KR101036095B1 - 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지 - Google Patents

이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지 Download PDF

Info

Publication number
KR101036095B1
KR101036095B1 KR1020090013487A KR20090013487A KR101036095B1 KR 101036095 B1 KR101036095 B1 KR 101036095B1 KR 1020090013487 A KR1020090013487 A KR 1020090013487A KR 20090013487 A KR20090013487 A KR 20090013487A KR 101036095 B1 KR101036095 B1 KR 101036095B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
self
secondary battery
discharge
discharge circuit
discharge unit
Prior art date
Application number
KR1020090013487A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100094178A (ko
Inventor
김우철
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020090013487A priority Critical patent/KR101036095B1/ko
Priority to US12/707,020 priority patent/US8378637B2/en
Priority to EP10250293.7A priority patent/EP2221940B1/en
Publication of KR20100094178A publication Critical patent/KR20100094178A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101036095B1 publication Critical patent/KR101036095B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572—Means for preventing undesired use or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
    • H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
    • H02J7/007194—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature of the battery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/105—NTC
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/106—PTC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 베어셀을 구비하는 이차전지용 자가방전 회로에 있어서, 양단이 상기 베어셀의 양극과 음극에 연결되는 자가방전부를 포함하며, 상기 자가방전부는 서로 직렬로 연결된 스위칭 소자와, 제너 다이오드를 구비하며, 상기 제너 다이오드는 상기 베어셀의 방전 방향에 대해 역방향으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로가 제공된다.
이차전지, 자가방전, 전압, 온도, 제너다이오드

