KR200332169Y1 - 휴즈 레스 리튬 이온 전지 - Google Patents

Abstract

본 고안은 내부에 휴즈의 사용을 배제하여 과전류 발생후에도 바로 재사용이 가능하도록 한 휴즈 레스 리튬 이온 전지를 개시한다.

본 고안은 리튬 이온 전지의 셀에 충전 전류를 공급하고 방전 전류를 출력시키도록 한 PCM 보드와, PCM 보드에 연결된 충전단자와 방전단자를 구비하여서 된 공지의 리튬 이온 전지에 있어서, PCM 보드와 충전 단자 및 방전 단자 사이에 써머스탯(Thermostat)을 직렬로 연결하여 줌으로써,

상술한 구성에 의하여 본 고안은 리튬 이온 전지의 발열 상태에 따라 써머스탯이 작동되는 것이어서, 리튬 이온 전지를 효과적으로 보호할 수 있게 되며, 불필요한 전원 공급 중단에 의한 사용의 연속성이 훼손됨을 방지할 수 있게 되는 효과를 제공한다.

Description

휴즈 레스 리튬 이온 전지{ Fuseless Lithium-ion Battery}

본 고안은 휴즈 레스 리튬 이온 전지에 관한 것으로 더욱 상세히는 내부에 휴즈의 사용을 배제하여 과전류 발생후에도 바로 재사용이 가능하도록 한 휴즈 레스 리튬 이온 전지에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 리튬 이온 전지는 일반적으로 화학적으로 불안정한 순수 리튬을 원료로 사용하며, 이는 물과 급격하게 반응하므로 폭발의 우려가 있어서, 리튬전지의 제작시에도 습도 2%의 건조한 공기속에서 작업을 실시하고 있다. 그러므로, 폭발의 우려를 방지하기 위하여 제작된 각형전지의 알루미늄 합금으로 된 밀폐 상태의 캔재료가 열을 받지 않도록 하여야 할 필요가 있으며, 이를 위하여 종래에도 방전시 발열하는 리튬 전지 셀에서 과전류가 흐르는 경우 이를 감지하여 발열체에 큰 전류가 흐르게 함으로써 저융점 금속체(휴즈)의 녹아 끊김 또는 PTC소자의 트립이 발생되도록 하엿으며, 이를 대한민국 공개특허공보(공개번호 특 2001-0020763)에 의하여 확인할 수 있으며, 이러한 예를 도1과 도2로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 리튬이온셀에서 출력되는 과전류가 발생할 경우 전압강하를 IC에서 검출하고, 그 출력을 FET에 인가하여 FET가 전류를 히터에 인가함으로써 PTC와 휴즈가 작동되어 회로를 차단하도록 함으로써 리튬이온셀을 보호하고 있는 것이다.

반면에 이러한 휴즈를 사용하고 있으므로 휴즈의 녹아 끊김으로 더 이상 리튬 이온 전지를 사용할 수 없게 되는 문제점이 있으며, 교체에 따른 번거로움과 경제적 부담이 발생하는 문제점이 있는 것이다.

또한, PTC 소자를 사용하고 있으므로 리튬 이온 전지의 발열에 의하여 회로가 차단되는 것이 아니라, 히터에 의하여 가열되는 PTC 소자 자체의 온도에 의하여 가열되어 회로를 차단시키는 것이므로, 리튬 이온 전지가 과열되지 않는 정상 범위인 경우에도 작동됨으로써 오동작으로 인하여 작동의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있는 것이다.

상술한 종래의 문제점을 감안하여 본 고안의 목적은 리튬 이온 전지 자체의 발열하는 경우에 한하여 회로의 차단이 이루어 지도록 한 휴즈 레스 리튬 이온 전지를 제공함에 있다.

도1,2는 종래의 리튬 이온 전지를 보호하기 위한 회로도.를 보인

도 3은 본 고안에 의한 휴즈 레스 리튬 이온 전지를 보인 회로도.

도4는 써머스탯을 리튬 이온 셀에 고정한 형태의 실시예를 보인 설명도.

도5는 써머스탯을 리튬 이온 셀에 접착한 형태의 실시예를 보인 설명도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1:리튬 이온 셀

2:PCM보드

3:다이오드

4:저항

5:써미스터

6:충전단자

7:써머스탯

8:리튬이온전지

9:리튬이온전지(8)의 표면

10:리튬이온전지(8)의 체결부

11:무기질 접착제

12:방전단자

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 리튬 이온 전지의 셀에 충전 전류를 공급하고 방전 전류를 출력시키도록 한 PCM 보드와, PCM 보드에 연결된 충전단자와 방전단자를 구비하여서 된 공지의 리튬 이온 전지에 있어서, PCM 보드와 충전 단자 및 방전 단자 사이에 써머스탯(Thermostat)을 직렬로 연결하여서 된 휴즈 레스 리튬 이온 전지를 제안한다.

상술한 구성에 의하여 본 고안은 리튬 이온 전지의 발열 상태에 따라 써머스탯이 작동되는 것이어서, 리튬 이온 전지를 효과적으로 보호할 수 있게 되며, 불필요한 전원 공급 중단에 의한 사용의 연속성이 훼손됨을 방지할 수 있게 되는 효과를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 고안은 도3으로 도시한 바와 같이, PCM보드(2)에 연결된 리튬 이온 셀(1)과, PCM보드(2)에 연결된 다이오드(3), 저항(4), 써미스터(5)등을 구비하여서 된 공지의 리튬 이온 전지(8)에 있어서, 충전단자(6)에 일측이 연결된 다이오드(3)와 저항(4)의 타측과 PCM 보드(2) 사이에 써머스탯(7)을 연결하여서 된 것이며, 상기 써머스탯(7)은 리튬이온전지(8)의 표면(9)과 서로 접하도록 하여서 된 것이다.

