KR101603626B1 - 과충전 방지 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지의 과충전을 방지하는 과충전 방지 회로를 개시한다. 본 발명에 따른 과충전 방지 회로는, 이차전지가 과충전 되었을 때 충전부로부터 이차전지에 유입되는 충전 전류 중 적어도 일부를 우회 회로부로 흘려줌으로써 상기 이차전지의 과충전을 방지하는 회로로서, 상기 우회 회로부는, 상기 이차전지와 병렬로 연결되며 이차전지의 충전 전압이 임계 값(Vmax) 이상이 되면 통전 화학반응을 일으키는 화학적 스위칭 소자를 포함한다.
본 발명에 따르면, 이차전지의 충전 전압이 소정의 전압 이상이 되는 경우 충전 전원으로부터 이차전지에 공급되는 충전 전류의 전부 또는 일부를 우회시킴으로써 이차전지를 과충전으로부터 보호할 수 있다.

Description

과충전 방지 회로{Protective circuit for preventing overcharge}
본 발명은 이차전지가 과충전 되는 것을 방지하기 위한 회로 기술에 관한 것으로서, 구체적으로는 이차전지로 유입되는 과충전 전류를 우회시킴으로써 이차전지를 과충전으로부터 보호하는 과충전 방지 회로에 관한 것이다.
일반적으로 전지는 크게 화학전지와 물리전지로 나뉘고, 화학전지는 일차전지 및 이차전지, 그리고 연료전지로 나눌 수 있다. 상기 이차전지로는 니켈/카드뮴(Ni-Ca) 이차전지, 니켈/수소(Ni-Mh) 이차전지, 밀폐납산(SLA) 이차전지, 리튬(Li) 이온 이차전지, 리튬(Li)-중합체 이차전지 및 재사용 알카리(Reusable alkaline) 이차전지 등이 있다.
특히 상기 리튬 이온 이차전지는 일정 전압 이상으로 과충전 되는 경우에는 양극 활물질과 전해액의 부반응이 많아지고, 양극 활물질의 구조 붕괴 및 전해액의 산화 반응 등이 동반되며, 음극 활물질에서 리튬이 석출된다. 이러한 상태에서 충전이 계속 되는 경우에는 리튬 이온 이차전지가 폭발 및/또는 발화할 수 있다.
일반적으로, 리튬 이온 이차전지의 충전에 사용되는 전원은 과충전을 방지하기 위한 제어 회로를 구비하고 있으나, 상기 제어 회로가 작동 이상으로 인해 이차전지가 만충전된 이후에도 계속 충전 전류를 공급하는 경우에는 상술한 바와 같이 리튬 이온 이차전지가 폭발 및/또는 발화될 수 있어 매우 위험하다.
이에 따라, 종래에는 리튬 이온 이차전지가 과충전되지 않도록 하기 위해 다양한 노력을 계속해 왔다. 예를 들면, 열감지 소자인 서머스탯(Thermostat)을 리튬 이온 이차전지에 연결하고, 과충전에 의해 이차전지가 소정의 온도 이상이 되면 충전 전류의 흐름을 차단하도록 함으로써 이차전지의 충전을 강제적으로 종료시키는 방법이 사용되어 왔다.
그러나, 상기 서머스탯과 같은 열감지 소자는 이차전지가 사용되는 장소의 온도에 따라 적절한 시점에 작동하지 않을 수 있는 위험이 있으므로, 과충전에 따른 이차전지의 손상을 효과적으로 보호하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 충전 전원의 공급 전압 및 전류를 제어하는 제어 회로의 작동 이상이 발생한 경우에 있어서, 주변 환경의 영향을 받지 않고 이차전지의 과충전에 따른 손상을 효과적으로 방지할 수 있는 보호 장치의 도입이 요구된다.
