KR102594974B1 - Battery Over-temperature Protection Apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 배터리 과온도 보호장치에 관한 것으로, 리튬이온 배터리(20)에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출 센서(21); 상기 리튬이온 배터리(20)에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22); 상기 제1 온도검출 센서(21)와 직렬로 연결되며, 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 전압이 인가되는 제1 저항(31); 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 전압이 인가되는 제2 저항(32); 상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12); 및 상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14); 를 포함하며, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며; 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a battery overtemperature protection device, comprising: a first temperature detection sensor (21) that detects a first temperature (T1) in a lithium-ion battery (20); a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 in the lithium ion battery 20; A first resistor (31) connected in series with the first temperature detection sensor (21) and to which a voltage is applied when the first temperature (T1) is reached; a second resistor 32 connected in series with the second temperature detection sensor 22 and to which a voltage is applied when the second temperature T2 is reached; A charger 12 for charging the lithium ion battery 20; and a control unit 14 for controlling the charger 12; It includes, and the control unit 14 controls the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) when the lithium-ion battery 20 reaches the first temperature (T1). and; The control unit 14 controls the output power of the charger 12 to be reduced to the second output power (P T2 ) when the lithium-ion battery 20 reaches the second temperature (T2). do.
Description
본 발명은 제1 온도, 제2 온도, 제3 온도 등을 각각 검출하는 온도검출 센서를 기반으로 배터리의 과온도 보호를 수행하는 배터리 과온도 보호장치를 제안한다. 무엇보다 서로 다른 제1 온도, 제2 온도, 제3 온도를 하나의 센서가 아니라 각각의 독립된 센서를 통해서 검출하고, 배터리의 센서 배선의 수를 매우 효과적으로 감소시키며, 이를 바탕으로 배터리의 충전전력을 온도에 따라서 효과적으로 제어하는 배터리 과온도 보호장치에 관한 것이다.The present invention proposes a battery overtemperature protection device that performs overtemperature protection of the battery based on a temperature detection sensor that respectively detects the first temperature, second temperature, and third temperature. Above all, different first, second, and third temperatures are detected through each independent sensor rather than a single sensor, and the number of sensor wires in the battery is very effectively reduced. Based on this, the charging power of the battery is reduced. This relates to a battery overtemperature protection device that effectively controls temperature.
최근 지구온난화 및 미세먼지 저감을 위해서 전기에너지의 효율적인 이용이 필수적이며, 모든 분야에서 에너지저장장치(ESS)의 필요성은 급증하고 있으며, 특히 충방전을 위한 2차전지로 리튬-이온 배터리 및 배터리 충전을 위한 충전기의 활용이 급증하고 있다. 하지만, 리튬-이온 배터리는 그 불안전성으로 인하여 항상 과충전, 과방전, 과전류, 과부하 등으로 인하여 상기 배터리 성능이 나빠지기 시작하며, 일정(一定) 이하로 성능이 떨어지면, 과온도로 인하여 리튬-이온 배터리 화재 및 폭발의 위험성이 항상 뒤따르는 문제점이 있으며, 배터리의 과온도 방지를 위한 다양한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Recently, efficient use of electrical energy is essential to reduce global warming and fine dust, and the need for energy storage systems (ESS) is rapidly increasing in all fields, especially lithium-ion batteries and battery charging as secondary batteries for charging and discharging. The use of chargers is rapidly increasing. However, due to the instability of lithium-ion batteries, the performance of the battery always begins to deteriorate due to overcharge, overdischarge, overcurrent, and overload. When the performance falls below a certain level, the lithium-ion battery deteriorates due to overtemperature. There is always a risk of fire and explosion, and various researches are being actively conducted to prevent overtemperature of batteries.
관련된 선행문헌으로 대한민국 등록특허공보 제10-0739463호, 공고일 2007. 07. 13.(이하 [특허문헌1]이라함)에서는, 리튬-이온 배터리의 온도가 상승하면 이를 감지하며 충전 또는 방전을 차단시켜 배터리를 보호하고 그 수명을 연장시키는 보호회로로서 배터리에 장착되는 것을 특징으로 하며, 과전류나 과충전을 방지하는 보호IC, 제1 FET, 제2 FET 및 기생 다이오드로 구성된 배터리 보호회로를 공개하였다.As a related prior document, Republic of Korea Patent Publication No. 10-0739463, published on July 13, 2007 (hereinafter referred to as [Patent Document 1]), detects when the temperature of a lithium-ion battery rises and blocks charging or discharging. It is characterized as being mounted on the battery as a protection circuit that protects the battery and extends its lifespan. A battery protection circuit consisting of a protection IC, a first FET, a second FET, and a parasitic diode that prevents overcurrent or overcharge was disclosed.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1210088호, 공고일 2012. 12. 17.(이하 [특허문헌2]라함)에서는, 서미스터를 갖는 보호회로모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 인쇄회로기판, 플렉시블 필름, 상기 플렉시블 필름 상에 장착되어 베어셀의 온도를 센싱하여 상기 인쇄회로기판에 전달하기 위한 서미스터, 상기 플렉시블 필름은 상기 서미스터의 일부가 노출되도록 형성되는 보호회로모듈을 공개하였다.In addition, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1210088, published on December 17, 2012 (hereinafter referred to as [Patent Document 2]), relates to a protection circuit module having a thermistor and a battery pack including the same, a printed circuit board, A flexible film, a thermistor mounted on the flexible film to sense the temperature of a bare cell and transmit it to the printed circuit board, and a protection circuit module in which the flexible film is formed so that a portion of the thermistor is exposed have been disclosed.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-2046003호, 공고일 2019. 11. 18.(이하 [특허문헌3]이라함)에서는, PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 배터리 셀 온도 측정 단계, 배터리 셀 온도 비교 판단 단계, 제1,2 전류 PTC 소자 구동 단계, 상기 PTC 소자가 제1,2 전류 값을 인가받으면, 외부 충전기로부터 배터리 셀로 전류가 공급되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 시스템 및 방법을 공개하였다.In addition, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2046003, published on November 18, 2019 (hereinafter referred to as [Patent Document 3]), relates to a battery cell protection system and method using a PTC device, and includes a battery cell temperature measurement step. , a battery cell temperature comparison determination step, a first and second current PTC device driving step, and when the PTC device receives the first and second current values, the battery cell is characterized in that it blocks current from being supplied to the battery cell from an external charger. The protection system and method were disclosed.
상기 [특허문헌1] 내지 [특허문헌3]은 배터리 과온도 보호를 위한 장치이지만, 배터리의 온도를 달리하여서 이에 맞게 배터리 충전 전력을 제어하는 것은 한계점이 있다.[Patent Document 1] to [Patent Document 3] are devices for protecting battery overtemperature, but there are limitations in controlling battery charging power accordingly by varying the temperature of the battery.
일반적으로 리튬-이온 배터리의 온도검출 센서는 배터리의 특정(特定) 부분의 온도를 검출하는 것을 특징으로 한다. 즉 상기 리튬-이온 배터리 내부에서 서로 다른 2군데 온도검출이 필요한 경우, 총 4가닥의 온도검출 센서 배선이 필요하며, 상기 리튬-이온 배터리 내부에서 서로 다른 3군데 온도검출이 필요한 경우 총 6가닥의 온도검출 센서 배선이 필요하다. 즉, 배터리에서 n군데 온도검출이 필요한 경우, 총 n × 2 가닥의 온도검출 센서 배선이 필요한 것이 일반적이다. 또한, 일반적으로 특정(特定)한 온도 상태만 검출하는 것이 일반적이다. 하지만, 첫째, 본 발명에서는 제1 온도(예 65도), 제2 온도(예 70도), 제3 온도(예 80도), 제4 온도(예 85도) 및 제5 온도(예 90도) 등의 서로 다른 온도를 검출하는 센서를 배치하며, 둘째, 제1 온도 검출센서(21), 제2 온도 검출센서(22), 제3 온도 검출센서(23) 등의 서로 다른 온도를 검출하는 것을 특징으로 하며, 셋째, 온도를 검출하는 센서 배선이 최소로 된다. In general, the temperature detection sensor of a lithium-ion battery is characterized by detecting the temperature of a specific part of the battery. That is, if temperature detection is required at two different locations within the lithium-ion battery, a total of 4 strands of temperature detection sensor wiring is required, and if temperature detection is required at 3 different locations within the lithium-ion battery, a total of 6 strands of temperature detection sensor wiring are required. Temperature detection sensor wiring is required. In other words, when temperature detection is required at n locations in a battery, a total of n × 2 strands of temperature detection sensor wiring are generally required. Additionally, it is generally common to detect only specific temperature states. However, first, in the present invention, the first temperature (eg 65 degrees), the second temperature (eg 70 degrees), the third temperature (eg 80 degrees), the fourth temperature (eg 85 degrees), and the fifth temperature (eg 90 degrees) ), etc. are placed, and secondly, sensors that detect different temperatures such as the first temperature detection sensor 21, the second temperature detection sensor 22, and the third temperature detection sensor 23 are placed. Third, the sensor wiring that detects temperature is minimized.
