KR20030021666A

KR20030021666A - Battery pack

Info

Publication number: KR20030021666A
Application number: KR1020010055033A
Authority: KR
Inventors: 함영인; 김종기; 최광진
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2003-03-15

Abstract

PURPOSE: Provided is a battery pack, in which a sensor for monitoring a temperature of the battery cell and a controller for controlling an internal temperature of the battery pack are positioned. CONSTITUTION: The battery pack comprises a battery cell(100) which is charged with constant current in constant-current charging mode; a sensor(110) for monitoring a temperature of the battery cell; a controller(120) which switches off when temperature monitored by the sensor exceeds baseline, and prevents an overheating of the battery; and a control circuit(130) for constantly maintaining a voltage output from the battery cell, and measuring a voltage of the battery cell to inform a remaining usable period of the battery to user.

Description

Battery pack {BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩 내에 온도감지 센서부를 구현하여 배터리 셀의 온도를 감지하고, 감지된 온도가 적정 수준이상인 경우에 온도조절부를 통해 과열을 방지하는 배터리 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack that implements a temperature sensor in a battery pack to sense a temperature of a battery cell and prevents overheating through a temperature controller when the detected temperature is above an appropriate level. It is about.

통상적으로 배터리 충전기는 정전류 정전압 방식의 충전 알고리즘을 사용한다. 배터리 충전에 있어서 정전압을 구현하는 방법은 스위칭 레귤레이터 방식과 리니어 레귤레이터 방식으로 대별될 수 있다. 상기 스위칭 레귤레이터 방식으로 구현할 경우에는 효율이 우수한 반면, 가격이 상대적으로 높고 주변회로에 인덕터 또는 다이오드 등 큰 부품이 사용되며 스위칭 잡음이 발생되는 단점이 있다. 상기 리니어 레귤레이터 방식으로 구현할 경우에는 상대적으로 가격이 저렴하고 회로가 차지하는 공간도 비교적 작으나 효율이 좋지 못하므로 효율의 손실에 해당하는 만큼의열이 발생하게 된다.Typically, the battery charger uses a constant current constant voltage charging algorithm. The method of implementing constant voltage in battery charging can be roughly divided into a switching regulator method and a linear regulator method. When the switching regulator is implemented, the efficiency is excellent, but the price is relatively high, and a large component such as an inductor or a diode is used in the peripheral circuit and switching noise is generated. In the case of implementing the linear regulator method, since the price is relatively low and the space occupied by the circuit is relatively small, the efficiency is not good, and thus heat generated as much as the loss of efficiency is generated.

따라서, 종래의 배터리 팩은 과열로 인한 배터리 팩 자체의 폭발을 가져올 수 있는 위험을 안고 있다.Therefore, the conventional battery pack carries a risk of causing an explosion of the battery pack itself due to overheating.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 효과적으로 해결하기 위해, 배터리 팩의 내부에 온도조절부를 구비하여 배터리 팩의 내부 온도를 조절하는 배터리 팩을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is to provide a battery pack for controlling the internal temperature of the battery pack having a temperature control unit inside the battery pack to effectively solve the above problems of the prior art.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리 팩의 구성을 나타내는 블럭도.1 is a block diagram showing the configuration of a battery pack according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리전압 감시부를 나타내는 도면.2 is a view showing a battery voltage monitoring unit according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 저전압 비교부를 나타내는 회로도.Figure 3 is a circuit diagram showing a low voltage comparison unit according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고전압 비교부를 나타내는 회로도.Figure 4 is a circuit diagram showing a high voltage comparison unit according to an embodiment of the present invention.