한국 공개특허 10-2007-0033853호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 고려하여 창안된 것으로서, 충전 전원의 제어 회로가 정상 작동하지 않는 경우에도 이차전지를 과충전으로부터 효과적으로 보호할 수 있는 과충전 방지 회로를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 과충전 방지 회로는, 이차전지가 과충전 되었을 때 충전부로부터 이차전지에 유입되는 충전 전류 중 적어도 일부를 우회 회로부로 흘려줌으로써 상기 이차전지의 과충전을 방지하는 회로로서, 상기 우회 회로부는, 상기 이차전지와 병렬로 연결되며 이차전지의 충전 전압이 임계 값(Vmax) 이상이 되면 통전 화학반응을 일으키는 화학적 스위칭 소자를 포함한다.
바람직하게, 상기 화학적 스위칭 소자는, 상기 이차전지의 일 단과 연결되는 제1 도전 플레이트; 상기 이차전지의 타 단과 연결되며 상기 제1 도전 플레이트와 이격된 제2 도전 플레이트; 및 상기 제1 도전 플레이트 및 제2 도전 플레이트 사이에 충진되며 상기 이차전지의 충전 전압이 임계 값(Vmax) 이상이 되면 상기 통전 화학반응을 통해 전도성을 갖는 가변 물질을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 화학적 스위칭 소자는, 상기 제1 도전 플레이트 및 제2 도전 플레이트를 수용하는 케이스를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 화학적 스위칭 소자는, 상기 케이스 내에 충진되는 전해액을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 가변 물질은 할로겐기가 치환된 톨루엔(Halogenated toluene)일 수 있다.
바람직하게, 상기 가변 물질은 4-클로로톨루엔(4-chlorotoluene)일 수 있으며, 이 경우 상기 임계 값(Vmax)은 4.75V 일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 가변 물질은 바이페닐(Biphenyl)일 수 있으며, 이 경우 상기 임계 값(Vmax)은 4.6V 일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 가변 물질은 사이클로헥실 벤젠(Cyclohexyl benzene)일 수 있으며, 이 경우 상기 임계 값(Vmax)은 4.7V 일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 화학적 스위칭 소자는 복수개이며, 상기 복수개의 화학적 스위칭 소자는 서로 병렬로 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 우회 회로부는 상기 화학적 스위칭 소자와 직렬로 연결되고 상기 이차전지와는 병렬로 연결되는 적어도 하나의 저항을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 과충전 방지 회로는 상기 화학적 스위칭 소자 및 이차전지와 충전부 사이에 연결되는 적어도 하나의 저항을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 과충전 방지 회로는 상기 화학적 스위칭 소자 및 이차전지와 직렬로 연결된 퓨즈부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 퓨즈부는 상기 과충전 방지 회로상의 도선보다 낮은 용융점을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 화학적 스위칭 소자는 상기 제1 도전 플레이트와 제2 도전 플레이트 사이에 개재되는 분리 막을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 이차전지의 충전 전압이 소정의 전압 이상이 되는 경우 충전 전원으로부터 이차전지에 공급되는 충전 전류의 전부 또는 일부를 우회시킴으로써 이차전지를 과충전으로부터 보호할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 우회 전류에 의해 퓨즈부를 작동시켜 충전 회로를 비가역적으로 단선시킴으로써 이차전지를 과충전으로부터 좀 더 확실하게 보호할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 나타내는 도면으로서, 화학적 스위칭 소자가 적용된 과충전 방지 회로의 회로 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타난 화학적 스위칭 소자의 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 나타내는 도면으로서, 병렬로 연결된 복수개의 화학적 스위칭 소자가 적용된 과충전 방지 회로의 회로 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 나타내는 도면으로서, 화학적 스위칭 소자와 직렬로 연결되며 이차전지와는 병렬로 연결되는 저항이 적용된 과충전 방지 회로의 회로 구성도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 나타내는 도면으로서, 화학적 스위칭 소자 및 이차전지와 충전부 사이에 연결되는 저항이 적용된 과충전 방지 회로의 회로 구성도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 나타내는 도면으로서, 퓨즈부가 적용된 과충전 방지 회로를 나타내는 회로 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 회로는 충전부(10), 이차전지(20) 및 우회 회로부(30)를 포함한다.