(예1) 제1 온도를 배터리에서 n군데 온도를 검출하는 경우에도 단지 2개의 배선이 필요함.(Example 1) Even when detecting the first temperature at n points in the battery, only two wires are required.
(예2) 제1 온도를 배터리에서 n군데 온도를 검출하고, 동시에 제2 온도를 배터리에서 m군데 온도를 검출하는 경우에도 단지 3개의 배선이 필요함.(Example 2) Even when detecting the first temperature at n points in the battery and simultaneously detecting the second temperature at m points in the battery, only 3 wires are required.
(예3) 제1 온도, 제2 온도, 제3 온도를 검출하고 각각의 온도에 대해서 배터리에서 다수 군데의 온도를 검출하는 경우에도 단지 4개의 배선이 필요함.(Example 3) Even when detecting the first temperature, second temperature, and third temperature and detecting temperatures at multiple locations in the battery for each temperature, only four wires are required.
넷째, 각각의 온도에 따라서 배터리 충전전력을 달리하여 제어하는 것을 본 발명을 통해서 해결하고자 하는 과제로 한다.Fourth, controlling the battery charging power differently according to each temperature is a problem to be solved through the present invention.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르는 배터리 과온도 보호장치는, 리튬이온 배터리(20)에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출 센서(21); 상기 리튬이온 배터리(20)에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22); 상기 리튬이온 배터리(20)에서 제3의 온도(T3)를 검출하는 제3 온도검출 센서(23); 상기 제1 온도검출 센서(21)와 직렬로 연결되며, 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제1 저항(31); 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제2 저항(32); 상기 제3 온도검출 센서(23)와 직렬로 연결되며, 상기 제3 온도(T3)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제3 저항(33); 상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12); 및 상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14); 를 포함하며, 상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)는 특정(特定) 온도에 도달하는 경우, 상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)의 내부 저항값이 절연체에서 금속으로 순간적으로 변화하는 금속-절연체 순간전이 센서이며, 상기 제어부(14)는, 제1 입력단자가 상기 제1 저항(31)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며; 상기 제어부(14)는, 제2 입력단자가 상기 제2 저항(32)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하며; 상기 제어부(14)는, 제3 입력단자가 상기 제3 저항(33)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제3 온도(T3)에 도달하면, 상기 제3 저항(33)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제3 출력전력(PT3)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.A battery overtemperature protection device according to the first aspect of the present invention for solving the above problem includes a first temperature detection sensor 21 that detects a first temperature T1 in a lithium-ion battery 20; a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 in the lithium ion battery 20; a third temperature detection sensor 23 that detects a third temperature T3 in the lithium ion battery 20; A first resistor (31) connected in series with the first temperature detection sensor (21) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the first temperature (T1) is reached; A second resistor (32) connected in series with the second temperature detection sensor (22) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the second temperature (T2) is reached; A third resistor (33) connected in series with the third temperature detection sensor (23) and configured to apply the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the third temperature (T3) is reached; A charger (12) for charging the lithium-ion battery (20); and a control unit 14 for controlling the charger 12; It includes, when the first, second, and third temperature detection sensors (21, 22, 23) reach a specific temperature, the first, second, and third temperature detection sensors (21, 22, and 23) It is a metal-insulator instantaneous transition sensor whose internal resistance value changes instantaneously from insulator to metal. The control unit 14 has a first input terminal connected to the first resistor 31, and when the lithium ion battery 20 reaches the first temperature T1, the first input terminal is connected to the first resistor 31. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) by the applied voltage; The control unit 14 has a second input terminal connected to the second resistor 32, and when the lithium ion battery 20 reaches the second temperature T2, the second input terminal is connected to the second resistor 32. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the second output power (P T2 ) by the applied voltage; The control unit 14 has a third input terminal connected to the third resistor 33, and when the lithium ion battery 20 reaches the third temperature T3, the third input terminal is connected to the third resistor 33. The output power of the charger 12 is controlled to be reduced to the third output power (P T3 ) by the applied voltage.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 측면에 따르는 배터리 과온도 보호장치는, 리튬이온 배터리(20)에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출 센서(21); 상기 리튬이온 배터리(20)에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22); 상기 제1 온도검출 센서(21)와 직렬로 연결되며, 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제1 저항(31); 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제2 저항(32); 상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12); 및 상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14); 를 포함하며, 상기 제1,2 온도검출 센서(21,22)는 특정(特定) 온도에 도달하는 경우, 상기 제1,2 온도검출 센서(21,22)의 내부 저항값이 절연체에서 금속으로 순간적으로 변화하는 금속-절연체 순간전이 센서이며, 상기 제어부(14)는, 제1 입력단자가 상기 제1 저항(31)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며; 상기 제어부(14)는, 제2 입력단자가 상기 제2 저항(32)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.A battery overtemperature protection device according to a second aspect of the present invention for solving the above problem includes a first temperature detection sensor 21 that detects a first temperature T1 in a lithium-ion battery 20; a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 in the lithium ion battery 20; A first resistor (31) connected in series with the first temperature detection sensor (21) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the first temperature (T1) is reached; A second resistor (32) connected in series with the second temperature detection sensor (22) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the second temperature (T2) is reached; A charger (12) for charging the lithium-ion battery (20); and a control unit 14 for controlling the charger 12; It includes, when the first and second temperature detection sensors (21, 22) reach a specific temperature, the internal resistance values of the first and second temperature detection sensors (21, 22) change from an insulator to a metal. It is a metal-insulator instantaneous transition sensor that changes instantaneously. The control unit 14 has a first input terminal connected to the first resistor 31, and when the lithium ion battery 20 reaches the first temperature T1, the first input terminal is connected to the first resistor 31. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) by the applied voltage; The control unit 14 has a second input terminal connected to the second resistor 32, and when the lithium ion battery 20 reaches the second temperature T2, the second input terminal is connected to the second resistor 32. The output power of the charger 12 is controlled to be reduced to the second output power (P T2 ) by the applied voltage.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제3 측면에 따르는 배터리 과온도 보호장치는, 리튬이온 배터리(20)의 제1 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-1 온도검출 센서(21-1); 리튬이온 배터리(20)의 제2 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-2 온도검출 센서(21-2); 리튬이온 배터리(20)의 제3 위치에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22); 상기 제1-1 온도검출 센서(21-1) 및 제1-2 온도검출 센서(21-2)의 병렬회로와 직렬로 연결되며, 상기 제1-1 온도검출 센서(21-1) 또는 제1-2 온도검출 센서(21-2)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제1 저항(31); 및 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제2 저항(32); 을 포함하며, 상기 제1-1,1-2,2 온도검출 센서(21-1,21-2,22)는 특정(特定) 온도에 도달하는 경우, 상기 제1-1,1-2,2 온도검출 센서(21-1,21-2,22)의 내부 저항값이 절연체에서 금속으로 순간적으로 변화하는 금속-절연체 순간전이 센서이며, 상기 제어부(14)는, 제1 입력단자가 상기 제1 저항(31)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며; 상기 제어부(14)는, 제2 입력단자가 상기 제2 저항(32)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The battery overtemperature protection device according to the third aspect of the present invention for solving the above problem includes a 1-1 temperature detection sensor (1-1) that detects the first temperature (T1) at the first position of the lithium-ion battery (20) 21-1); a 1-2 temperature detection sensor 21-2 that detects a first temperature T1 at a second location of the lithium ion battery 20; a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 at a third position of the lithium ion battery 20; It is connected in series with the parallel circuit of the 1-1 temperature detection sensor (21-1) and the 1-2 temperature detection sensor (21-2), and is connected to the 1-1 temperature detection sensor (21-1) or the 1-2 temperature detection sensor (21-2). 1-2 A first resistor (31) configured to apply the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the temperature detection sensor (21-2) reaches the first temperature (T1); and a second resistor (32) connected in series with the second temperature detection sensor (22) and configured to apply the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the second temperature (T2) is reached. It includes, when the 1-1, 1-2, 2 temperature detection sensors (21-1, 21-2, 22) reach a specific temperature, the 1-1, 1-2, 2 It is a metal-insulator instantaneous transition sensor in which the internal resistance value of the temperature detection sensor (21-1, 21-2, 22) changes instantaneously from insulator to metal, The control unit 14 has a first input terminal connected to the first resistor 31, and when the lithium ion battery 20 reaches the first temperature T1, the first input terminal is connected to the first resistor 31. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) by the applied voltage; The control unit 14 has a second input terminal connected to the second resistor 32, and when the lithium ion battery 20 reaches the second temperature T2, the second input terminal is connected to the second resistor 32. The output power of the charger 12 is controlled to be reduced to the second output power (P T2 ) by the applied voltage.
