리적으로 접속시키고, 제 2 외부 전극 단자(220)를 PTC(30)에 물리적으로 접속시켜 스위치부(230)를 통해 전류가 흐를 경우 즉, 과충전, 외부의 기계적 충격, 열적환경변화, 전기적인 접속 등으로 인해 전류가 흐를 경우를 PTC(30)에 물리적으로 접속된 제 2 저항(232)의 온도가 상승하게 되고 이에 따라 PTC(30)에 인가되는 열이 상승하여 외부와 전지 본체간의 전기적 연결을 차단할 수 있다. In the above, the
상술한 구조와 특성을 갖는 본 실시예의 전지 팩의 동작을 살펴보면 다음과같다. Looking at the operation of the battery pack of the present embodiment having the above-described structure and characteristics are as follows.
전지가 통상의 동작을 할 경우를 살펴보면, 전지에서 외부로 일정한 DC전원을 인가하거나, 양전극(11) 및 음전극(12)가 플로팅되어 있을 경우에는 전지 내부의 온도가 상승하지 않아 전지 보호 칩(200) 내의 NTC(242)의 저항 값이 제 1 저항(244) 및 제 2 저항(232)에 비하여 저항값이 매우 크게 된다. 이로써, NTC(242), 제 1 저항(244) 및 제 2 저항(232)에 의한 전압 분배가 발생하게 되지만 전지 본체의 전압 대부분이 NTC(242)에 걸리게 된다. 이로써, 제 1 저항(244) 양단에 걸리는 제어 전압의 크기가 트랜지스터(231)를 턴온시킬 정도의 전압이 되지 않아 트랜지스터(231)가 턴오프 된다. 이로써, 양전극(11)와 음전극(12) 사이에는 전류 패스가 형성되지 않는다. 예를 들어, 전지 본체의 전압이 4.2V이고, 전지 내부의 온도가 25도이고, 이때의 NTC(242)의 저항값이 100kΩ이고, 제 1 저항(244)의 저항값이 1kΩ이며, 제 2 저항(232)의 저항값이 30Ω이면, NTC(242)에 약 4.16V의 전압이 걸리고, 트랜지스터(231)의 베이스와 에미터 단자 사이 즉, 제 1 저항(244) 사이에는 0.04V의 전압이 걸리게 된다. 따라서, 트랜지스터(231)의 베이스와 에미터 단자 사이에 이를 구동하기 위한 충분한 전압이 인가되지 않으므로 인해 트랜지스터(231)는 턴 오프 된다. Referring to the case in which the battery performs normal operation, when a constant DC power is applied from the battery to the outside, or when the
한편, 과충전, 외부의 기계적 충격, 열적환경변화, 전기적인 접속 등에 의해 전지 내부의 온도가 급격히 상승할 경우에는 살펴보면, 온도의 상승으로 인해 NTC(242)의 저항값이 감소하게 된다. 이로써, NTC(242)의 양단에 걸린 전압값은 하강하게 되고, 제 1 저항(244)의 양단에 걸리는 전압값은 상승하게 된다. On the other hand, when the temperature inside the battery suddenly increases due to overcharge, external mechanical shock, thermal environment change, electrical connection, etc., the resistance value of the
전지 내부의 온도가 소정 온도까지 상승하여 제 1 저항(244)이 양단에 걸리는 제어 전압이 트랜지스터(231)의 구동전압까지 상승하게 되면 트랜지스터(231)가 턴온되어 콜랙터 단자에서 에미터 단자로 전류 패스가 생성된다. 이로써, 전지의 양전극(11)과 음전극(12) 사이에 전류 패스가 형성되어 전지를 자동으로 방전시켜 전지가 과열됨과 과열로 인해 폭파됨을 방지할 수 있다. 상기의 소정 온도는 전지 팩(100)이 폭파 직전이 온도일 수도 있고, 별도로 설정한 온도일 수도 있다. 이는 NTC(242)의 특성을 조절하거나, 트랜지스터(231)의 구동전압을 조절하거나, 제 1 저항(244)의 저항값을 조절하여 그 값을 설정할 수 있다. When the temperature inside the battery rises to a predetermined temperature and the control voltage across the
예를 들어, 상기 소정온도를 100도로 설정하여, 이 온도가 될 경우 전지 보호 칩(200)이 동작되도록 설정하였을 경우를 가정하면 다음과 같다. 전지 내부의 온도가 25도에서 점차로 상승하여 100도의 온도가 되었을 경우 NTC(242)의 저항값이 강하되어 약 7.4kΩ이 되고, NTC(242)에는 3.7V의 전압이 걸리게 된다. 반면에 제 1 저항(244)에는 0.5V의 전압(동작전압)이 걸리게 되어 트랜지스터(231)가 턴온된다. 즉, 양전극(11)과 음전극(12) 사이에는 트랜지스터(231)와 제 2 저항(232)이 직렬 접속된 패스가 형성된다. 이로써, 전지를 전기적으로 쇼트(Short)시켜 전지의 전기적 에너지가 높은 상태에서 낮은 상태로 만들어 주어 전지의 팽창과 폭발을 방지하게 된다. 이때, 트랜지스터(231)가 턴온이되면 전지로부터 급격한 전류가 흐르게되나, 제 2 저항(232)에 의해 전류의 급격한 흐름이 제한된다. For example, assuming that the predetermined temperature is set to 100 degrees and the