<도면에 나타나는 도면부호에 대한 설명><Description of reference numerals appearing in the drawing>

100 : 배터리 셀110 : 온도감지 센서부100: battery cell 110: temperature sensor

120 : 온도 조절부130 : 배터리전압 감시부120: temperature control unit 130: battery voltage monitoring unit

200 : 기준전압 발생부210 : 저전압 비교부200: reference voltage generator 210: low voltage comparison unit

220 : 고전압 비교부230 : 램프 구동부220: high voltage comparison unit 230: lamp driving unit

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 정전류 충전모드에 의해 일정한 전류에 의해 충전되는 배터리 셀과,The present invention for achieving the above technical problem and the battery cell is charged by a constant current by the constant current charging mode,

상기 배터리 셀의 온도를 측정하는 온도감지 센서부와,A temperature sensor unit for measuring a temperature of the battery cell;

상기 온도감지 센서부에서 측정한 온도가 기준치 이상이면 스위치를 차단하여 과열을 방지하는 온도조절부와,When the temperature measured by the temperature sensor unit is greater than the reference value temperature control unit for preventing overheating by switching off the switch;

상기 배터리 셀에서 출력되는 전압을 일정하게 유지하고, 상기 배터리 셀의 전압을 측정하여 남은 사용기간을 사용자에게 전달하는 배터리전압 감시회로를 포함한다.And a battery voltage monitoring circuit which maintains a constant voltage output from the battery cell, measures the voltage of the battery cell, and transmits the remaining use period to the user.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리 팩에 관하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리 팩을 나타내는 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a battery pack according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 팩은 배터리 셀(100)과 상기 배터리 셀(100)의 온도를 감지하는 온도감지 센서부(110)와 상기 온도감지 센서부(110)에서 감지된 온도에 따라 상기 배터리 셀(100)에 전압의 공급여부를 결정하는 온도조절부(120)와 상기 배터리 셀(100)의 전압 상태를 확인하는 배터리전압 감시부(130)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the battery pack according to the present invention is detected by the temperature sensor 110 and the temperature sensor 110 for sensing the temperature of the battery cell 100 and the battery cell 100. The battery controller 100 includes a temperature controller 120 that determines whether a voltage is supplied to the battery cell 100 and a battery voltage monitor 130 that checks a voltage state of the battery cell 100.

상기 배터리 셀(100)은 일반적으로 니켈-카드뮴 배터리 또는 니켈-이온 배터리가 사용되는데, 본 발명에서는 니켈-카드뮴 배터리를 사용된다. 상기 니켈-카드뮴 배터리는 (+)극에 니켈산화물(nickel oxide, NiOH), (-)극에 카드뮴 분말(cadmium compound, Cd), 전해액에 수산화칼륨(potassium hydroxide, KOH)을 이용한 알칼리전해액계의 축전지이다. 상기 니켈-카드뮴 배터리는 방전되는 순간부터 일정한 전압을 유지하여 마지막 순간까지 일정한 전압을 유지하는 장점을 가지고 있다.The battery cell 100 generally uses a nickel-cadmium battery or a nickel-ion battery. In the present invention, a nickel-cadmium battery is used. The nickel-cadmium battery is an alkaline electrolyte system using nickel oxide (NiOH) at the positive electrode, cadmium compound (Cd) at the positive electrode, and potassium hydroxide (KOH) at the electrolyte. It is a storage battery. The nickel-cadmium battery has an advantage of maintaining a constant voltage from the moment of discharge to the last moment.

따라서, 본 발명에서는 20개의 니켈-카드뮴 배터리 셀을 직렬로 연결하여, +24V,-24V를 출력한다.Therefore, in the present invention, 20 nickel-cadmium battery cells are connected in series to output + 24V and -24V.

상기 온도감지 센서부(110)는 배터리 팩의 충전 및 방전시에 배터리 셀(100)이 온도에 따라 변화하는 저항을 충전기 회로로 피드백(feedback)하여, 충전기 회로에서 배터리 셀(100)의 온도 상태에 따라 충전전류를 제어하도록 한다.The temperature sensor 110 feeds back a resistance of the battery cell 100 depending on the temperature to the charger circuit during charging and discharging of the battery pack, so that the temperature of the battery cell 100 in the charger circuit is increased. To control the charging current.