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또한 바람직하게는, 상기 제1의 온도(T1), 상기 제2의 온도(T2) 및 상기 제3의 온도(T3)는 서로 상이한 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first temperature (T1), the second temperature (T2), and the third temperature (T3) are different from each other.
더욱 바람직하게는, 상기 제1의 온도(T1)는 65도이며; 상기 제2의 온도(T2)는 70도이며; 상기 제3의 온도(T3)는 75도인 것을 특징으로 하거나, 상기 제1의 온도(T1)는 65도이며; 상기 제2의 온도(T2)는 75도이며; 상기 제3의 온도(T3)는 85도인 것을 특징으로 한다.More preferably, the first temperature T1 is 65 degrees; the second temperature (T2) is 70 degrees; The third temperature (T3) is 75 degrees, or the first temperature (T1) is 65 degrees; the second temperature (T2) is 75 degrees; The third temperature (T3) is characterized as 85 degrees.
또한 바람직하게는, 상기 리튬이온 배터리(20)의 제4 위치에서 제3의 온도(T3)를 검출하는 제3 온도검출 센서(23); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Also preferably, a third temperature detection sensor 23 detects a third temperature T3 at a fourth position of the lithium ion battery 20; It is characterized in that it further includes.
또한 바람직하게는, 상기 제1 온도(T1)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치의 온도를 복수로 검출하여 상기 제1 온도(T1) 정보를 상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12)의 제어부(14)로 전달하는 배선은 단지 2개의 배선만 필요한 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first temperature (T1) is detected at a plurality of temperatures at different locations inside the lithium-ion battery 20, and the first temperature (T1) information is used to charge the lithium-ion battery (20). The wiring transmitted to the control unit 14 of the charger 12 for this purpose is characterized in that only two wires are required.
또한 바람직하게는, 상기 제1 온도(T1)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치의 온도를 복수로 검출하며; 상기 제2 온도(T2)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치의 온도를 복수로 검출하며; 상기 제1,2 온도(T1,T2)를 상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12)의 제어부(14)로 전달하는 배선은 단지 3개의 배선만 필요한 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first temperature T1 is detected at a plurality of temperatures at different locations inside the lithium-ion battery 20; detecting the second temperature T2 as a plurality of temperatures at different locations inside the lithium-ion battery 20; The wiring that transmits the first and second temperatures T1 and T2 to the control unit 14 of the charger 12 for charging the lithium ion battery 20 requires only three wires.
또한 바람직하게는, 상기 제1 온도(T1)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치의 온도를 복수로 검출하며; 상기 제2 온도(T2)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치의 온도를 복수로 검출하며; 상기 제3 온도(T4)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치의 온도를 복수로 검출하며; 상기 제1,2,3 온도(T1,T2,T3)를 상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12)의 제어부(14)로 전달하는 배선은 단지 4개의 배선만 필요한 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first temperature T1 is detected at a plurality of temperatures at different locations inside the lithium-ion battery 20; detecting the second temperature T2 as a plurality of temperatures at different locations inside the lithium-ion battery 20; detecting the third temperature T4 as a plurality of temperatures at different locations inside the lithium-ion battery 20; The wiring that transmits the first, second, and third temperatures (T1, T2, and T3) to the control unit 14 of the charger 12 for charging the lithium-ion battery 20 requires only four wires. do.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제4 측면에 따르는 배터리 과온도 보호장치는, 리튬이온 배터리(20)의 제1 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-1 온도검출 센서(21-1); 리튬이온 배터리(20)의 제2 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-2 온도검출 센서(21-2); 리튬이온 배터리(20)의 제3 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-3 온도검출 센서(21-3); 리튬이온 배터리(20)의 제4 위치에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22); 상기 제1-1 온도검출 센서(21-1), 제1-2 온도검출 센서(21-2) 및 제1-3 온도검출 센서(21-3)의 병렬회로와 직렬로 연결되며, 상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 온도검출 센서(21-1,21-2,21-3) 중에서 적어도 어느 하나의 특정(特定) 온도센서가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제1 저항(31); 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제2 저항(32); 상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12); 및 상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14); 를 포함하며, 상기 제1-1,1-2,1-3,2 온도검출 센서(21-1,21-2,21-3,22)는 특정(特定) 온도에 도달하는 경우, 상기 제1-1,1-2,1-3,2 온도검출 센서(21-1,21-2,21-3,22)의 내부 저항값이 절연체에서 금속으로 순간적으로 변화하는 금속-절연체 순간전이 센서이며, 상기 제어부(14)는, 제1 입력단자가 상기 제1 저항(31)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며; 상기 제어부(14)는, 제2 입력단자가 상기 제2 저항(32)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The battery overtemperature protection device according to the fourth aspect of the present invention for solving the above problem includes a 1-1 temperature detection sensor (1-1) that detects the first temperature (T1) at the first position of the lithium-ion battery (20) 21-1); a 1-2 temperature detection sensor 21-2 that detects a first temperature T1 at a second location of the lithium ion battery 20; A 1-3 temperature detection sensor 21-3 that detects a first temperature T1 at a third position of the lithium ion battery 20; a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 at a fourth position of the lithium ion battery 20; It is connected in series with a parallel circuit of the 1-1 temperature detection sensor (21-1), the 1-2 temperature detection sensor (21-2), and the 1-3 temperature detection sensor (21-3), At least one specific temperature sensor among the 1-1, 1-2, and 1-3 temperature detection sensors 21-1, 21-2, and 21-3 reaches the first temperature T1. If so, a first resistor 31 configured to apply the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc); A second resistor (32) connected in series with the second temperature detection sensor (22) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the second temperature (T2) is reached; A charger (12) for charging the lithium-ion battery (20); and a control unit 14 for controlling the charger 12; It includes, and when the 1-1, 1-2, 1-3, 2 temperature detection sensors (21-1, 21-2, 21-3, 22) reach a specific temperature, the 1-1,1-2,1-3,2 Metal-insulator instantaneous transition sensor in which the internal resistance value of the temperature detection sensor (21-1,21-2,21-3,22) changes instantaneously from insulator to metal. and The control unit 14 has a first input terminal connected to the first resistor 31, and when the lithium ion battery 20 reaches the first temperature T1, the first input terminal is connected to the first resistor 31. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) by the applied voltage; The control unit 14 has a second input terminal connected to the second resistor 32, and when the lithium ion battery 20 reaches the second temperature T2, the second input terminal is connected to the second resistor 32. The output power of the charger 12 is controlled to be reduced to the second output power (P T2 ) by the applied voltage.
또한 바람직하게는, 상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)는 슈퍼 열전도체를 통하여 상기 리튬이온 배터리(20)의 온도를 검출하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the first, second, and third temperature detection sensors 21, 22, and 23 are characterized in that they detect the temperature of the lithium ion battery 20 through a super heat conductor.
더욱 바람직하게는, 상기 슈퍼 열전도체는 폐쇄형 형상의 슈퍼 열전도체(41)이거나, 상기 슈퍼 열전도체는 개방형 형상의 슈퍼 열전도체(42)인 것을 특징으로 한다.More preferably, the super heat conductor is a closed-shaped super heat conductor 41, or the super heat conductor is an open-shaped super heat conductor 42.
또한 바람직하게는, 상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)는 상기 슈퍼 열전도체와 서멀 페이스트(28)에 의해 접속되어 상기 슈퍼 열전도체에서 검출된 온도가 상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)에 전달되는 것을 특징으로 한다. Also preferably, the first, second, and third temperature detection sensors 21, 22, and 23 are connected to the super heat conductor by a thermal paste 28, so that the temperature detected by the super heat conductor is the first, second, and third temperature detection sensors 21, 22, and 23. 2, 3 It is characterized in that it is transmitted to the temperature detection sensors (21, 22, 23).