또한, 만일 전지팩(100)이 외부 충전기로부터 충전 중, 과충전에 의한 온도 상승일 경우에는 제 2 저항(232)에 흐르는 전류에 의해 제 2 저항(232)의 온도가 상승한다. 이로써, 제 2 저항(232)과 제 2 외부 전극 단자(220)를 통해 물리적으로 접속된 PTC(30)의 저항이 급격히 증가하게 되어 충전기(40) 단자와 전지 팩(100) 간을 단락시켜(음전극), 외부 전류를 차단하여 과충전을 방지한다. In addition, if the
이후, 방전에 의해 전지의 불안정 상태가 안정화되어, 전지의 온도가 하강하게 되면 NTC(242)의 저항값이 상승하고, 이에 따라 제 1 저항(244)의 양단에 걸리는 전압값이 하강하여 트랜지스터(231)를 턴오프 시킨다. 이후, 소정의 충전을 실시하여 전지팩(100)을 다시 사용할 수 있다. Subsequently, when the battery is unstable by the discharge and the temperature of the battery is lowered, the resistance value of the
이와 같이, 외부적 요인에 의해 전지의 전기적 에너지가 높은 상태가 될 경우, 전지 보호 칩(200)이 동작하여 전지를 강제적으로 방전시켜 전지의 에너지 상태를 낮은 상태가 되게 하여 전지의 팽창 및 폭발을 방지하게 된다. As such, when the electrical energy of the battery becomes high due to an external factor, the
상기의 제 1 및 제 2 실시예에서는 온도에 따라 동작하여 전압 분배를 통해 제어전압(동작전압)을 생성하기 위해 NTC를 사용하였지만, 이에 한정되지 않고 온도에 따라 그 저항값이 변하는 다양한 소자를 사용할 수 있다. 온도에 따라 저항값이 변화는 소자로 PTC, CTR 등을 사용할 수 있다. 또한 트랜지스터에 한정되지 않 고, 전압값의 변화에 따라 스위칭 동작을 하는 다양한 소자를 사용할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 NTC와 제 1 저항 간의 저항값 차에 의한 전압 분배에 따라 스위칭 소자인 트랜지스터의 턴온과 턴오프를 제어하였다. 따라서, 온도가 상승함에 따라 저항값이 하강하는 소자는 상술한 NTC 소자 위치에 배치하는 것이 바람직하고, 온도가 상승함에 따라 저항값이 하강하는 소자는 제 1 저항의 위치에 배치하는 것이 바람직하다. In the first and second embodiments described above, NTC is used to generate a control voltage (operation voltage) by operating in accordance with temperature, but the present invention is not limited thereto. Various elements whose resistance values change depending on temperature may be used. Can be. PTC, CTR, etc. can be used as an element whose resistance value changes with temperature. In addition, not only transistors, but also various devices that perform switching operations according to changes in voltage values may be used. That is, in this embodiment, the turn-on and turn-off of the transistor, which is a switching element, are controlled according to the voltage distribution by the difference in resistance between the NTC and the first resistor. Therefore, it is preferable to place the element whose resistance value decreases as the temperature rises at the above-described NTC element position, and preferably place the element whose resistance value decreases as the temperature rises at the position of the first resistor.