상기 충전부(10)는 이차전지(20)와 함께 충전 시스템을 구성하며, 이차전지(20)의 양 단에 충전 전압을 인가하고 충전 전류를 공급함으로써 이차전지(20)를 충전하는 역할을 한다.
상기 이차전지(20)는 3.7 내지 4.2V의 사용 전압 대역을 가진다. 상기 충전부(10)는 이차전지(20)가 상기 적정 전압 범위를 넘어 과충전 되지 않도록 충전 전압 및 충전 전류를 제어하는 제어 회로(미도시)를 구비한다. 즉, 상기 제어 회로는 이차전지(20)의 충전 전압이 미리 설정된 임계 값(Vmax , 이차전지의 만충전 전압 이상의 값에 해당) 이상으로 상승하면 충전부(10)가 이차전지(20)에 더 이상 충전 전류를 공급하지 않도록 제어 한다.
또한, 상기 이차전지(20) 역시 과충전, 과방전, 과전류, 과열 등을 감지하여 이차전지(20)의 동작을 차단하는 보호 회로를 구비하는 배터리 관리 장치(미도시), 즉 BMS(Battery Management System)와 결합된다.
상기 제어 회로와 상기 배터리 관리 장치는 이차전지 기술 분야에서 자명한 기술에 해당하므로 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 우회 회로부(30)는 이차전지(20)와 병렬로 연결되며, 이차전지(20)의 충전 전압이 상기 임계 값(Vmax) 이상으로 상승할 경우 충전 전류의 전부 또는 일부를 우회시킴으로써 이차전지(20)를 과충전으로부터 보호하는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 우회 회로부(30)는 이차전지(20)의 양 단에 상기 임계 값(Vmax) 이상의 전위차가 형성될 경우 통전되는 화학적 스위칭 소자(30a)를 포함한다.
도 2는 상기 화학적 스위칭 소자(30a)의 내부 구조를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 화학적 스위칭 소자(30a)는 제1 도전 플레이트(31), 제2 도전 플레이트(32), 분리 막(33), 케이스(34), 전해액(35) 및 가변 물질(36)을 포함한다.
상기 제1 도전 플레이트(31) 및 제2 도전 플레이트(32)는 도선(37)을 통해 각각 이차전지(20)의 일 단 및 타 단과 연결된다. 따라서 상기 제1 도전 플레이트(31) 및 제2 도전 플레이트(32) 사이에는 이차전지(20)의 충전 전압에 대응하는 전압이 인가된다. 또한 상기 제1 도전 플레이트(31) 및 제2 도전 플레이트(32)는 비 통전 상태에서 전기적 절연을 확보하기 위해 일정한 간극을 두고 배치된다.
상기 도전 플레이트(31,32)는 필요에 따라 그 면적이 달라질 수 있다. 면적의 변화는 화학적 스위칭 소자(30a)의 저항 특성에 영향을 미쳐 우회 회로부(30)를 통하여 흐르는 충전 전류의 량을 변화시킨다. 즉, 상기 도전 플레이트(31,32)의 면적이 넓어지면 화학적 스위칭 소자(30a)의 자체 저항이 낮아진다. 그 결과, 화학적 스위칭 소자(30a)가 통전되었을 때 충전 전류 중 비교적 많은 비율의 전류가 우회 회로부(30)를 통하여 흐르게 된다. 반면, 상기 도전 플레이트(31,32)의 면적이 작아지면 화학적 스위칭 소자(30a)의 자체 저항이 높아진다. 그 결과, 화학적 스위칭 소자(30a)가 통전되었을 때 충전 전류 중 비교적 적은 비율의 전류만이 우회 회로부(30)를 통해 흐르게 된다.
한편, 상기 이차 전지(20)의 보호라는 관점에서 보면 이차전지(20)가 과충전 상태가 되면 충전 전류의 대부분이 우회 회로부(30)를 통해 흐르는 것이 바람직하다. 하지만 우회 회로부(30)를 통해 흐르는 충전 전류의 크기가 클 경우 화학적 스위칭 소자(30a)가 손상될 위험이 있다. 따라서, 도전 플레이트(31,32)의 면적 조절을 통해 상기 화학적 스위칭 소자(30a)의 자체 저항을 적절한 범위로 조절하는 것이 바람직하다.