상기 온도 조절부(120)는 상기 온도감지 센서부(110)에서 배터리 셀(100)의 온도를 감지하여 온도가 기준치 이상이되면, 스위치를 오프(off)하여 배터리 셀(100)이 과열되는 것을 방지한다.The temperature controller 120 detects the temperature of the battery cell 100 in the temperature sensor 110 and turns off the switch when the temperature is higher than the reference value to prevent the battery cell 100 from overheating. do.

상기 배터리전압 감시부(130)는 상기 배터리 셀(100)로부터 인출되는 출력전압을 모니터링하며, 상기 배터리 셀(100)의 남은 사용시간을 측정하여 사용자가 확인할 수 있도록 디스플레이한다.The battery voltage monitoring unit 130 monitors the output voltage drawn from the battery cell 100, measures the remaining use time of the battery cell 100, and displays the remaining time.

즉, 본 발명에 따른 배터리 팩은 상기 온도감지 센서부(110)에 의해 항시 배터리 셀(100)의 온도를 감시하며, 상기 배터리 셀(100)의 온도가 적정 수준 이상으로 상승할 경우, 온도 조절부(120)에 의해 상기 배터리 셀(100)의 충전 또는 방전을 차단토록 함으로써 안정성을 지향한다.That is, the battery pack according to the present invention constantly monitors the temperature of the battery cell 100 by the temperature sensor 110, and when the temperature of the battery cell 100 rises above a suitable level, temperature control Stability is achieved by blocking the charging or discharging of the battery cell 100 by the unit 120.

또한, 상기 배터리 팩은 배터리전압 감시부(130)를 구비함으로써 상기 배터리 셀(100)로부터 적정한 출력전압을 인출시킨다.In addition, the battery pack includes a battery voltage monitor 130 to draw an appropriate output voltage from the battery cell 100.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 배터리전압 감시부를 나타내는도면이다.2 is a view showing a battery voltage monitoring unit according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리전압 감시부(130)는 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생부(200)와 저전압 비교부(210)와 고전압 비교부(220)와 램프 구동부(230)로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the battery voltage monitoring unit 130 of the present invention includes a reference voltage generator 200, a low voltage comparator 210, a high voltage comparator 220, and a lamp driver 230 for generating a reference voltage. )

상기 기준전압 발생부(200)는 상기 배터리 셀(100)로부터 인출되는 배터리 전압(+24V, -24V)이 소정의 출력전압(+5V,-5V)으로 인출될 수 있도록 기준전압(Vref)을 발생한다. 이때, 상기 배터리 전압은 소정의 허용범위 내에서 변동될 수 있다. 따라서, 상기 출력전압도 소정의 허용범위 내에서 변동된다.The reference voltage generator 200 may generate a reference voltage Vref such that the battery voltages (+ 24V and -24V) drawn from the battery cell 100 can be drawn to predetermined output voltages (+ 5V and -5V). Occurs. In this case, the battery voltage may vary within a predetermined allowable range. Therefore, the output voltage also varies within a predetermined allowable range.

상기 저전압 비교부(210)는 상기 배터리 셀(100)에서 인출되는 배터리 전압의 허용범위에서, 배터리 전압의 최소값에 대한 기준전압 즉, 저전압 기준전압(Vref-low)을 설정한다.The low voltage comparator 210 sets a reference voltage for the minimum value of the battery voltage, that is, a low voltage reference voltage Vref-low, within an allowable range of the battery voltage drawn from the battery cell 100.

상기 고전압 비교부(220)는 상기 배터리 셀(100)에서 인출되는 배터리 전압의 허용범위에서, 배터리 전압의 최대값에 대한 고전압 기준전압(Vref-high)을 설정한다.The high voltage comparator 220 sets a high voltage reference voltage Vref-high with respect to the maximum value of the battery voltage within an allowable range of the battery voltage drawn from the battery cell 100.