Description

이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지 {SELF DISCHARGE CIRCUIT FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY WITH THE SAME}
본 발명은 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지에 관한 것이다.
최근 전자, 통신 및 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나고 있다. 휴대용 전지기기의 전원으로는 재충전이 가능한 이차전지가 주로 사용되고 있다.
이차전지의 안전성 및 신뢰성을 위하여, 고온에서는 이차전지의 충전을 차단하는 기술이 사용되고 있다. 그러나 고온에서 이차전지의 충전을 차단하는 방식만으로는 이차전지의 스웰링(swelling) 현상을 완전히 방지할 수 가 없다. 즉, 이차전지가 충전된 상태에서 고온의 환경에 방치되는 경우에는, 이차전지의 스웰링 현상이 발생하게 된다. 특히, 차량에 탑재되어 사용되는 네비게이션 시스템과 같은 전자기기는, 차량 시거잭을 통해 충전된 상태로 차량 내부에 방치되는 경우가 많다. 여름에는 차량의 대시보드(dashboard) 온도가 80℃까지 상승하는데, 이러한 경우에 내비게이션 시스템의 이차전지에 대한 충전이 차단되더라도, 이차전지가 거의 만충전된 상태이기 때문에 스웰링 현상이 일어날 가능성이 높다.
본 발명의 목적은, 고온의 환경에서 스웰링 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기준 전압 이상을 유지시킬 수 있는 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면에 따르면,
베어셀을 구비하는 이차전지용 자가방전 회로에 있어서, 양단이 상기 베어셀의 양극과 음극에 연결되는 자가방전부를 포함하며, 상기 자가방전부는 서로 직렬로 연결된 스위칭 소자와, 제너 다이오드를 구비하며, 상기 제너 다이오드는 상기 베어셀의 방전 방향에 대해 역방향으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로가 제공된다.
상기 자가방전부는 상기 자가방전부에 흐르는 전류의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 구비할 수 있다. 이때, 상기 전류 조절부는 저항일 수 있다.
상기 이차전지용 자가방전 회로는 상기 이차전지의 온도를 감지하여 이에 대한 전기적 신호를 생성하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 온도 센서는 써미스터일 수 있다.
상기 이차전지용 자가방전 회로는 상기 자가방전부의 스위칭 소자에 제어신 호를 출력하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 자가방전부와 병렬로 연결되며, 상기 제어부는 서로 직렬로 연결된 온도저항소자와 전압분배 소자를 구비하며, 상기 전압분배 소자에 인가된 전압이 상기 자가방전부의 스위칭 소자의 제어신호일 수 있다.
상기 온도저항소자는 NTC 소자이며, 상기 자가방전부의 스위칭 소자는 N채널 FET일 수 잇다.
상기 온도저항소자는 PTC 소자이며, 상기 자가방전부의 스위칭 소자는 P채널 FET일 수 있다.
상기 전압분배 소자는 저항일 수 있다.
상기 제너 다이오드의 항복 전압은 상기 베어셀의 충전율 50%에 해당하는 전압일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 이차전지용 자가방전 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 본 발명에 의하면, 고온 조건에서 베어셀의 방전 경로를 형성하는 스위칭 소자가 구비되므로, 고온 조건에서 이차전지의 스웰링이 방지된다.
또한, 본 발명에 의하면, 베어셀의 전압이 기준 전압 미만인 경우에는 자가방전을 차단하는 제너 다이오드가 마련되므로, 고온 조건에서도 이차전지의 전압을 항상 기준 전압 이상으로 유지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가방전 회로를 구비하는 이차전지의 충방전 시스템에 대한 회로도이다.
도1을 참조하면, 이차전지의 충방전 시스템(100)은 이차전지(110)와, 이차전지(110)가 장착된 휴대용 전자기기(120)를 구비한다.
이차전지(110)는 베어셀(111)과, 다수의 외부 단자(112a, 112b, 112c)와, 자가방전 회로(130)를 구비한다.