상기 분리 막(33)은 다공성의 분리 막으로서 리튬 이차전지에 일반적으로 적용되는 폴리올레핀 계열의 분리 막이 사용될 수 있는데 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 상기 분리 막(33)은 제1 도전 플레이트(31)와 제2 도전 플레이트(32) 사이에 개재되어 제1 도전 플레이트(31) 및 제2 도전 플레이트(32)가 물리적으로 서로 접촉되는 것을 방지한다.
한편, 도 2에는, 분리 막(33)과 도전 플레이트(31,32) 사이에 간극이 존재하는 것으로 도시되어 있다. 하지만, 분리 막(33)과 도전 플레이트(31,32)가 서로 접촉하고 있는 경우도 본 발명의 범위에 포함되는 것은 자명하다.
상기 케이스(34)는 도전 플레이트(31,32) 및 분리 막(33)을 수용한 채로 밀봉되며, 그 내부에는 전해액(35) 및 액상의 가변 물질(36)이 충진된다.
상기 전해액(35)으로는 리튬 이차전지에 일반적으로 적용되는 것으로서 BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 - 등과 같은 음이온이나 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(Propylene carbonate, PC), 에틸렌 카보네이트(Ethylene carbonate, EC), 디에틸 카보네이트(Diethyl carbonate, DEC), 디메틸 카보네이트(Dimethyl carbonate, DMC), 디프로필 카보네이트(Dipropyl carbonate, DPC) 등의 유기 용매 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 및 해리된 것이 사용될 수 있다.
상기 가변 물질(36)은 이차전지(20)의 제1 도전 플레이트(31) 및 제2 도전 플레이트(32) 사이에 인가되는 전위차가 임계 값(Vmax) 미만인 경우에는 통전되지 않는 특성을 갖는다. 반면, 이차전지(20)가 과충전되어 제1 도전 플레이트(31) 및 제2 도전 플레이트(32) 사이에 임계 값(Vmax) 이상의 전위차가 인가되는 경우에는 통전 화학반응을 통해 전도성을 띠는 특성을 갖는다. 이러한 특성을 갖는 가변 물질(35)의 예로서 할로겐기가 치환된 톨루엔(Halogenated toluene), 바이페닐(Biphenyl), 사이클로헥실 벤젠 (Cyclohexyl benzene) 등을 들 수 있다.
상기 할로겐기가 치환된 톨루엔 중에서도 특히 4-클로로톨루엔(4-chlorotoluene, 4CT)은 도전 플레이트(31,32) 사이에 4.75V 이상의 전위차가 형성되면 중합 반응(Polymerization)을 일으켜, 전도성을 가지게 된다. 따라서, 상기 가변 물질(36)로 4-클로로톨루엔을 사용하는 경우 이차전지(20)의 충전 전압이 점점 상승하여 4.75V에 이르게 되면 우회 회로부(30)를 통해 충전 전류의 전부 또는 일부가 흐르게 되므로 이차전지(20)가 과충전되는 것을 방지할 수 있다.
상기 바이페닐 및 사이클로헥실 벤젠은 도전 플레이트(31,32) 사이에 각각 4.6V 및 4.7V 이상의 전위차가 형성되면 중합 반응을 일으켜 전도성을 가지게 된다. 따라서, 상기 가변 물질(36)로 바이페닐 또는 사이클로헥실 벤젠을 사용하는 경우 이차전지(20)의 충전 전압이 점점 상승하여 4.6V 또는 4.7V 에 이르게 되면 우회 회로부(30)를 통해 충전 전류의 전부 또는 일부가 흐르게 되므로 이차전지(20)의 과충전을 방지할 수 있다.