본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치는 첫째, 제1 온도, 제2 온도, 제3 온도 등 서로 다른 온도를 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치 등 서로 다른 위치에서 각각 검출할 수 있는 배터리 과온도 보호장치이며, 둘째, 기존에 열전대 서머커플러(Thermo-coupler)와 비교하여 가격이 매우 저렴하고, 셋째, 리튬-이온 배터리에서 검출된 온도를 충전기의 제어부로 전송하는데 가장 최소의 배선이 필요하며, 넷째, 배터리의 온도가 제1 온도, 제2 온도, 제3 온도 등에 따라서 배터리의 충전전력을 각각 차별적으로 제어함을 통해서 배터리의 과온도를 효과적으로 보호할 수 있는 것을 본 발명에서 상승된 효과로 한다.The battery overtemperature protection device proposed in the present invention is, first, capable of detecting different temperatures, such as a first temperature, a second temperature, and a third temperature, at different positions such as the first, second, and third positions. It is a battery overtemperature protection device. Second, it is very inexpensive compared to existing thermocouple thermocouplers. Third, it requires the minimum amount of wiring to transmit the temperature detected from the lithium-ion battery to the charger's control unit. Fourthly, the present invention has shown that overtemperature of the battery can be effectively protected by differentially controlling the charging power of the battery according to the first temperature, second temperature, third temperature, etc. Make it effective.
한편, 본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 이하의 설명을 통해 더욱 명확히 될 것이다.Meanwhile, additional features and advantages of the present invention will become clearer through the following description.
도 1은 금속-절연체 순간전이 현상.
도 2는 열전대 서머커플러, NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터 및 금속-절연체 순간전이 센서.
도 3은 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터의 특성곡선.
도 4는 금속-절연체 순간전이 센서의 특성곡선.
도 5는 금속-절연체 순간전이 현상이 발생하기 시작하는 온도의 변화를 기반으로 하는 금속-절연체 순간전이 센서의 특성곡선.
도 6은 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제1 실시예.
도 7은 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제2 실시예.
도 8은 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제3 실시예.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제4 실시예.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제5 실시예.
도 11은 제안된 제1,2,3 온도검출 센서에 따른 충전기 전력제어.
도 12는 리튬이온 배터리 및 제안된 금속-절연체 순간전이 센서를 배치한 사진.1 shows a metal-insulator instantaneous transition phenomenon.
Figure 2 shows a thermocouple thermocoupler, NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor, and metal-insulator transient sensor.
Figure 3 is a characteristic curve of a Negative Temperature Coefficient (NTC) thermistor.
Figure 4 is a characteristic curve of a metal-insulator instantaneous transition sensor.
Figure 5 is a characteristic curve of a metal-insulator instantaneous transition sensor based on the change in temperature at which the metal-insulator instantaneous transition phenomenon begins to occur.
Figure 6 shows a first embodiment of a battery overtemperature protection device proposed in the present invention and a charger using the same.
Figure 7 shows a second embodiment of the battery overtemperature protection device proposed in the present invention and a charger using the same.
Figure 8 shows a third embodiment of the battery overtemperature protection device proposed in the present invention and a charger using the same.
9A and 9B show a fourth embodiment of a battery overtemperature protection device and a charger using the same proposed in the present invention.
10A and 10B show a fifth embodiment of a battery overtemperature protection device and a charger using the same proposed in the present invention.
Figure 11 shows charger power control according to the proposed first, second, and third temperature detection sensors.
Figure 12 is a photograph of the lithium-ion battery and the proposed metal-insulator instantaneous transition sensor.
본 발명은 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. The present invention will be described with reference to the accompanying drawings regarding preferred embodiments.
하지만, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정하여 해석되어서는 안 되며, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.However, the embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below, and should not be construed as limiting the scope of the present invention to those skilled in the art. It is provided for complete explanation.
도 1은 금속-절연체 순간전이(Metal-Insulator-Transition) 현상을 나타낸다. 본 발명의 온도센서로 사용되는 금속-절연체 순간전이 센서의 특성을 나타낸다. 도 1(a)는 균일한 쿨롱 에너지(U)를 가진 모트 절연체를 나타내며, 도 1(b)는 전자 1개가 빠져나가는 순간에 급격하게 절연체에서 금속으로 저항값이 순간적으로 변화되는 현상을 의미한다.Figure 1 shows the metal-insulator transition phenomenon. The characteristics of the metal-insulator instantaneous transition sensor used as the temperature sensor of the present invention are shown. Figure 1(a) shows a Mott insulator with uniform Coulomb energy (U), and Figure 1(b) shows a phenomenon in which the resistance value suddenly changes from an insulator to a metal at the moment one electron escapes. .
도 2는 열전대 서머커플러, NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터 및 금속-절연체 순간전이 센서를 나타낸다. 도 2(a)는 열전대 서머커플러(Thermo-coupler)를 나타내며, 도 2(b)는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 서미스터를 나타내며, 도 2(c)는 금속-절연체 순간전이(Metal-Insulator-Transition) 센서를 나타낸다. 도 2(a)의 열전대 서머커플러는 온도 검출의 정확도는 매우 우수하지만, 가격이 매우 고가라는 단점이 있으며, 도 2(b)는 NTC 서미스터의 경우, 가격이 매우 저렴하지만, 화재발생 시작온도인 70도 이상의 온도에서 저항값 변화가 완만하다는 단점이 존재한다. 하지만, 본 발명에서 사용하는 도 2(c)의 금속-절연체 순간전이 센서는 가격이 매우 저렴하고, 70도의 온도에서 금속-절연체 순간전이 현상으로 저항값의 변화가 매우 급격하게 변한다는 것이 가장 큰 기술적 특징으로 한다.Figure 2 shows a thermocouple thermocoupler, NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistor, and metal-insulator transient sensor. Figure 2(a) shows a thermocouple thermocoupler, Figure 2(b) shows a Negative Temperature Coefficient (NTC) thermistor, and Figure 2(c) shows a metal-insulator transition. ) indicates the sensor. The thermocouple thermocoupler shown in Figure 2(a) has excellent temperature detection accuracy, but has the disadvantage of being very expensive. The NTC thermistor shown in Figure 2(b) is very inexpensive, but has the disadvantage of being very expensive. A disadvantage exists in that the change in resistance value is gradual at temperatures above 70 degrees. However, the metal-insulator instantaneous transition sensor of FIG. 2(c) used in the present invention is very inexpensive, and the biggest difference is that the resistance value changes very rapidly due to the metal-insulator instantaneous transition phenomenon at a temperature of 70 degrees. It is a technical feature.
도 3은 기존의 NTP 서미스터의 온도에 따른 저항값 변화 특성을 나타낸다. 기존의 저가형 온도센서로서 가장 많이 사용하는 소자가 바로 NTP 서미스터이다. 하지만 기존의 NTC 서미스터의 경우, 화재발생 시작 온도인 약 70도 부근에서 저항값의 변화가 급격하게 변하기보다는 완만하게 변화하는 문제점이 있으며, 상기 기존의 NTP 서미스터의 특성이 서로 상이하여 화재가 발생하는 온도를 정확하게 검출하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.Figure 3 shows the resistance value change characteristics according to temperature of the existing NTP thermistor. The most commonly used element in existing low-cost temperature sensors is the NTP thermistor. However, in the case of the existing NTC thermistor, there is a problem that the change in resistance value changes slowly rather than rapidly around about 70 degrees, which is the starting temperature of fire, and the characteristics of the existing NTP thermistor are different from each other, so a fire occurs. There is a problem that it is difficult to accurately detect temperature.
도 4는 금속-절연체 순간전이 센서의 특성곡선을 나타낸다. 금속-절연체 순간전이 센서의 경우 약 70도(정확하게 67도)의 온도에서 급격하게 저항값이 감소하는 특징을 가지고 있다. 실제 측정을 해보면, 금속-절연체 순간전이 센서의 패키지에 열 전달의 시간이 필요하므로 70도에서 동작을 하며, 70도에서 372.1[kΩ]에서 75도에서 44.49[Ω]으로 저항값의 변화가 급격하게 되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 본 발명에서 사용하는 금속-절연체 순간전이 센서는 가격이 매우 저렴하고, 화재가 발생하기 시작 전의 온도인 70도의 온도에서 급격하게 저항값이 변화되는 특성을 보이는 장점을 가지고 있다.Figure 4 shows the characteristic curve of a metal-insulator instantaneous transition sensor. Metal-insulator instantaneous transition sensors have the characteristic of a rapid decrease in resistance at a temperature of about 70 degrees (67 degrees to be exact). In actual measurements, the metal-insulator instantaneous transition sensor package requires time for heat transfer, so it operates at 70 degrees, and the resistance value changes rapidly from 372.1[kΩ] at 70 degrees to 44.49[Ω] at 75 degrees. I was able to confirm that it was happening. Therefore, the metal-insulator instantaneous transition sensor used in the present invention has the advantage of being very inexpensive and showing a characteristic of rapidly changing resistance value at a temperature of 70 degrees, which is the temperature before a fire starts.