베어셀(111)은 전기 에너지를 저장하고 외부에 제공하는 구성으로서, 양극(111a)과 음극(111b)을 구비한다. 베어셀(111)은 리튬 이온 전지 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있다. 도면에는 베어셀(111)이 하나인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 베어셀(111)은 여러 개의 셀이 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결되어 구성될 수 있다.
다수의 외부단자(112a, 112b, 112c)는 제1 양극 단자(112a)와, 제1 음극 단자(112b)와, 제1 데이터 단자(112c)를 포함하여 형성된다. 제1 양극 단자(112a)와 제1 음극 단자(1120b)는 충방전 전류가 흐르는 대전류 경로(10) 상에서 베어 셀(111)의 양극(111a)과 음극(111b)에 각각 전기적으로 연결된다. 제1 양극 단자(112a)와 제1 음극 단자(112b)는 휴대용 전자기기(120)와 전기적으로 연결되어 충방전 전류가 흐르게 된다. 제1 데이터 단자(112c)는 자가방전 회로(130)와 전기적으로 연결된다. 제1 데이터 단자(112c)를 통해 이차전지(110)의 온도 신호가 휴대용 전자기기(120)로 전달된다. 또한, 제1 데이터 단자(112c)를 통해 휴대용 전자기기(120)로부터의 제어신호가 자가방전 회로(130)로 전달된다. 제1 데이터 단자(112c)를 통한 데이터의 전달 경로는 종래의 SMbus를 통해 형성될 수 있다.
자가방전 회로(130)는 자가방전부(131)와, 온도 센서(116)를 구비한다. 자가방전 회로(130)는 베어셀(111)의 자가방전 경로를 개방하거나 폐쇄한다.
자가방전부(131)는 직렬로 연결된 스위칭 소자(113)와, 제너 다이오드(114)와, 전류 조절부(115)를 구비한다. 자가방전부(131)의 양단은 제1 양극 단자(112a)와 제1 음극 단자(112b)에 병렬로 연결된다. 또한, 자가방전부(131)의 양단은 베어셀(111)의 양극(111a) 및 음극(111b)에 각각 전기적으로 연결되어, 베어셀(111)의 자가방전 경로를 형성한다.
스위칭 소자(113)는 FET로 이루어지며, 소스(S)와 드레인(D)이 베어셀(111)의 양극(111a) 및 음극(111b)과 각각 전기적으로 연결된다. 스위칭 소자(113)의 게이트(G)는 제1 데이터 단자(112c)와 전기적으로 연결된다. 스위칭 소자(113)는 제1 데이터 단자(112c)를 통해 전달되는 휴대용 전자기기(120)로부터의 제어신호에 의 해 온오프된다. 본 실시예에서는 스위칭 소자(113)가 FET로 이루어진 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 스위칭 소자(113)으로써, BJT와 같은 다른 형태의 스위칭 소자가 사용될 수 있다.
제너 다이오드(zener diode)(114)는 스위칭 소자(113)와 베어셀(111)의 음극(111b) 사이에 위치하며, 베어셀(111)의 자가 방전 전류 방향에 대하여 역방향으로 연결된다. 제너 다이오드(114)는 스위칭 소자(113)가 온된 경우에서, 베어셀(111)의 전압이 제너 다이오드(114)의 항복 전압인 기준 전압 이상인 경우에만 자가방전이 이루어지도록 한다. 본 실시예에서는 제너 다이오드(114)의 항복 전압이 베어셀(111)의 충전율이 50%가 되었을 때의 베어셀(111)의 전압인 것으로 한다. 즉, 스위칭 소자(113)가 온된 상태에서 베어셀(111)의 충전율이 50% 이상인 경우에만, 베어셀(111)은 자가방전되는 것이다. 따라서, 베어셀(111)은 스위칭 소자(113)가 온된 상태에서도 충전율 50%를 계속 유지하게 되어, 자가방전에 따른 베어셀(111)의 과방전이 효과적으로 방지된다. 본 실시예에서는 제너 다이오드(114)의 항복 전압이 베어셀(111)의 충전율이 50%가 되었을 때의 베어셀(111)의 전압인 것으로 하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 베어셀(111)의 만충전시의 전압 및 만방전시의 전압 사이에서 필요에 따라 선택적으로 다양하게 변경될 수 있다.
전류 조절부(115)는 저항으로 이루어지며, 스위칭 소자(113)와 베어셀(111)의 양극(111a) 사이에 위치한다. 전류 조절부(115)에 의해 자가방전 전류가 적절히 조절된다.
온도 센서(116)는 이차전지(110) 주위의 온도를 측정하여 이를 전기적 신호로 변환한다. 온도 센서(116)는 제1 데이터 단자(112c)에 전기적으로 연결된다. 온도 센서(116)에 의해 생성된 전기적 신호는 제1 데이터 단자(112c)를 통해 휴대용 전자기기(120)로 전달된다. 본 실시예에서는 온도 센서(116)가 써미스터(thermester)인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
휴대용 전자기기(120)는 전원 공급부(121)와, MPU(122)와, 다수의 외부단자(123a, 123b, 123c)를 구비한다. 본 실시예에서는 휴대용 전자기기(120)가 차량에 장착되어 고온의 환경에 사용될 수 있는 내비게이션 시스템인 것으로 설명하는데 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.
전원 공급부(121)는 MPU(122)에 의해 제어되는 스위칭 소자(미도시)와 외부의 전원을 변환하여 공급하는 어댑터(미도시)를 포함하여 형성될 수 있다. 전원 공급부(121)는 이차전지(110)에 충전전류를 공급하거나, 이차전지(110)의 방전전류를 휴대용 전자기기(120)의 전원으로 공급해주는 역할을 한다. 또는 외부의 전원을 바로 휴대용 전자기기(120)의 전원으로 공급해줄 수도 있다.
MPU(122)는 마이크로 프로세서(미도시)와, 마이크로 프로세서와 전기적으로 연결되는 수동소자(미도시), 능동소자(미도시) 및 메모리(미도시)를 포함하여 형성 된다. MPU(122)는 이차전지(110)의 온도 센서(116)로부터 온도 신호를 전달받고, 이차전지(110)의 스위칭 소자(113)의 온오프를 제어하는 신호를 출력한다. MPU(122)는 이차전지(110)의 온도가 고온으로 판단되는 기준온도 이상일 때만, 이차전지(110)의 스위칭 소자(113)를 온시키는 제어신호를 출력한다.
다수의 외부단자(123a, 123b, 123c)는 제2 양극 단자(123a)와, 제2 음극 단자(123b)와, 제2 데이터 단자(123c)를 포함하여 형성된다. 제2 양극 단자(123a)와 제2 음극 단자(123b)는 전원 공급부(121)와 전기적으로 연결되며, 이차전지(110)가 휴대용 전자기기(120)에 장착되었을 때, 이차전지(110)의 제1 양극 단자(112a) 및 제1 음극 단자(112b)와 각각 접속되어 충방전 전류의 경로를 형성한다. 제2 데이터 단자(123c)는 MPU(122)와 전기적으로 연결된다. 제2 데이터 단자(123c)는 이차전지(110)가 휴대용 전자기기(120)에 장착되었을 때, 이차전지(110)의 제1 데이터 단자(112c)와 전기적으로 연결된다.
이제, 도1을 참조하여 도1에 도시된 실시예의 작용을 상세히 설명한다.
이차전지(110)에 대한 고온 조건은 60℃이고, 제너 다이오드의 항복 전압은 베어셀(111)의 충전율 50%에 해당하는 전압인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다. 고온 조건 온도 및 제너 다이오드의 항복 전압은 사용자가 선택적으로 다양하게 변경가능한 사항이다.
먼저, 이차전지(110)가 60℃ 미만의 환경에서 사용되고 있는 경우를 설명한 다. 이차전지(110)의 온도는 온도 센서(116)에 의해 전기적 신호로 변환되어 이차전지(110)의 제1 데이터 단자(112c)를 통해 휴대용 전자기기(120)의 MPU(122)로 전달된다. 휴대용 전자기기(120)의 MPU(122)는 이차전지(110)의 제1 데이터 단자(112c)를 통해 스위칭 소자(113)를 오프시킨다. 따라서, 자가방전부(131)에 의한 자가방전 경로는 차단되어, 이차전지(110)은 정상적으로 충방전 동작을 실시하게 된다.
다음, 이차전지(110)가 60℃ 이상의 환경에서 사용되고 있는 경우를 설명한다. 이차전지(110)의 온도는 온도 센서(116)에 의해 전기적 신호로 변환되어 이차전지(110)의 제1 데이터 단자(112c)를 통해 휴대용 전자기기(120)의 MPU(122)로 전달된다. 휴대용 전자기기(120)의 MPU(122)는 이차전지(110)의 제1 데이터 단자(112c)를 통해 스위칭 소자(113)를 온시킨다. 이때, 베어셀(111)이 충전율 50% 미만인 경우에는 제너 다이오드(114)에 의해 자가방전 경로는 여전히 차단되어 베어셀(111)의 충전율은 50% 미만의 상태에서 계속 유지된다. 만일, 베어셀(111)이 충전율 50% 이상인 경우에는 제너 다이오드(114)의 항복 전압을 넘게 되므로 자가방전 경로가 형성되어 베어셀(111)에 대한 자가방전이 이루어지게 된다. 자가방전이 계속 이루어지다가 베어셀(111)의 충전율이 50% 미만인 상태가 되면, 다시 제너 다이오드(114)에 의해 자가방전이 차단된다. 따라서, 고온의 조건에서 베어셀(111)은 50% 미만의 충전율을 계속 유지하게 된다. 50% 미만의 충전율은 고온 조건에서 베어셀(111)의 스웰링을 방지할 수 있는 최적의 조건이다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 방전 회로를 구비하는 이차전지에 대한 회로도이다. 도2를 참조하면, 이차전지(210)는 베어셀(111)과, 다수의 외부 단자(112a, 112b)와, 자가방전 회로(230)를 구비한다. 베어셀(111) 및 다수의 외부 단자(112a, 112b)의 구성은 도1에 도시한 베어셀(111) 및 다수의 외부 단자(112a, 112b)의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