상기 램프 구동부(230)는 상기 저전압 비교부(210) 또는 고전압 비교부(220)에서 인출되는 전압이 +12V인 경우에는 소정의 발광 다이오드를 턴온시키고, -12V인 경우에는 소등한다. 이때, 점등상태는 배터리가 정상상태임을 의미하며, 소등상태는 배터리가 불량상태임을 의미한다.The lamp driver 230 turns on a predetermined light emitting diode when the voltage drawn by the low voltage comparator 210 or the high voltage comparator 220 is + 12V, and turns off the light when the voltage is -12V. In this case, the lit state means that the battery is in a normal state, and the unlit state means that the battery is in a bad state.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 저전압 비교부를 나타내는 회로도이다.3 is a circuit diagram illustrating a low voltage comparison unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 저전압 비교부(210)는 하이레벨의 배터리 전압이 입력되는 제 1 연산 증폭기(300)와 저항(R1)과 저항(R2)와 저항(R3)와 로우레벨의 배터리 전압이 입력되는 제 2 연산 증폭기(310)와 저항(R4)와 저항(R5)와 저항(R6)으로 이루어진다.As shown in FIG. 3, the low voltage comparator 210 includes a first operational amplifier 300, a resistor R1, a resistor R2, a resistor R3, and a low level to which a high-level battery voltage is input. A second operational amplifier 310, a resistor R4, a resistor R5, and a resistor R6, to which a battery voltage is input, may be formed.

상기 제 1 연산 증폭기(300)는 저항(R2)와 저항(R3)를 통해 분압되어 입력되는 하이레벨의 배터리 전압을 저전압 기준전압(Vref-low)과 비교하여, 저항(R2)와 저항(R3)를 통해 분압된 전압이 저전압 기준전압보다 높으면 +12V를 출력하고, 낮으면 -12V를 출력한다.The first operational amplifier 300 divides the high voltage battery voltage inputted through the resistor R2 and the resistor R3 with the low voltage reference voltage Vref-low, and thus the resistor R2 and the resistor R3. If the voltage divided by) is higher than the low voltage reference voltage, + 12V is output and if it is low, -12V is output.

상기 하이레벨의 저전압 기준전압을 구하는 공식은 다음과 같다.The formula for obtaining the high voltage low voltage reference voltage is as follows.

상기 제 2 연산 증폭기(310)는 로우레벨의 배터리 전압을 저항(R5)과 저항(R6)을 통해 분압하여 로우레벨의 저전압 기준전압(Vref-low)과 비교한다. 비교결과, 저항(R5)과 저항(R6)을 통해 분압되는 전압이 로우레벨의 저전압 기준전압(Vref-low)보다 높은 경우, +12V를 출력하고, 저전압 기준전압(Vref-low)보다 낮은 경우에는 -12V를 출력한다.The second operational amplifier 310 divides the low voltage battery voltage through the resistor R5 and the resistor R6 and compares the low voltage reference voltage Vref-low. As a result of comparison, when the voltage divided by the resistors R5 and R6 is higher than the low voltage reference voltage Vref-low at low level, + 12V is output and when the voltage divided by the resistor R6 is lower than the low voltage reference voltage Vref-low. Outputs -12V.

상기 로우레벨의 저전압 기준전압을 구하는 공식은 다음과 같다.The formula for obtaining the low-level low voltage reference voltage is as follows.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 고전압 비교부를 나타내는 회로도이다.4 is a circuit diagram illustrating a high voltage comparator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고전압 비교부(220)는 배터리 셀(100)로부터 인출되는 배터리 전압의 허용범위에서 최대값을 나타내며, 하이레벨의 전압이 입력되는 제 3 연산 증폭기(400)와 저항(R7)와 저항(R8)와 저항(R9)와 로우레벨의 전압이 입력되는 제 4 연산 증폭기(410)와 저항(R10)와 저항(R11)와 저항(R12)로 이루어진다.As shown in FIG. 4, the high voltage comparator 220 represents a maximum value within an allowable range of the battery voltage drawn from the battery cell 100, and a third operational amplifier 400 in which a high level voltage is input. A fourth operational amplifier 410, a resistor R10, a resistor R11, a resistor R12, and a resistor R7, a resistor R8, a resistor R9, and a low level voltage are input.