이와 같이 된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 충전시에는 전류가 순방향으로 된 다이오드(3) 및 써머스탯(7)을 거쳐서 PCM 보드(2)에 도달하며, 이에 따라 PCM 보드(2)는 스위칭 동작을 실시하면서 리튬 이온 셀(1)에 최적의 전압 및 전류가 인가되도록 제어하여 리튬 이온 셀(1)이 충전되는 것이다. 이와 같이 하여 리튬 이온 셀(1)이 충전되기 시작하여 리튬 이온 셀(1)의 충전도에 상응하여 전압과 전류가 조절되면서 최적의 상태로 충전 완료되면 PCM보드(2)는 더 이상의 충전이 중지되도록 하여 충전 완료 모드로 된다. 이와같이 충전 시킨 후 충전 단자(6)로 부터의 충전 전원을 차단하고 방전 단자(12)에 무전기나 이동전화기 또는 각종의 가전 기기를 연결하여 주면 방전이 개시되는 것이다. 이때 전술한 바와 같은 무전기등 방전 부하(13)에 의하여 정상적인 상태에서는 리튬 이온 셀(1)의 표면(9) 온도가 상승되지 않으나, 방전 부하(13)에 이상이 발생하는 등의 이유로 과대한 전류가 흐르게 되면 리튬 이온 셀(1)은 그 특성상 고열을 발생시키게 된다. 이에 따라 리튬 이온 셀(1)의 표면(9) 온도가 상승하게 되고, 이에 따라 이에 부착된 써머스탯(7)의 온도 역시 상승하게 되는 것이다. 이러한 온도 상승에 따라 써머스탯(7)의 작동 온도인 예를 들면 75℃에 이르게 되면, 써머스탯(7)은 작동을 개시하여 그 내부 접점이 "오프"됨으로써 리튬 이온 셀(1)의 방전을 중지시키게 된다. 그러므로, 리튬 이온 셀(1)은 발열을 중지하게 되고, 이러한 상태는 리튬 이온 셀(1)과 일체로 고정된 써머스탯(7)의 온도가 45℃이하로 될 시점까지 계속되는 것이며, 이에 따라 사용자가 작동이 중지된 무전기등 방전 부하(13)를 점검하여 정상화하여 사용을 재개함으로써 정상적인 사용이 가능하게 되는 것이다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 고안은 리튬 이온 셀(1)이 발열하면 써머스탯(7)의 작동으로 방전을 중지시킴으로써 리튬 이온 셀(1)의 과열을 차단할 수 있게 되는 것이어서, 리튬 이온 셀(1)의 보호에 만전을 기할 수 있게 되는 것이다.

아울러, 이러한 써머스탯(7)을 리튬 이온 셀(1)과 밀접시키기 위하여 도4로 도시한 바와 같이 알루미늄캔의 제작시에 써머스탯(체결부(10)를 형성하여 이에 써머스탯(7)을 고정함으로서 효과적인 열 전달이 가능하도록 할 수도 있으며, 도5로 도시한 단면도로 보인 바와 같이 무기질 접착제(11)를 사용하여 알루미늄캔의 표면(9)에 접착시켜 효과적인 열 전달이 가능하도록 함과 아울러, 제작 비용의 절감을 도모할 수도 있다.

이와 같이 하여 본 고안은 리튬 이온 전지(8)가 과열되더라도 온도 휴즈의 경우와 같이 용단되어 전체를 폐기하여야 하는 경제적인 불이익과 재구입에 따른 불편이 해소되는 것일 뿐만 아니라, PTC 소자를 사용하는 경우와는 달리 과전류에 의하여 작동되는 것이 아니고, 과열시 위험한 상황이 발생될 수 있는 리튬 이온 셀(1)의 표면(9) 온도에 따라 써머스탯(7)이 작동되어 리튬 이온 셀(1)의 안전을 도모할 수 있게 되는 것이어서 리튬 이온 전지(8)의 안전성을 향상시킬 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

Claims (3)

1. PCM보드(2)에 연결된 리튬 이온 셀(1)과, PCM보드(2)에 연결된 다이오드(3), 저항(4), 써미스터(5)등을 구비하여서 된 공지의 리튬 이온 전지(8)에 있어서, 충전단자(6)에 일측이 연결된 다이오드(3)와 저항(4)의 타측과 PCM 보드(2) 사이에 써머스탯(7)을 연결하여서 된 것이며, 상기 써머스탯(7)은 리튬이온전지(8)의 표면(9)과 서로 접하도록 하여서 됨을 특징으로 하는 휴즈 레스 리튬 이온 전지.
2. 제1항에 있어서,

   리튬이온전지(8)의 표면(9)에 체결부(10)가 일체로 형성되어, 이에 써머스탯(7)이 고정됨을 특징으로 하는 휴즈 레스 리튬 이온 전지.
3. 제1항에 있어서,

   리튬이온전지(8)의 표면(9)에 써머스탯(7)을 무기질 접착제(11)로 고정시킴을 특징으로 하는 휴즈 레스 리튬 이온 전지.