자가방전 회로(230)는 서로 병렬 연결된 자가방전부(131)와, 제어부(232)를 구비한다. 자가방전 회로(230)는 베어셀(111)의 자가방전 경로를 개방하거나 폐쇄한다. 자가방전부(131)의 구성은 도1에 도시한 자가방전부(131)의 구성과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제어부(232)는 직렬로 연결된 온도저항소자(216)와, 전압분배 소자(217)를 구비한다. 제어부(232)는 자가방전부(131)의 스위칭 소자(113)에 제어신호를 출력한다. 온도저항소자(216)와 전압분배 소자(217)의 사이에 위치하는 노드(218)가 자가방전부(131)의 FET(113)의 게이트(G)와 전기적으로 연결되어, 온도저항소자(216)에 인가되는 전압이 자가방전부(131)의 FET(113)의 동작 신호로 사용된다.
온도저항소자(216)는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 소자로서, 전압분배 소자(217)에 비해 베어셀(111)의 양극(111a) 쪽에 전기적으로 연결된다. 온도저항소자(216)는 이차전지(110)의 온도가 상승함에 따라, 저항이 감소하여 전압분배 소자(217)에 인가되는 전압이 증가한다. 온도저항소자(216)는 전압분배 소자(217)에 인가되는 전압을 적절한 값으로 조절한다. 전압분배 소자(217)에 인가되는 전압이 일정 수준 이상으로 증가하면, 자가방전부(131)의 스위칭 소자(113)를 온시키게 된다. 이를 위하여, 스위칭 소자(113)는 N채널 FET인 것이 바람직하다.
온도저항소자(216)는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자로 이루어질 수 있다. 이 경우에는 전압분배 소자(217)에 인가되는 전압이 일정 수준 이하로 낮아졌을 때, 스위칭 소자(113)가 온되도록 스위칭 소자(113)는 P채널 FET로 이루어지는 것이 바람직하다.
전압분배 소자(217)는 저항으로 이루어지며, 온도저항소자(216)와 함께 베어셀(111)의 전압을 분배한다. 전압분배 소자(217)는 온도저항소자(216)에 비해 베어셀(111)의 음극(111b) 쪽에 전기적으로 연결된다.
이제, 도2를 참조하여 도2에 도시된 실시예의 작용을 상세히 설명한다.
이차전지(110)에 대한 고온 조건은 60℃이고, 제너 다이오드의 항복 전압은 베어셀(111)의 충전율 50%에 해당하는 전압이며, 온도저항소자(216)는 NTC이고, 스위칭 소자(113)은 N채널 FET인 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.
먼저, 이차전지(110)가 60℃ 미만의 환경에서 사용되고 있는 경우를 설명한다. 이차전지(110)의 전압분배 소자(217)에 인가되는 전압이 스위칭 소자(113)의 동작 전압으로 인가되는데, 스위칭 소자(113)의 게이트(G)에 N채널 FET인 스위칭 소자(113)를 온시키기 위한 전압보다 낮은 전압이 인가되므로, 스위칭 소자(113)는 오프된다. 따라서, 자가방전부(131)에 의한 자가방전 경로는 차단되어, 베어셀(111)은 정상적으로 충방전 동작을 실시하게 된다.
다음, 이차전지(110)가 60℃ 이상의 환경에서 사용되고 있는 경우를 설명한다. 이차전지(110)의 전압분배 소자(217)에 인가되는 전압이 스위칭 소자(113)의 동작 전압으로 인가되는데, 온도가 높아져서 스위칭 소자(113)의 게이트(G)에 N채널 FET인 스위칭 소자(113)를 온시키기 위한 전압보다 높은 전압이 인가된다. 따라서, 스위칭 소자(113)는 온된다. 이때, 베어셀(111)이 충전율 50% 미만인 경우에는 제너 다이오드(114)에 의해 자가방전 경로는 여전히 차단되어 베어셀(111)의 충전율은 50% 미만의 상태에서 계속 유지된다. 만일, 베어셀(111)이 충전율 50% 이상인 경우에는 제너 다이오드(114)의 항복 전압을 넘게 되므로 자가방전 경로는 형성되어 베어셀(111)에 대한 자가방전이 이루어지게 된다. 자가방전이 계속 이루어지다가 베어셀(111)의 충전율이 50% 미만인 상태가 되면, 다시 제너 다이오드(114)에 의해 자가방전이 차단된다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자가방전 회로를 구비하는 이차전지의 충방전 시스템에 대한 회로도이다.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가 방전 회로를 구비하는 이차전지에 대한 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 이차전지의 충방전 시스템 110 : 이차전지
111 : 베어셀 113 : 스위칭 소자
114 : 제너 다이오드 120; 휴대용 전자기기
130, 230 : 자가방전부 232 : 제어부
삭제