상기 가변 물질(36)은 할로겐기가 치환된 톨루엔 및 바이페닐, 사이클로헥실 벤젠으로만 한정되지 않는다. 따라서, 도전 플레이트(31,32) 사이에 일정 값 이상의 전위차가 형성되는 경우에 통전 화학반응을 통해 도전성을 갖는 화합물이라면 가변 물질(36)로서 얼마든지 사용이 가능하다. 다만, 상기 가변 물질(36)의 선택 시에는 이차전지(20)의 충전 상한 전압을 고려하여 4.2 내지 5.4V 의 범위에서 통전 화학반응을 일으키는 물질을 선택하는 것이 바람직하다.
한편, 도 2에서는 상기 가변 물질(36)이 입자의 형태로 전해액(35)에 분산되어 있는 것처럼 도시되어 있다. 하지만 이는 도면 도시상의 편의를 위한 것이며 실제로는 가변 물질(36)이 전해액(35)에 고르게 혼합된 형태로 존재하는 것임은 자명하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 과충전 방지 회로는 우회 회로부(30)를 구비함으로써 이차전지(20)의 충전 전압이 임계 값(Vmax) 이상으로 상승할 경우 이차전지(20)로 유입되는 충전 전류를 우회시킴으로써 이차전지(20)의 과충전을 방지하는 효과를 가져온다.
다음은, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 과충전 방지 회로는 도 1에 도시된 과충전 방지 회로와 비교할 때, 우회 회로부(30)에 적용되는 화학적 스위칭 소자(30a)가 복수개라는 점이 다를 뿐 다른 구성요소들은 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략하기로 하며, 복수개의 화학적 스위칭 소자(30a)가 연결된 구성 및 그 기능을 위주로 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 과충전 방지 회로는 서로 병렬로 연결된 복수개의 화학적 스위칭 소자(30a)가 적용된 구성을 갖는다.
상기 병렬로 연결된 복수개의 화학적 스위칭 소자(30a) 각각의 양 단에 걸리는 전압은 동일하므로 우회 회로부(30)의 통전 조건은 앞선 실시예의 경우와 동일하다. 다만, 상기 우회 회로부(30)가 통전 되었을 때 화학적 스위칭 소자(30a) 각각에 흐르는 우회 전류 값은 우회 회로부(30)에 유입되는 전류 값을 병렬로 연결된 화학적 스위칭 소자(30a)의 개수로 나눈 값에 해당하게 된다.
따라서, 병렬로 연결된 복수개의 화학적 스위칭 소자(30a)는 우회 회로부(30)가 통전될 때 흐르는 우회 전류를 분산시킴으로써, 우회 전류에 의해 화학적 스위칭 소자(30a)가 손상되는 것을 방지하는 효과를 가져온다.
다음은, 도 4를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 설명하기로 한다.
도 4에 도시된 과충전 방지 회로는 도 1에 도시된 과충전 방지 회로와 비교할 때, 상기 우회 회로부(30)가 적어도 하나 이상의 제1 저항(30b)을 더 포함한다는 점만 다르고 다른 구성요소들은 동일하다.
상기 제1 저항(30b)은 화학적 스위칭 소자(30a)와는 직렬로 연결되고 이차전지(20)와는 병렬로 연결되어 우회 회로부(30)가 통전되었을 때 우회 회로부(30)로 유입되는 전류량을 조절하는 역할을 한다. 즉, 상기 화학적 스위칭 소자(30a)의 자체 저항 값이 매우 낮은 경우 제1 저항(30b)이 우회 회로부(30)를 통해 흐르는 전류의 크기를 일정한 범위로 제한하여 화학적 스위칭 소자(30a)의 손상을 방지한다.
다음은, 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과충전 방지 회로를 설명하기로 한다.
도 5에 도시된 과충전 방지 회로는 도 1에 도시된 과충전 방지 회로와 비교할 때, 적어도 하나 이상의 제2 저항(40)을 더 포함하는 점만 다르고 다른 구성요소들은 동일하다.