상기 제 3 연산 증폭기(400)는 저항(R8)과 저항(R9)을 통해 분압되어 입력되는 하이레벨의 전압과 고전압 기준전압(Vref-high)을 비교하여, 저항(R8)과 저항(R9)로 분압되는 하이레벨의 전압이 고전압 기준전압(Vref-high)보다 낮으면 +12V가 출력되어 램프 구동부(230)가 점등됨으로써 안정적인 출력전압이 인출되고 있음을 알 수 있다. 또한, 저항(R8)과 저항(R9)로 분압되는 하이레벨의 전압이 고전압 기준전압(Vref-high)보다 높으면 -12V가 출력되어 불안정한 출력전압이 인출되고 있음을 확인할 수 있다.The third operational amplifier 400 compares the high level voltage and the high voltage reference voltage Vref-high, which are divided by the resistor R8 and the resistor R9, and compares the resistor R8 and the resistor R9. When the voltage at the high level divided by is lower than the high voltage reference voltage Vref-high, + 12V is output and the lamp driver 230 is turned on, so that the stable output voltage is drawn out. In addition, when the voltage of the high level divided by the resistors R8 and R9 is higher than the high voltage reference voltage Vref-high, -12V is output and the unstable output voltage is drawn out.

이때, 상기 고전압 기준전압(Vref-high)은 다음과 같이 구하여진다.In this case, the high voltage reference voltage Vref-high is obtained as follows.

상기 제 4 연산 증폭기(410)는 저항(R11)과 저항(R12)을 통해 분압되는 로우 레벨의 전압과 고전압 기준전압(Vref-high)을 비교하여, 저항90과 저항()로 분압되는 로우레벨의 전압이 고전압 기준전압(Vref-high)보다 낮으면 +12V를 출력하고, 고전압 기준전압(Vref-high)보다 낮으면 -12V를 출력한다.The fourth operational amplifier 410 compares the low level voltage divided by the resistor R11 and the resistor R12 with the high voltage reference voltage Vref-high, and the low level divided by the resistor 90 and the resistor. If the voltage of V is lower than the high voltage reference voltage (Vref-high), + 12V is output, and if it is lower than the high voltage reference voltage (Vref-high), -12V is output.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

전술한 바와 같이, 본 발명의 배터리 팩은 배터리전압 감시회로에 의해 보다 안정적인 출력전압을 인출할 수 있으며, 온도감지 센서부 및 온도조절부를 통해 배터리의 온도를 조절함으로써 배터리의 과열로 인한 폭발을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the battery pack of the present invention can draw a more stable output voltage by the battery voltage monitoring circuit, and prevents explosion due to overheating of the battery by controlling the temperature of the battery through the temperature sensor and temperature control unit It can work.

Claims

A battery cell charged by a constant current by a constant current charging mode,

A temperature sensor unit for measuring a temperature of the battery cell;

When the temperature measured by the temperature sensor unit is greater than the reference value temperature control unit for preventing overheating by switching off the switch;

And a battery voltage monitoring circuit which maintains a constant voltage output from the battery cell and measures the voltage of the battery cell and transmits the remaining use period to the user.

The method of claim 1, wherein the battery voltage monitoring circuit

A reference voltage generator for generating a predetermined reference voltage by lowering the voltage drawn from the battery cell to an appropriate level of output voltage;

A low voltage comparison unit configured to set a low voltage reference voltage with respect to the output voltage drawn from the reference voltage generator, and output a high level voltage when the voltage is higher than the low voltage reference voltage compared to the battery voltage output from the battery cell;

A high voltage comparison unit configured to set a high voltage reference voltage with respect to the output voltage drawn from the reference voltage generator, and output a high level voltage when the voltage is lower than the high voltage reference voltage compared to the battery voltage;

And a lamp driver which is turned on to check that the battery is in a normal state when a high level voltage is applied from the low voltage comparator and the high voltage comparator.