Claims (22)

  1. 베어셀을 구비하는 이차전지용 자가방전 회로에 있어서,
    양단이 상기 베어셀의 양극과 음극에 연결되는 자가방전부를 포함하며,
    상기 자가방전부는 서로 직렬로 연결된 스위칭 소자와, 제너 다이오드를 구비하며, 상기 제너 다이오드는 상기 베어셀의 방전 방향에 대해 역방향으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자가방전부는 상기 자가방전부에 흐르는 전류의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자가방전부의 전류 조절부는 저항인 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이차전지의 온도를 감지하여 이에 대한 전기적 신호를 생성하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  5. 제4항에 있어서, 상기 온도 센서는 써미스터인 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자가방전부의 스위칭 소자에 제어신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어부는 상기 자가방전부와 병렬로 연결되며, 상기 제어부는 서로 직렬로 연결된 온도저항소자와 전압분배 소자를 구비하며, 상기 전압분배 소자에 인가된 전압이 상기 자가방전부의 스위칭 소자의 제어신호인 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  8. 제7항에 있어서, 상기 온도저항소자는 NTC 소자이며, 상기 자가방전부의 스위칭 소자는 N채널 FET인 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  9. 제7항에 있어서, 상기 온도저항소자는 PTC 소자이며, 상기 자가방전부의 스위칭 소자는 P채널 FET인 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  10. 제7항에 있어서, 상기 전압분배 소자는 저항인 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제너 다이오드의 항복 전압은 상기 베어셀의 충전율 50%에 해당하는 전압인 것을 특징으로 하는 이차전지용 자가방전 회로.
  12. 양극과 음극을 구비하는 베어셀;
    상기 베어셀의 양극 및 음극과 각각 연결된 양극 단자 및 음극 단자; 및
    양단이 상기 양극 단자 및 음극 단자와 병렬로 연결된 자가방전부를 구비하는 자가방전 회로를 포함하며,
    상기 자가방전 회로의 상기 자가방전부는 직렬로 연결된 스위칭 소자와, 제너 다이오드를 구비하며, 상기 제너 다이오드는 상기 베어셀의 방전 방향에 대해 역방향으로 연결된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제12항에 있어서, 상기 자가방전 회로의 상기 자가방전부는 상기 자가방전부에 흐르는 전류의 양을 조절하는 전류 조절부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제13항에 있어서, 상기 자가방전 회로의 상기 자가방전부의 전류 조절부는 저항인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제12항에 있어서, 외부 기기와 접속되어 데이터를 송수신하며 상기 스위칭 소자와 전기적으로 연결된 데이터 단자를 더 포함하며, 상기 자가방전 회로는 온도를 감지하여 전기적 신호를 생성하며 상기 데이터 단자와 전기적으로 연결된 온도 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제15항에 있어서, 상기 온도 센서는 써미스터인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제12항에 있어서, 상기 자가방전 회로는 상기 자가방전부의 스위칭 소자에 제어신호를 출력하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  18. 제17항에 있어서, 상기 자가방전 회로의 상기 제어부는 상기 자가방전부와 병렬로 연결되며, 상기 제어부는 서로 직렬로 연결된 온도저항소자와 전압분배 소자를 구비하며, 상기 전압분배 소자에 인가된 전압이 상기 자가방전부의 스위칭 소자의 제어신호인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제어부의 상기 온도저항소자는 NTC 소자이며, 상기 자가방전부의 스위칭 소자는 N채널 FET인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제어부의 상기 온도저항소자는 PTC 소자이며, 상기 자가방전부의 스위칭 소자는 P채널 FET인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  21. 제18항에 있어서, 상기 제어부의 상기 전압분배 소자는 저항인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  22. 제12항에 있어서, 상기 제너 다이오드의 항복 전압은 상기 베어셀의 충전율 50%에 해당하는 전압인 것을 특징으로 하는 이차전지
KR1020090013487A 2009-02-18 2009-02-18 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지 KR101036095B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090013487A KR101036095B1 (ko) 2009-02-18 2009-02-18 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지
US12/707,020 US8378637B2 (en) 2009-02-18 2010-02-17 Self-discharge circuit for secondary battery, and secondary battery including the same
EP10250293.7A EP2221940B1 (en) 2009-02-18 2010-02-18 Self-discharge circuit for secondary battery, and secondary battery including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090013487A KR101036095B1 (ko) 2009-02-18 2009-02-18 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100094178A KR20100094178A (ko) 2010-08-26
KR101036095B1 true KR101036095B1 (ko) 2011-05-19