상기 제2 저항(40)은 화학적 스위칭 소자(30a) 및 이차전지(20)와 충전부(10) 사이에 직렬로 연결된다. 이 경우, 상기 제2 저항(40)의 저항 값을 크게 함으로써 우회 회로부(30)의 통전 시 충전 전류의 대부분이 우회 회로부(30)로 유입되도록 함과 동시에 회로에 흐르는 전류의 크기를 줄여주는 것이 가능하다.
다음은, 도 6을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 과충전 보호 회로를 설명하기로 한다.
도 6에 도시된 과충전 보호 회로는 도 1에 도시된 과충전 방지 회로와 비교할 때, 퓨즈부(50)를 더 포함하는 점만 다르고 다른 구성요소들은 동일하다. 상기 퓨즈부(50)는 상기 화학적 스위칭 소자(30a) 및 이차전지(20)와 충전부(10) 사이에 직렬로 연결된다. 상기 퓨즈부(50)는 우회 회로부(30)에 흐르는 전류의 크기가 급격하게 상승할 경우 비가역적으로 파단됨으로써 과충전 방지 회로상의 전류의 흐름을 완전히 차단하는 역할을 한다.
상기 퓨즈부(50)는 과충전 방지 회로를 구성하는 도선보다 낮은 용융점을 갖는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 퓨즈부(50)의 파단 조건은 우회 회로부(30)를 통해 900 내지 1500A 의 크기를 가진 과전류가 흐를 때 파단되도록 선택하는 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10: 충전부 20: 이차전지
30: 우회 회로부 30a: 화학적 스위칭 소자
31: 제1 도전 플레이트 32: 제2 도전 플레이트
33: 분리 막 34: 케이스
35: 전해액 36: 가변 물질
30b: 제1 저항 40: 제2 저항
50: 퓨즈부

Claims (17)

  1. 이차전지가 과충전 되었을 때 충전부로부터 이차전지에 유입되는 충전 전류 중 적어도 일부를 우회 회로부로 흘려줌으로써 상기 이차전지의 과충전을 방지하는 과충전 방지 회로에 있어서,
    상기 우회 회로부는, 상기 이차전지와 병렬로 연결되고 이차전지의 충전 전압이 임계 값(Vmax) 이상이 되면 통전 화학반응을 일으키는 화학적 스위칭 소자; 및 상기 우회 회로부 상에서 화학적 스위칭 소자 및 이차전지와 직렬로 연결된 퓨즈부를 포함하고,
    상기 화학적 스위칭 소자는, 상기 이차전지의 일 단과 연결되는 제1 도전 플레이트; 상기 이차전지의 타 단과 연결되며 상기 제1 도전 플레이트와 이격된 제2 도전 플레이트; 상기 제1 도전 플레이트와 제2 도전 플레이트 사이에 개재되는 분리 막; 상기 제1 도전 플레이트 및 제2 도전 플레이트 사이에 충진되며 상기 이차전지의 충전 전압이 임계 값(Vmax) 이상이 되면 상기 통전 화학 반응을 일으켜 전도성을 갖는 가변 물질; 및 상기 제1 도전 플레이트 및 상기 제2 도전 플레이트를 수용하는 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학적 스위칭 소자는,
    상기 케이스 내에 충진되는 전해액을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가변 물질은 할로겐기가 치환된 톨루엔(Halogenated toluene)인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가변 물질은 4-클로로톨루엔(4-chlorotoluene)인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 임계 값(Vmax)은 4.75V 인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가변 물질은 바이페닐(Biphenyl)인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 임계 값(Vmax)은 4.6V 인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가변 물질은 사이클로헥실 벤젠(Cyclohexyl benzene)인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 임계 값(Vmax)은 4.7V 인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 화학적 스위칭 소자는 복수개이며,
    상기 복수개의 화학적 스위칭 소자는 서로 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 우회 회로부는,
    상기 화학적 스위칭 소자와 직렬로 연결되며 상기 이차전지와 병렬로 연결되는 적어도 하나의 저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 퓨즈부는 상기 과충전 방지 회로상의 도선보다 낮은 용융점을 갖는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 회로.
  17. 삭제
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