또한, 본 발명의 전지 팩은 열적 안전성의 확보 뿐아니라 과충전 및 과전류를 보호할 수 있는 칩을 포함할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 제 3 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 및 제 2 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. In addition, the battery pack of the present invention may include a chip capable of protecting overcharge and overcurrent as well as securing thermal safety. Such a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a description overlapping with the above-described first and second embodiments will be omitted.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 전지 팩의 개념도이다. 7 is a conceptual diagram of a battery pack according to a third embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 양전극(11)과 음전극(12)을 갖고, 충방전이 가능한 전지 본체(10)와, 전지 본체(10)의 전류/전압 변화에 따라 양전극(11)과 음전극(12) 간을 도통시키는 전지 보호 칩(200)과, 전지 보호 칩(200)의 일부와 물리적으로 접속되고, 온도에 따라 외부 전류를 차단하는 PTC소자(30)를 포함한다. Referring to FIG. 7, the battery
상술한 전지 보호 칩(200)은 스위치부(230)와 제어 전압 생성부(240)를 포함하고, 각기 양전극(11)과 음전극(12)에 접속된 제 1 및 제 2 외부 단자 전극(210, 220)을 포함한다. The
상기의 전지 보호 칩(200)의 회로도에 관해 설명하면 다음과 같다. The circuit diagram of the
전지 보호 칩(200)은 제 1 외부 단자 전극(210)에 콜렉터 단자가 접속된 트 랜지스터(231)와, 상기 트랜지스터(231)의 베이스 단자와 제 1 외부 단자 전극(210) 사이에 접속된 제 3 저항(246)과, 상기 트랜지스터(231)의 베이스 단자와 에미터 단자 사이에 접속된 제 4 저항(248)과, 상기 트랜지스터(231)의 에미터 단자와 제 2 외부 단자 전극(220) 사이에 접속된 제 2 저항(232)을 포함한다. The
상술한 전지 팩의 동작을 살펴보면 다음과 같다. The operation of the above-described battery pack is as follows.
일반적인 충전에 의해 전지 팩(100)의 전압이 정상상태일 경우에는 전지 팩(100)에 접속된 전지 보호 칩(200)의 제 3 및 제 4 저항(246, 248)에 의해 전압 분배되어 트랜지스터(231)의 베이스와 에이터 단자에 인가되는 전압이 트랜지스터(231)를 구동하기에는 충분하지 않은 전압이 인가되어 트랜지스터(231)를 턴오프시킨다. 따라서, 전지팩(100)의 양단자(11)와 음단자(12) 사이에는 어떠한 전류 패스도 형성되지 않는다. 하지만, 과충전에 의해 전지팩(100)의 전압이 정상상태를 벗어난 경우에는 제 3 및 제 4 저항(246, 248)에 의해 전압 분배되어 트랜지스터(231)의 베이스와 에미터 단자에 인가되는 전압이 트랜지스터(231)를 구동하기에 충분한 전압이 되어 트랜지스터(231)를 턴온시킨다. 트랜지스터(231)가 턴온됨으로 인해 전지팩(100)의 양단자(11)와 음단자(12) 사이에 전류 패스가 형성되어 전지 본체(10)를 강제적으로 방전시킨다. 이와 같이 전지의 전류를 방전시켜 전지의 전압을 강하시킨다. 이때, 전지 보호 칩(200)의 트랜지스터(231)가 턴온될 경우 제 2 저항(232)에 의해 급격한 전류 흐름을 제어한다. 또한, 제 2 저항(232)의 온도가 급격히 상승하게 되어 이와 물리적으로 접속되어 있던 PTC(30)의 저항이 급격히 증가하여 외부 충전기(40) 단자와의 전류 패스를 차단하여, 더 이상의 충전이 이루어지지 않도록 할 수도 있다. When the voltage of the
예를 들어 목표로하는 전지팩(100)의 최대 전압을 4.3V이고, 트랜지스터(231)의 동작 전압이 0.5V일 경우, 제 3 저항(246)의 저항값을 304kΩ으로 하고, 제 4 저항(248)의 저항값을 40kΩ으로 하고, 제 2 저항(232)의 저항값을 30Ω으로 하였을 때를 살펴보면 다음과 같다. For example, when the maximum voltage of the
정상적인 충전에 의해 전지팩(100)의 전압이 4.3V이하일 경우에는 제 2, 3 및 4 저항(232, 246, 248)에 의해 4.3V이하의 전압은 전압 분배되어 각기 제 3 저항(246)에는 3.799V 이하의 전압이 걸리고, 제 4 저항(248)에는 0.499V 이하의 전압이 걸리고, 제 2 저항(232)에는 0.0003V이하의 전압이 걸린다. 즉, 트랜지스터(231)의 에미터와 베이스 단자 사이에 접속된 제 4 저항(248)에 걸리는 전압이 0.5V이하이므로 트랜지스터(231)는 턴오프된다. 한편, 과충전에 의해 전지팩(100)의 전압이 4.3V이상이 될 경우에는 제 3 저항(246)에는 3.799V이상의 전압이 걸리고, 제 4 저항(248)에도 0.499V 이상의 전압이 걸리게 된다. 즉, 트랜지스터(231)의 에미터와 베이스 단자 사이에 접속된 제 4 저항(248)에 걸리는 전압이 0.5V이상이 걸리므로 트랜지스터(231)가 턴온된다. 이로써, 전지팩(100)의 양전극(11)과 음전극(12) 사이에 전류 패스가 형성되어 전지의 전류를 방전시켜 전지의 전압을 낮출 수 있게 된다. When the voltage of the