도 5는 금속-절연체 순간전이 현상이 발생하기 시작하는 온도의 변화를 기반으로 하는 금속-절연체 순간전이 센서의 특성곡선을 나타낸다. 도 5(a)는 65도/ 도 5(b)는 70도/ 도 5(c)는 75도/ 도 5(d)는 80도/ 도 5(d)는 90도에서 각각 금속-절연체 순간전이 현상이 발생하는 것을 기술적 특징으로 한다. 본 발명에서는 금속-절연체 순간전이 센서에서 각각 차별적으로 온도가 검출되는 특성을 갖는 것을 바탕으로 배터리 과온도 보호장치를 구현하는 것을 가장 큰 특징으로 한다. 이는 금속-절연체 순간전이 센서의 제작 공정에서 산소(O2) 농도를 달리하고, 센서의 격자 구조를 달리함을 통해서 온도를 상이하게 제작하는 것을 특징으로 한다.Figure 5 shows the characteristic curve of a metal-insulator instantaneous transition sensor based on the change in temperature at which the metal-insulator instantaneous transition phenomenon begins to occur. Figure 5(a) is 65 degrees/Figure 5(b) is 70 degrees/Figure 5(c) is 75 degrees/Figure 5(d) is 80 degrees/Figure 5(d) is metal-insulator moment at 90 degrees, respectively. The occurrence of a transition phenomenon is a technical characteristic. The main feature of the present invention is to implement a battery overtemperature protection device based on the characteristics of differential temperature detection in each metal-insulator instantaneous transition sensor. This is characterized by varying the oxygen (O 2 ) concentration in the manufacturing process of the metal-insulator instantaneous transition sensor and manufacturing the temperature at different temperatures by varying the lattice structure of the sensor.
도 6은 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제1 실시예를 나타낸다. 배터리 과온도 보호장치는 리튬이온 배터리(20)에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출 센서(21) 및 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22)를 보유하고 있다. 무엇보다, 제1 온도검출 센서(21)와 직렬로 연결되며, 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제1 저항(31), 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제2 저항(32)이 배치된다. Figure 6 shows a first embodiment of a battery overtemperature protection device proposed in the present invention and a charger using the same. The battery overtemperature protection device includes a first temperature detection sensor 21 that detects the first temperature (T1) and a second temperature detection sensor (22) that detects the second temperature (T2) in the lithium-ion battery (20). holds. Above all, a first resistor 31 that is connected in series with the first temperature detection sensor 21 and to which the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) is applied when the first temperature (T1) is reached, 2 A second resistor 32 is connected in series with the temperature detection sensor 22 and to which the voltage of the temperature sensor control power source Vcc is applied when the second temperature T2 is reached.
상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12)는 교류전원(11)을 받아서 동작하며, 상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14)가 위치한다.The charger 12 for charging the lithium-ion battery 20 operates by receiving AC power 11, and a control unit 14 for controlling the charger 12 is located.
상기 제어부(14)는, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하고, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.When the lithium-ion battery 20 reaches the first temperature T1, the control unit 14 controls the output power of the charger 12 by the voltage applied to the first resistor 31. 1 output power (P T1 ), and the control unit 14 controls the voltage applied to the second resistor 32 when the lithium-ion battery 20 reaches the second temperature T2. A technical feature is that the output power of the charger 12 is controlled to be reduced to the second output power (P T2 ).
도 7은 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제2 실시예를 나타낸다. 배터리 과온도 보호장치는 리튬이온 배터리(20)에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출 센서(21), 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22) 및 제3의 온도(T3)를 검출하는 제3 온도검출 센서(23)를 보유하고 있다. 무엇보다, 제1 온도검출 센서(21)와 직렬로 연결되며, 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제1 저항(31), 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제2 저항(32), 상기 제3 온도검출 센서(23)와 직렬로 연결되며, 상기 제3 온도(T3)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제3 저항(33)이 배치된다. Figure 7 shows a second embodiment of the battery overtemperature protection device proposed in the present invention and a charger using the same. The battery overtemperature protection device includes a first temperature detection sensor 21 that detects the first temperature (T1) in the lithium-ion battery 20, and a second temperature detection sensor 22 that detects the second temperature (T2). and a third temperature detection sensor 23 that detects the third temperature T3. Above all, a first resistor 31 that is connected in series with the first temperature detection sensor 21 and to which the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) is applied when the first temperature (T1) is reached, 2 A second resistor 32 connected in series with the temperature detection sensor 22 and to which the voltage of the temperature sensor control power supply Vcc is applied when the second temperature T2 is reached, and the third temperature detection sensor A third resistor (33) is connected in series with (23), and is disposed to which the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) is applied when the third temperature (T3) is reached.
상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12)는 교류전원(11)을 받아서 동작하며, 상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14)가 위치한다.The charger 12 for charging the lithium-ion battery 20 operates by receiving AC power 11, and a control unit 14 for controlling the charger 12 is located.
상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하고, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하며, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제3 온도(T3)에 도달하면, 상기 제3 저항(33)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제3 출력전력(PT3)으로 감소하도록 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.When the lithium-ion battery 20 reaches the first temperature T1, the control unit 14 adjusts the output power of the charger 12 to the first temperature according to the voltage applied to the first resistor 31. Controls the output power (P T1 ) to decrease, and when the lithium-ion battery 20 reaches the second temperature (T2), the control unit 14 controls the output power (P T1 ) by the voltage applied to the second resistor (32). , the output power of the charger 12 is controlled to decrease to the second output power (P T2 ), and the control unit 14 controls the lithium ion battery 20 when the lithium ion battery 20 reaches the third temperature (T3). A technical feature is that the output power of the charger 12 is controlled to be reduced to the third output power (P T3 ) by the voltage applied to the third resistor 33.
도 8은 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제3 실시예를 나타낸다. 배터리 과온도 보호장치에 있어서, 리튬이온 배터리(20)의 제1 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-1 온도검출 센서(21-1), 리튬이온 배터리(20)의 제2 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-2 온도검출 센서(21-2), 리튬이온 배터리(20)의 제3 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-3 온도검출 센서(21-3)가 배치된다. 상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 온도센서(21-1,21-2,21-3)는 모두 제1의 온도(T1)를 검출하는 것을 특징으로 한다. 또한, 리튬이온 배터리(20)의 제4 위치에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22)가 배치되어 있다.Figure 8 shows a third embodiment of the battery overtemperature protection device proposed in the present invention and a charger using the same. In the battery overtemperature protection device, a 1-1 temperature detection sensor 21-1 that detects the first temperature T1 at a first position of the lithium ion battery 20, the first temperature detection sensor 21-1 of the lithium ion battery 20 A first-second temperature detection sensor (21-2) that detects the first temperature (T1) at the second position, and a first-second temperature detection sensor (21-2) that detects the first temperature (T1) at the third position of the lithium ion battery (20). 3 A temperature detection sensor (21-3) is disposed. The 1-1, 1-2, and 1-3 temperature sensors (21-1, 21-2, and 21-3) are all characterized in that they detect the first temperature (T1). Additionally, a second temperature detection sensor 22 is disposed at the fourth position of the lithium ion battery 20 to detect the second temperature T2.
상기 제1-1 온도검출 센서(21-1), 제1-2 온도검출 센서(21-2) 및 제1-3 온도검출 센서(21-3)와 직렬로 연결되며, 상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 온도검출 센서(21-1,21-2,21-3) 중에서 특정(特定) 온도센서가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제1 저항(31)이 배치되며, 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제2 저항(32)이 배치된다.It is connected in series with the 1-1 temperature detection sensor (21-1), the 1-2 temperature detection sensor (21-2), and the 1-3 temperature detection sensor (21-3), and the 1-1 , when a specific temperature sensor among the 1-2 and 1-3 temperature detection sensors 21-1, 21-2, and 21-3 reaches the first temperature T1, the temperature sensor unit control power A first resistor 31 to which a voltage of (Vcc) is applied is disposed and connected in series with the second temperature detection sensor 22, and when the second temperature T2 is reached, the temperature sensor control power supply ( A second resistor 32 to which a voltage of Vcc) is applied is disposed.