Family

ID=42198919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090013487A KR101036095B1 (ko) 2009-02-18 2009-02-18 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8378637B2 (ko)
EP (1) EP2221940B1 (ko)
KR (1) KR101036095B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9136509B2 (en) 2011-05-27 2015-09-15 Apple Inc. Battery cell with an integrated pouch metal foil terminal
DE102012210603B4 (de) 2012-06-22 2023-11-09 Robert Bosch Gmbh Sicherheitskonzept für Batterien
CN109904886B (zh) * 2017-12-08 2024-02-13 神讯电脑(昆山)有限公司 控制电路模块及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01152930A (ja) * 1987-12-08 1989-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd バッテリィ充電回路
JPH02159933A (ja) * 1988-12-08 1990-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二輪車用バッテリィ充電装置
JPH07212983A (ja) * 1994-01-20 1995-08-11 Rohm Co Ltd 二次電池電圧制御装置
KR19980064037A (ko) * 1996-12-13 1998-10-07 세야히로미찌 비액상 전해질 2 차 전지용 충전기 및 그의 충전방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2961853B2 (ja) 1990-09-26 1999-10-12 ソニー株式会社 二次電池の保護装置
JPH1051961A (ja) * 1996-07-31 1998-02-20 Toshiba Corp 電池パックの短絡保護回路
JP3157121B2 (ja) * 1997-02-04 2001-04-16 セイコーインスツルメンツ株式会社 充電式電源装置
US6608470B1 (en) 1998-01-31 2003-08-19 Motorola, Inc. Overcharge protection device and methods for lithium based rechargeable batteries
US5982148A (en) * 1998-06-22 1999-11-09 National Semiconductor Corporation Method and apparatus for monitoring the self discharge of a secondary battery upon completion of a charge cycle
JP2000253590A (ja) * 1999-02-25 2000-09-14 Mitsumi Electric Co Ltd 充放電制御回路
JP2002056900A (ja) * 2000-08-14 2002-02-22 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解液型電池装置及び電池パック
GB0111107D0 (en) * 2001-05-05 2001-06-27 Sprue Aegis Ltd Power Supply
CA2406500C (en) 2001-10-01 2008-04-01 Research In Motion Limited An over-voltage protection circuit for use in a charging circuit
KR100782101B1 (ko) 2005-04-08 2007-12-04 유니썸테크놀로지 주식회사 보호회로 및 이를 포함하는 전지 팩
WO2006115342A1 (en) 2005-04-08 2006-11-02 U-Nisum Technology Co., Ltd Circuit and chip for protecting battery, method of manufacturing the same and battery pack having the same
KR101147747B1 (ko) 2005-05-23 2012-05-25 엘지전자 주식회사 고온 시 배터리 보호 장치 및 방법
KR100786937B1 (ko) 2005-07-20 2007-12-17 주식회사 엘지화학 이차전지 보호장치
WO2007092240A2 (en) * 2006-02-02 2007-08-16 Xpresense Llc Rf-based dynamic remote control device based on generating and sensing of electrical field in vicinity of the operator
KR100844541B1 (ko) 2006-11-20 2008-07-08 주식회사 파워로직스 배터리 보호회로

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01152930A (ja) * 1987-12-08 1989-06-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd バッテリィ充電回路
JPH02159933A (ja) * 1988-12-08 1990-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二輪車用バッテリィ充電装置
JPH07212983A (ja) * 1994-01-20 1995-08-11 Rohm Co Ltd 二次電池電圧制御装置
KR19980064037A (ko) * 1996-12-13 1998-10-07 세야히로미찌 비액상 전해질 2 차 전지용 충전기 및 그의 충전방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2221940B1 (en) 2018-01-10
EP2221940A1 (en) 2010-08-25
KR20100094178A (ko) 2010-08-26
US20100207586A1 (en) 2010-08-19
US8378637B2 (en) 2013-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9077196B2 (en) Battery pack and power generation circuit in battery pack
KR100824888B1 (ko) 하이브리드 배터리 팩 및 그것의 충전 방법과 방전 방법
US10141551B2 (en) Battery system
US8305045B2 (en) Charge control circuit, battery pack, and charging system
US8421416B2 (en) Battery charge compensation
KR101182890B1 (ko) 배터리 팩 충전 제어 시스템
JP5363740B2 (ja) 充電制御回路、電池パック、及び充電システム
US9917451B2 (en) Battery pack and controlling method thereof
KR101222409B1 (ko) 이차전지의 충방전 시스템 및 이차전지의 충방전 제어 방법
EP3582382A1 (en) Power supply device and battery pack including same
JP5091634B2 (ja) 電池パック、及び充電システム
KR102246769B1 (ko) 배터리 팩 및 이를 포함하는 전기 청소기
CN101465557B (zh) 便携式设备、用于便携式设备的电池盒
EP2317597B1 (en) Battery pack
KR102273766B1 (ko) 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩
KR20140028531A (ko) 배터리 팩 및 이의 제어 방법
KR20090126098A (ko) 배터리 팩 및 그 충전 방법
CN102263400A (zh) 蓄电池保护电路和混合电源设备
KR101264428B1 (ko) 배터리 팩
JP2009133676A (ja) 電池パックおよび充放電方法
KR20150107032A (ko) 배터리 팩
KR101036095B1 (ko) 이차전지용 자가방전 회로 및 이를 구비하는 이차전지
KR102358435B1 (ko) 배터리 충전방법 및 이를 이용한 배터리 팩
JP2008199717A (ja) 電池パックおよび充電制御方法
KR101863092B1 (ko) 배터리 충전 제어 방법, 및 이를 적용한 배터리 팩

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140423

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150421

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160419

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170424

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180503

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190502

Year of fee payment: 9