상술한 바와 같이 본 실시예의 전지 보호 칩을 통해 전지의 과충전 보호 및 과전류 보호를 할 수 있어 기존의 전지 보호 시스템을 대체할 수 있고, 회로의 구성이 간단하여 저가의 전지 보호 시스템을 제공할 수 있으며, 이를 칩형으로 제작 하여 대량생산시 회로의 균일성을 향상시킬 수 있다. As described above, the battery protection chip of the present embodiment can provide overcharge protection and overcurrent protection of the battery, thereby replacing the existing battery protection system, and providing a low-cost battery protection system due to the simple circuit configuration. In addition, it is possible to improve the uniformity of the circuit in mass production by manufacturing it in a chip shape.
또한, 본 발명의 전지 보호 칩은 상술한 제 2 및 제 3 실시예에 따른 칩을 포함하는 하나의 칩으로 구성할 수도 있다. 이와 같은 본 발명의 제 4 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 내지 제 3 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. In addition, the battery protection chip of the present invention may be composed of one chip including the chip according to the second and third embodiments described above. This fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, descriptions overlapping with those of the first to third embodiments described above will be omitted.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 전지팩의 제 4 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.8A and 8B are conceptual views illustrating a fourth embodiment of the battery pack of the present invention.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 실시예의 전지팩(100)은 전지 본체의 양단자(11)와 음단자(12) 사이에 접속된 전지 보호 칩(200)을 포함한다. 8A and 8B, the
여기서 전지 보호 칩(200)은 전지 본체(10)의 양단자와 음단자에 각기 접속된 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)를 포함한다. 그리고, 온도에 따라 그 값이 변화하는 NTC(242)와 제 1 저항(244)에 의해 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 사이의 전압을 분배하고, 분배된 전압에 따라 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 사이에 전류 패스를 형성하는 제 1 트랜지스터(231a)와, 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 사이의 전압을 분배하는 제 3 저항(246) 및 제 4 저항(248)에 의해 전압 분배하고, 전압 분배된 결과에 따라 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 간의 전류 패스를 형성하는 제 2 트랜지스터(231b)와, 각기 제 1 및 제 2 트랜지스터(231a, 231b)와 제 2 외부 전극 단자(220) 사이에 접속된 제 2 저항(232a, 232b)을 포함한다. 이때, 제 2 저항(232a, 232b)은 하나의 저항으로 대치할 수 있다. 즉, 도 8b에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 트랜지스터(231a, 231b)의 베이스 단자와 제 2 외부 전극 단자(220) 사이에 접속된 제 2 저항(231)을 포함할 수도 있다. The
또한, 본 발명은 각기 열적 안정성과 과충전 및 과전류를 보호하는 회로를 통합하여 하나의 스위칭 소자를 이용할 수도 있다. 이와 같은 본 발명의 제 5 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 내지 제 4 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. In addition, the present invention may utilize a single switching element by integrating a circuit for protecting thermal stability, overcharge and overcurrent, respectively. This fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, descriptions overlapping with those of the first to fourth embodiments described above will be omitted.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 전지팩의 제 5 실시예를 설명하기 위한 개념도들이다.9A and 9B are conceptual views illustrating a fifth embodiment of the battery pack of the present invention.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 실시예의 전지팩(100)은 본 실시예의 전지팩(100)은 전지 본체의 양단자(11)와 음단자(12) 사이에 접속된 전지 보호 칩(200)을 포함한다. 9A and 9B, the