상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12) 및 상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.A charger 12 for charging the lithium-ion battery 20 and a control unit 14 for controlling the charger 12 are provided when the lithium-ion battery 20 reaches the first temperature T1. By the voltage applied to the first resistor 31, the output power of the charger 12 is controlled to be reduced to the first output power (P T1 ), and the control unit 14 controls the lithium ion battery 20. When the second temperature (T2) is reached, the output power of the charger (12) is controlled to be reduced to the second output power (P T2 ) by the voltage applied to the second resistor (32). Do it as
상기 제1 온도(T1)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치의 온도를 복수로 검출하며, 상기 제2 온도(T2)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 특정(特定) 위치의 온도를 복수로 검출하며, 상기 제1,2 온도(T1,T2)를 상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12)의 제어부(14)로 전달하는 배선은 단지 3개의 배선만 필요하므로 상기 리튬이온 배터리(20)의 온도를 검출하는 것에 있어서 배선의 수가 가장 적은 것을 특징으로 한다.The first temperature (T1) is detected at a plurality of temperatures at different locations inside the lithium-ion battery 20, and the second temperature (T2) is detected at a specific location inside the lithium-ion battery 20. It detects a plurality of temperatures, and only three wires are used to transmit the first and second temperatures (T1, T2) to the control unit 14 of the charger 12 for charging the lithium-ion battery 20. Because it is necessary, it is characterized by the smallest number of wires in detecting the temperature of the lithium-ion battery 20.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제4 실시예를 나타내며, 도 10a 및 도 10b는 본 발명에서 제안하는 배터리 과온도 보호장치 및 이를 이용한 충전기 제5 실시예를 나타낸다.Figures 9a and 9b show a fourth embodiment of the battery overtemperature protection device proposed by the present invention and a charger using the same, and Figures 10a and 10b show a fifth embodiment of the battery overtemperature protection device proposed by the present invention and a charger using the same. Shows an example.
상기 도 9a 및 도 9b와 도 10a 및 도 10b에서 배터리 과온도 보호장치는 리튬이온 배터리(20)에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출 센서(21) 및 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22)를 보유하고 있다. 무엇보다, 제1 온도검출 센서(21)와 직렬로 연결되며, 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제1 저항(31), 상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되는 제2 저항(32)이 배치된다. In FIGS. 9A and 9B and FIGS. 10A and 10B, the battery overtemperature protection device includes a first temperature detection sensor 21 that detects the first temperature T1 in the lithium-ion battery 20 and a second temperature ( It has a second temperature detection sensor 22 that detects T2). Above all, a first resistor 31 that is connected in series with the first temperature detection sensor 21 and to which the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) is applied when the first temperature (T1) is reached, 2 A second resistor 32 is connected in series with the temperature detection sensor 22 and to which the voltage of the temperature sensor control power source Vcc is applied when the second temperature T2 is reached.
상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12)는 교류전원(11)을 받아서 동작하며, 상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14)가 위치한다.The charger 12 for charging the lithium-ion battery 20 operates by receiving AC power 11, and a control unit 14 for controlling the charger 12 is located.
상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하고, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어한다. When the lithium-ion battery 20 reaches the first temperature T1, the control unit 14 adjusts the output power of the charger 12 to the first temperature according to the voltage applied to the first resistor 31. Controls the output power (P T1 ) to decrease, and when the lithium-ion battery 20 reaches the second temperature (T2), the control unit 14 controls the output power (P T1 ) by the voltage applied to the second resistor (32). , the output power of the charger 12 is controlled to decrease to the second output power (P T2 ).
무엇보다 상기 리튬이온 배터리(20)의 구석구석 열을 검출하기 위하여 슈퍼 열전도체를 통하여 상기 리튬이온 배터리(20)의 온도를 검출하는 것을 특징으로 하며, 상기 도 9a에서는 'ㅁ'자 모양 폐쇄형 형상의 슈퍼 열전도체(41)를 사용하고 있으며, 도 9b에서는 지그재그 모양 폐쇄형 형상의 슈퍼 열전도체(41)를 사용하고 있는 것을 특징으로 한다.Above all, it is characterized by detecting the temperature of the lithium-ion battery 20 through a super heat conductor in order to detect heat in every corner of the lithium-ion battery 20, and in Figure 9a, the 'ㅁ' shaped closed type A shaped super heat conductor 41 is used, and in Figure 9b, a zigzag-shaped closed shape super heat conductor 41 is used.
도 10a에서는 'ㄷ'자 모양 개방형 형상의 슈퍼 열전도체(42)를 사용하고 있으며, 도 10b에서는 지그재그 모양 개방형 형상의 슈퍼 열전도체(42)를 사용하고 있는 것을 특징으로 한다.In Figure 10a, a super heat conductor 42 of a 'ㄷ'-shaped open shape is used, and in Figure 10b, a super heat conductor 42 of a zigzag-shaped open shape is used.
상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)는 상기 슈퍼 열전도체와 서멀 페이스트(28)에 의해 접속되어 상기 슈퍼 열전도체에서 검출된 온도가 상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)에 전달되는 것을 특징으로 한다.The first, second, and third temperature detection sensors (21, 22, and 23) are connected to the super heat conductor and thermal paste (28) so that the temperature detected by the super heat conductor is the first, second, and third temperature detection sensor. It is characterized in that it is transmitted to the sensors 21, 22, and 23.
상기 제1의 온도(T1), 상기 제2의 온도(T2) 및 상기 제3의 온도(T3)는 서로 상이하며, 구체적인 실시예로서 상기 제1의 온도(T1)는 65도, 상기 제2의 온도(T2)는 70도, 제3의 온도(T3)는 75도로 설정할 수 있으며, 또 다른 실시예로서 상기 제1의 온도(T1)는 65도, 상기 제2의 온도(T2)는 75도, 상기 제3의 온도(T3)는 85도로 설정할 수 있고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진자라면, 원하는 온도로 각각 상이하게 설정할 수 있는 것을 특징으로 한다.The first temperature (T1), the second temperature (T2), and the third temperature (T3) are different from each other. In a specific example, the first temperature (T1) is 65 degrees, and the second temperature (T3) is different from each other. The temperature (T2) can be set to 70 degrees, and the third temperature (T3) can be set to 75 degrees. In another embodiment, the first temperature (T1) can be set to 65 degrees, and the second temperature (T2) can be set to 75 degrees. degrees, the third temperature (T3) can be set to 85 degrees, and those skilled in the art can set each temperature to a different desired temperature.
도 11은 제안된 제1,2,3 온도검출 센서에 따른 충전기 전력제어를 나타낸다. 무엇보다 제1의 온도(T1) < 제2의 온도(T2) < 제3의 온도(T3)의 관계가 있으며, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1) 이하에서는 출력전력을 최대 출력전력(Pmax)으로 충전하고, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하고, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하며, 상기 제어부(14)는 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제3 온도(T3)에 도달하면, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제3 출력전력(PT3)으로 감소하도록 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다. Figure 11 shows charger power control according to the proposed first, second, and third temperature detection sensors. Above all, there is a relationship of first temperature (T1) < second temperature (T2) < third temperature (T3), and the control unit 14 controls the lithium ion battery 20 to operate at the first temperature (T1). ) Below, the output power is charged to the maximum output power (Pmax), and when the lithium-ion battery 20 reaches the first temperature (T1), the output power of the charger 12 is charged to the first output power (Pmax). T1 ), and when the lithium-ion battery 20 reaches the second temperature (T2), the control unit 14 changes the output power of the charger 12 to the second output power (P T2 ). When the lithium-ion battery 20 reaches the third temperature T3, the control unit 14 reduces the output power of the charger 12 to the third output power P T3 . The technical feature is to control it to do so.
도 12는 리튬이온 배터리 및 제안된 금속-절연체 순간전이 센서를 배치한 사진을 나타낸다. 리튬이온 배터리(20)의 특정 위치에 제1의 온도(T1), 제2의 온도(T2), 제3의 온도(T3) 등의 제1 위치, 제2 위치, 제3 위치에 온도검출 센서를 배치할 수 있는 것을 특징으로 한다.Figure 12 shows a photograph of the arrangement of the lithium-ion battery and the proposed metal-insulator transient sensor. Temperature detection sensors at the first, second, and third positions, such as the first temperature (T1), the second temperature (T2), and the third temperature (T3), at a specific location of the lithium-ion battery 20. It is characterized in that it can be placed.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 다양한 변형에 의하여 배터리 과온도 보호회로에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and the present invention can be applied to a battery overtemperature protection circuit through various modifications by those skilled in the art, and can be easily modified technically. The scope of the technology should also be recognized as falling within the scope of rights of this patent.
본 결과물(특허)은 2020년 교육부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업의 결과물이다.This result (patent) is the result of a local innovation project based on local government-university cooperation conducted in 2020 with funding from the Ministry of Education and support from the National Research Foundation of Korea.
10 : 배터리 과온도 보호장치
11 : 교류전원
12 : 충전기
13 : 충전기 제어신호
14 : 제어부
20 : 리튬이온 배터리
21 : 제1 온도검출 센서
21-1 : 제1-1 온도검출 센서
21-2 : 제1-2 온도검출 센서
21-3 : 제1-3 온도검출 센서
21-4 : 제1-4 온도검출 센서
22 : 제2 온도검출 센서
23 : 제3 온도검출 센서
28 : 서멀 페이스트(Thermal Paste)
31 : 제1 저항
32 : 제2 저항
33 : 제3 저항
41 : 폐쇄형 형상의 슈퍼 열전도체
42 : 개방형 형상의 슈퍼 열전도체
PT1 : 제1 출력전력
PT2 : 제2 출력전력
PT3 : 제3 출력전력
T1 : 제1 온도
T2 : 제2 온도
T3 : 제3 온도
Vcc : 온도센서부 제어전원10: Battery overtemperature protection device
11: AC power
12: Charger
13: Charger control signal
14: control unit
20: Lithium-ion battery
21: first temperature detection sensor
21-1: 1-1 temperature detection sensor
21-2: 1-2 temperature detection sensor
21-3: 1-3 temperature detection sensor
21-4: 1-4 temperature detection sensor
22: Second temperature detection sensor
23: Third temperature detection sensor
28: Thermal Paste
31: first resistance
32: second resistance
33: third resistance
41: Closed shape super heat conductor
42: Open-shaped super heat conductor
P T1 : first output power
P T2 : 2nd output power
P T3 : Third output power
T1: first temperature
T2: second temperature
T3: third temperature
Vcc: Temperature sensor control power
Claims (16)
리튬이온 배터리(20)에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출 센서(21);
상기 리튬이온 배터리(20)에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22);
상기 리튬이온 배터리(20)에서 제3의 온도(T3)를 검출하는 제3 온도검출 센서(23);
상기 제1 온도검출 센서(21)와 직렬로 연결되며, 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제1 저항(31);
상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제2 저항(32);
상기 제3 온도검출 센서(23)와 직렬로 연결되며, 상기 제3 온도(T3)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제3 저항(33);
상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12); 및
상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14);
를 포함하며,
상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)는 특정(特定) 온도에 도달하는 경우, 상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)의 내부 저항값이 절연체에서 금속으로 순간적으로 변화하는 금속-절연체 순간전이 센서이며,
상기 제어부(14)는, 제1 입력단자가 상기 제1 저항(31)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며;
상기 제어부(14)는, 제2 입력단자가 상기 제2 저항(32)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하며;
상기 제어부(14)는, 제3 입력단자가 상기 제3 저항(33)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제3 온도(T3)에 도달하면, 상기 제3 저항(33)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제3 출력전력(PT3)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
In the battery overtemperature protection device,
A first temperature detection sensor 21 that detects the first temperature T1 in the lithium ion battery 20;
a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 in the lithium ion battery 20;
a third temperature detection sensor 23 that detects a third temperature T3 in the lithium ion battery 20;
A first resistor (31) connected in series with the first temperature detection sensor (21) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the first temperature (T1) is reached;
A second resistor (32) connected in series with the second temperature detection sensor (22) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the second temperature (T2) is reached;
A third resistor (33) connected in series with the third temperature detection sensor (23) and configured to apply the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the third temperature (T3) is reached;
A charger (12) for charging the lithium-ion battery (20); and
A control unit 14 for controlling the charger 12;
Includes,
When the first, second, and third temperature detection sensors 21, 22, and 23 reach a specific temperature, the internal resistance values of the first, second, and third temperature detection sensors 21, 22, and 23 increase. It is a metal-insulator instantaneous transition sensor that instantly changes from an insulator to a metal.
The control unit 14 has a first input terminal connected to the first resistor 31, and when the lithium ion battery 20 reaches the first temperature T1, the first input terminal is connected to the first resistor 31. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) by the applied voltage;
The control unit 14 has a second input terminal connected to the second resistor 32, and when the lithium ion battery 20 reaches the second temperature T2, the second input terminal is connected to the second resistor 32. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the second output power (P T2 ) by the applied voltage;
The control unit 14 has a third input terminal connected to the third resistor 33, and when the lithium ion battery 20 reaches the third temperature T3, the third input terminal is connected to the third resistor 33. A battery overtemperature protection device, characterized in that the output power of the charger (12) is controlled to be reduced to the third output power (P T3 ) by the applied voltage.
리튬이온 배터리(20)에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1 온도검출 센서(21);
상기 리튬이온 배터리(20)에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22);
상기 제1 온도검출 센서(21)와 직렬로 연결되며, 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제1 저항(31);
상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제2 저항(32);
상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12); 및
상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14);
를 포함하며,
상기 제1,2 온도검출 센서(21,22)는 특정(特定) 온도에 도달하는 경우, 상기 제1,2 온도검출 센서(21,22)의 내부 저항값이 절연체에서 금속으로 순간적으로 변화하는 금속-절연체 순간전이 센서이며,
상기 제어부(14)는, 제1 입력단자가 상기 제1 저항(31)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며;
상기 제어부(14)는, 제2 입력단자가 상기 제2 저항(32)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
In the battery overtemperature protection device,
A first temperature detection sensor 21 that detects the first temperature T1 in the lithium ion battery 20;
a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 in the lithium ion battery 20;
A first resistor (31) connected in series with the first temperature detection sensor (21) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the first temperature (T1) is reached;
A second resistor (32) connected in series with the second temperature detection sensor (22) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the second temperature (T2) is reached;
A charger (12) for charging the lithium-ion battery (20); and
A control unit 14 for controlling the charger 12;
Includes,
When the first and second temperature detection sensors 21 and 22 reach a specific temperature, the internal resistance values of the first and second temperature detection sensors 21 and 22 momentarily change from insulator to metal. It is a metal-insulator transient sensor,
The control unit 14 has a first input terminal connected to the first resistor 31, and when the lithium ion battery 20 reaches the first temperature T1, the first input terminal is connected to the first resistor 31. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) by the applied voltage;
The control unit 14 has a second input terminal connected to the second resistor 32, and when the lithium ion battery 20 reaches the second temperature T2, the second input terminal is connected to the second resistor 32. A battery overtemperature protection device, characterized in that the output power of the charger (12) is controlled to be reduced to the second output power (P T2 ) by the applied voltage.
리튬이온 배터리(20)의 제1 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-1 온도검출 센서(21-1);
리튬이온 배터리(20)의 제2 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-2 온도검출 센서(21-2);
리튬이온 배터리(20)의 제3 위치에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22);
상기 제1-1 온도검출 센서(21-1) 및 제1-2 온도검출 센서(21-2)의 병렬회로와 직렬로 연결되며, 상기 제1-1 온도검출 센서(21-1) 또는 제1-2 온도검출 센서(21-2)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제1 저항(31);
상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제2 저항(32);
상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12); 및
상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14);
를 포함하며,
상기 제1-1,1-2,2 온도검출 센서(21-1,21-2,22)는 특정(特定) 온도에 도달하는 경우, 상기 제1-1,1-2,2 온도검출 센서(21-1,21-2,22)의 내부 저항값이 절연체에서 금속으로 순간적으로 변화하는 금속-절연체 순간전이 센서이며,
상기 제어부(14)는, 제1 입력단자가 상기 제1 저항(31)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며;
상기 제어부(14)는, 제2 입력단자가 상기 제2 저항(32)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
In the battery overtemperature protection device,
A 1-1 temperature detection sensor 21-1 that detects a first temperature T1 at a first position of the lithium ion battery 20;
a 1-2 temperature detection sensor 21-2 that detects a first temperature T1 at a second location of the lithium ion battery 20;
a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 at a third position of the lithium ion battery 20;
It is connected in series with the parallel circuit of the 1-1 temperature detection sensor (21-1) and the 1-2 temperature detection sensor (21-2), and is connected to the 1-1 temperature detection sensor (21-1) or the 1-2 temperature detection sensor (21-2). 1-2 A first resistor (31) configured to apply the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the temperature detection sensor (21-2) reaches the first temperature (T1);
A second resistor (32) connected in series with the second temperature detection sensor (22) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the second temperature (T2) is reached;
A charger (12) for charging the lithium-ion battery (20); and
A control unit 14 for controlling the charger 12;
Includes,
When the 1-1, 1-2, 2 temperature detection sensor (21-1, 21-2, 22) reaches a specific temperature, the 1-1, 1-2, 2 temperature detection sensor It is a metal-insulator instantaneous transition sensor in which the internal resistance value of (21-1,21-2,22) changes instantaneously from insulator to metal,
The control unit 14 has a first input terminal connected to the first resistor 31, and when the lithium ion battery 20 reaches the first temperature T1, the first input terminal is connected to the first resistor 31. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) by the applied voltage;
The control unit 14 has a second input terminal connected to the second resistor 32, and when the lithium ion battery 20 reaches the second temperature T2, the second input terminal is connected to the second resistor 32. A battery overtemperature protection device, characterized in that the output power of the charger (12) is controlled to be reduced to the second output power (P T2 ) by the applied voltage.