여기서 전지 보호 칩(200)은 전지 본체(10)의 양단자와 음단자에 각기 접속된 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)를 포함한다. 그리고, 온도에 따라 그 값이 변화하는 NTC(242)와 제 3 저항(246)의 병렬 저항값과, 제 1 저항 및 제 4 저항(244, 248)의 병렬 저항값에 따라 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 200)간의 전류 패스를 형성하는 트랜지스터(231)를 포함한다.The
상기에서 도 9b에 도시된 바와 같이 제 1 저항(244) 및 제 4 저항(248)은 하나의 저항으로 대치할 수 있다. 즉, 제 1 저항(244)과 제 4 저항(248)의 병렬 저항값을 갖는 하나의 제 5 저항(249)을 사용할 수 있다. As shown in FIG. 9B, the
또한, 본 발명에서는 PTC가 양단자 사이에 접속될 수도 있다. 이와 같은 본 발명의 제 6 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 내지 제 5 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. In the present invention, the PTC may be connected between both terminals. This sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, descriptions overlapping with the first to fifth embodiments described above will be omitted.
도 10은 본 발명의 전지팩의 제 6 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.10 is a conceptual view illustrating a sixth embodiment of the battery pack of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 실시예의 전지팩(100)은 본 실시예의 전지팩(100)은 전지 본체의 양단자(11)와 음단자(12) 사이에 접속된 전지 보호 칩(200)을 포함한다. Referring to FIG. 10, the
여기서 전지 보호 칩(200)은 전지 본체(10)의 양단자와 음단자에 각기 접속된 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220)를 포함한다. 그리고, 온도에 따라 그 값이 변화하는 NTC(242)와 제 1 저항(244)에 의해 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 사이의 전압을 분배하고, 분배된 전압에 따라 제 1 및 제 2 외부 전극 단자(210, 220) 간의 전류 패스를 형성하는 트랜지스터(231)와, 트랜지스터(231)의 콜렉터 단자와 제 1 외부 전극 단자(210) 사이에 접속된 제 2 저항(232)을 포함한다. The
상기 제 1 외부 전극 단자(210)과 물리적으로 접속되고, 양단자(11)의 전류를 제어하는 PTC(30)를 포함한다. 이와 같이 PTC소자를 양단자에 둠으로 인해 전지의 과열/과충전/과전류 발생시 전지와 이와 접속된 외부 회로간을 전기적으로 분리할 수 있다. It includes a PTC (30) which is physically connected to the first
하기에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지 보호 칩을 포함하는 전지팩을 이용하여 스웰링 테스트(swelling test)와 핫 박스 테스트(hot box test)를 수행하였다. 여기서, 상기 전지 본체로는 4.2V 전압의 리품이온 전지를 사용하였고, 그 용량은 1000mAh급을 사용하였다. 그리고, 트랜지스터로 P채널의 1.24와트급의 2.5V MOFET를 사용하고, 이때 문턱전압이 0.45V인 트랜지스터를 사용하였다. 그리고, 제 1 저항으로 20㏀, 제 2 저항으로 10Ω 그리고, NTC로 25도에서 그 저항값이 875㏀이고 85도에서 그 저항값이 76.2㏀인 소자를 사용하였다. In the following, a swelling test and a hot box test were performed using a battery pack including a battery protection chip according to a second embodiment of the present invention. Here, a lithium ion battery having a voltage of 4.2 V was used as the battery main body, and a capacity thereof was 1000 mAh. As a transistor, a 1.24 watt 2.5V MOFET of a P channel was used, and a transistor having a threshold voltage of 0.45V was used. Then, an element having a resistance of 20 Ω for the first resistor, 10 Ω for the second resistor, and a resistance value of 875 ㏀ at 25 degrees with NTC and a 76.2 Ω resistance at 85 degrees was used.
표 1은 전지 보호 칩을 포함하는 전지팩을 이용하여 스웰링 테스트(swelling test)와 핫 박스 테스트(hot box test)를 수행한 결과표이다. Table 1 shows a result of performing a swelling test and a hot box test using a battery pack including a battery protection chip.
상기에서 스웰링 테스트는 전지팩의 온도를 약 5℃/min의 승온 속도로 상온에서 85℃까지 상승시킨 다음 약 4시간 동안 유지한 후, 약 5℃/min의 감온 속도로 상온까지 감온한다. 테스트 전후의 변화율㎃을 측정한 것으로 표에서와 같이 7번의 실험결과 그 변화율 모두 3%이하가 되었다. In the swelling test, the temperature of the battery pack is increased from room temperature to 85 ° C. at a temperature increase rate of about 5 ° C./min, and then maintained for about 4 hours, and then reduced to room temperature at a temperature reduction rate of about 5 ° C./min. The change rate before and after the test was measured. As a result of the seven experiments, the rate of change was less than 3%.
상기의 핫 박스 테스트는 약 5℃/min의 승온 속도로 상온에서 150℃도 까지 상승시긴 다음 약 10분간 유지한 후, 약 5℃/min의 감온 속도로 상온까지 감온하되, 이때 전지팩의 발화여부를 판단한다. 그러나 본 발명에 따른 전지팩은 모두 발화되지 않음을 알 수 있다. In the above hot box test, the temperature is raised to 150 ° C from room temperature at a temperature increase rate of about 5 ° C./min, and then maintained for about 10 minutes. Determine whether or not. However, it can be seen that the battery packs according to the present invention are not all ignited.
그리고, 상온 즉, 약 25℃의 온도에서 그 전류가 4.5 내지 5㎂로 전류의 흐름이 거의 없고, 약 85℃에서는 11.3 내지 15㎃로 전류 량이 증가함을 알 수 있다. In addition, it can be seen that the current flows at 4.5 to 5 mA at room temperature, that is, at about 25 ° C., almost no current flows, and at about 85 ° C., the amount of current increases to 11.3 to 15 mA.
상술한 바와 같이 본 발명은 온도를 감지할 수 있는 온도 센서와, 소정의 전압 변화에 따라 구동하는 스위칭 소자를 포함하는 간단한 제어 모듈을 원칩화하여 생산단가를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 과충전을 방지하고, 과전류를 제어하고, 열적안정성을 확보할 수 있다. As described above, the present invention can not only drastically reduce the production cost by one-chip simple control module including a temperature sensor capable of sensing temperature and a switching element driven according to a predetermined voltage change, but also prevent overcharge. To control overcurrent, and to ensure thermal stability.
그리고, 다수의 전지 보호 회로 칩 간의 특성 편차를 일정 범위내로 조절할 수 있어 대량생산이 가능하고, 전지 보호 회로 칩의 오동작 및 불량발생을 방지할 수 있다. In addition, the characteristic variation between the plurality of battery protection circuit chips can be adjusted within a certain range, so that mass production is possible, and malfunctions and defects of the battery protection circuit chips can be prevented.
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