상기 제1의 온도(T1), 상기 제2의 온도(T2) 및 상기 제3의 온도(T3)는 서로 상이한 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
The method of claim 1,
The first temperature (T1), the second temperature (T2), and the third temperature (T3) are different from each other.
상기 제1의 온도(T1)는 65도이며;
상기 제2의 온도(T2)는 70도이며;
상기 제3의 온도(T3)는 75도인 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
The method of claim 5,
The first temperature T1 is 65 degrees;
the second temperature (T2) is 70 degrees;
A battery overtemperature protection device, characterized in that the third temperature (T3) is 75 degrees.
상기 제1의 온도(T1)는 65도이며;
상기 제2의 온도(T2)는 75도이며;
상기 제3의 온도(T3)는 85도인 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
The method of claim 5,
The first temperature T1 is 65 degrees;
the second temperature (T2) is 75 degrees;
A battery overtemperature protection device, characterized in that the third temperature (T3) is 85 degrees.
상기 리튬이온 배터리(20)의 제4 위치에서 제3의 온도(T3)를 검출하는 제3 온도검출 센서(23);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
According to claim 3,
a third temperature detection sensor 23 that detects a third temperature T3 at a fourth position of the lithium ion battery 20;
A battery overtemperature protection device further comprising:
상기 제1 온도(T1)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치에서 복수로 검출하여 상기 제1 온도(T1) 정보를 상기 제어부(14)로 전달하는 배선은 단지 2개의 배선만 필요한 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
According to claim 3,
The wire for detecting the first temperature (T1) at multiple different locations inside the lithium-ion battery 20 and transmitting the first temperature (T1) information to the control unit 14 requires only two wires. A battery overtemperature protection device characterized in that.
상기 제1 온도(T1)를 상기 리튬이온 배터리(20) 내부의 서로 다른 위치에서 복수로 검출하여 상기 제1,2 온도(T1,T2) 정보를 상기 제어부(14)로 전달하는 배선은 단지 3개의 배선만 필요한 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
According to claim 3,
There are only 3 wires for detecting the first temperature (T1) at multiple different locations inside the lithium-ion battery 20 and transmitting the first and second temperature (T1, T2) information to the control unit 14. A battery overtemperature protection device that requires only two wires.
상기 제1,2,3 온도(T1,T2,T3) 정보를 상기 제어부(14)로 전달하는 배선은 단지 4개의 배선만 필요한 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
The method of claim 1,
A battery overtemperature protection device characterized in that only four wires are needed to transmit the first, second and third temperature (T1, T2, T3) information to the control unit (14).
리튬이온 배터리(20)의 제1 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-1 온도검출 센서(21-1);
리튬이온 배터리(20)의 제2 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-2 온도검출 센서(21-2);
리튬이온 배터리(20)의 제3 위치에서 제1의 온도(T1)를 검출하는 제1-3 온도검출 센서(21-3);
리튬이온 배터리(20)의 제4 위치에서 제2의 온도(T2)를 검출하는 제2 온도검출 센서(22);
상기 제1-1 온도검출 센서(21-1), 제1-2 온도검출 센서(21-2) 및 제1-3 온도검출 센서(21-3)의 병렬회로와 직렬로 연결되며, 상기 제1-1, 제1-2, 제1-3 온도검출 센서(21-1,21-2,21-3) 중에서 적어도 어느 하나의 특정(特定) 온도센서가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제1 저항(31);
상기 제2 온도검출 센서(22)와 직렬로 연결되며, 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 온도센서부 제어전원(Vcc)의 전압이 인가되도록 구성되는 제2 저항(32);
상기 리튬이온 배터리(20)를 충전하기 위한 충전기(12); 및
상기 충전기(12)를 제어하기 위한 제어부(14);
를 포함하며,
상기 제1-1,1-2,1-3,2 온도검출 센서(21-1,21-2,21-3,22)는 특정(特定) 온도에 도달하는 경우, 상기 제1-1,1-2,1-3,2 온도검출 센서(21-1,21-2,21-3,22)의 내부 저항값이 절연체에서 금속으로 순간적으로 변화하는 금속-절연체 순간전이 센서이며,
상기 제어부(14)는, 제1 입력단자가 상기 제1 저항(31)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제1 온도(T1)에 도달하면, 상기 제1 저항(31)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제1 출력전력(PT1)으로 감소하도록 제어하며;
상기 제어부(14)는, 제2 입력단자가 상기 제2 저항(32)에 연결되어, 상기 리튬이온 배터리(20)가 상기 제2 온도(T2)에 도달하면, 상기 제2 저항(32)에 인가되는 전압에 의해, 상기 충전기(12)의 출력전력을 제2 출력전력(PT2)으로 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
In the battery overtemperature protection device,
A 1-1 temperature detection sensor 21-1 that detects a first temperature T1 at a first position of the lithium ion battery 20;
a 1-2 temperature detection sensor 21-2 that detects a first temperature T1 at a second location of the lithium ion battery 20;
A 1-3 temperature detection sensor 21-3 that detects a first temperature T1 at a third position of the lithium ion battery 20;
a second temperature detection sensor 22 that detects a second temperature T2 at a fourth position of the lithium ion battery 20;
It is connected in series with a parallel circuit of the 1-1 temperature detection sensor (21-1), the 1-2 temperature detection sensor (21-2), and the 1-3 temperature detection sensor (21-3), At least one specific temperature sensor among the 1-1, 1-2, and 1-3 temperature detection sensors 21-1, 21-2, and 21-3 reaches the first temperature T1. If so, a first resistor 31 configured to apply the voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc);
A second resistor (32) connected in series with the second temperature detection sensor (22) and configured to apply a voltage of the temperature sensor control power supply (Vcc) when the second temperature (T2) is reached;
A charger (12) for charging the lithium-ion battery (20); and
A control unit 14 for controlling the charger 12;
Includes,
When the 1-1, 1-2, 1-3, 2 temperature detection sensors (21-1, 21-2, 21-3, 22) reach a specific temperature, the 1-1, 1-2,1-3,2 It is a metal-insulator instantaneous transition sensor in which the internal resistance value of the temperature detection sensor (21-1,21-2,21-3,22) changes instantaneously from insulator to metal,
The control unit 14 has a first input terminal connected to the first resistor 31, and when the lithium ion battery 20 reaches the first temperature T1, the first input terminal is connected to the first resistor 31. Controlling the output power of the charger 12 to be reduced to the first output power (P T1 ) by the applied voltage;
The control unit 14 has a second input terminal connected to the second resistor 32, and when the lithium ion battery 20 reaches the second temperature T2, the second input terminal is connected to the second resistor 32. A battery overtemperature protection device, characterized in that the output power of the charger (12) is controlled to be reduced to the second output power (P T2 ) by the applied voltage.
상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)는 슈퍼 열전도체를 통하여 상기 리튬이온 배터리(20)의 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
The method of claim 1,
A battery overtemperature protection device, characterized in that the first, second, and third temperature detection sensors (21, 22, and 23) detect the temperature of the lithium-ion battery (20) through a super heat conductor.
상기 슈퍼 열전도체는 폐쇄형 형상의 슈퍼 열전도체(41)인 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
The method of claim 13,
A battery overtemperature protection device, characterized in that the super heat conductor is a closed-shaped super heat conductor (41).
상기 슈퍼 열전도체는 개방형 형상의 슈퍼 열전도체(42)인 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치.
The method of claim 13,
A battery overtemperature protection device, characterized in that the super heat conductor is an open-shaped super heat conductor (42).
상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)는 상기 슈퍼 열전도체와 서멀 페이스트(28)에 의해 접속되어 상기 슈퍼 열전도체에서 검출된 온도가 상기 제1,2,3 온도검출 센서(21,22,23)에 전달되는 것을 특징으로 하는 배터리 과온도 보호장치. The method of claim 13,
The first, second, and third temperature detection sensors (21, 22, and 23) are connected to the super heat conductor and thermal paste (28) so that the temperature detected by the super heat conductor is the first, second, and third temperature detection sensor. A battery overtemperature protection device characterized in that it is transmitted to the sensors (21, 22, 23).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |