KR20060028174A - 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 배터리 팩 자체 또는 외로부터 공급되는 열기에 의해 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상이 되었을 경우, 배터리 팩 자체 또는 이와 결합된 외부 세트에서 알람이 작동하여 사용자에게 이를 경고할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 충전 장치 또는 외부 세트와 연결되는 외부 포트와, 외부 포트에 병렬로 연결되어 충방전되는 배터리 셀과, 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 충방전 모드에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 충방전 FET 소자의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로와, 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 과전류 흐름 유무에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 퓨즈의 차단여부를 제어하기 위한 신호를 출력시키는 2차 보호회로와, 배터리 셀의 일측에 설치되어 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도 센서와, 온도 센서에서 검출된 온도를 기준 레벨과 비교하여, 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 사용자에게 경고하는 알람부를 포함하여 이루어진 배터리 팩이 개시된다.
배터리 팩, 온도 센서, 알람 소자, 외부 세트, 센서 포트

Description

발열시 알람이 작동하는 배터리 팩{Battery pack having function of heat alarm}
도 1은 종래 배터리 팩의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 의한 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩의 전기적 구성을 도시한 블록도이고, 도 3b는 도 3a의 배터리 팩에 연결되는 외부 세트의 일례를 도시한 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩의 전기적 구성을 도시한 블록도이고, 도 4b는 도 4a의 배터리 팩에 연결되는 외부 세트의 일례를 도시한 블록도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
P+,P-; 외부 포트 S; 센서 포트
12; 충방전 FET 소자 13; 온도 퓨즈
14; 퓨즈 15; 배터리 셀
16; 1차 보호회로 17; 2차 보호회로
18; 스마트 기능부 19; 센서 저항
20; 온도 센서 21; 알람부
22; 기준 레벨 설정부 23; 비교기
24; 증폭부 25; 알람 소자
본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로서, 보다 상세히는 발열시 배터리 팩 자체 또는 이와 결합된 외부 세트에서 알람이 작동하는 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 충방전이 가능한 이차 전지(secondary battery)는 셀룰러 폰(cellular phone), 노트북 컴퓨터, 캠코더, PDA(personal digital assistants) 등 휴대용 전자기기의 개발로 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 이러한 이차 전지는 니켈-카드뮴 전지(nickel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH : nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery), 금속 리튬 전지, 공기 아연 축전지 등 다양한 종류가 개발되고 있다. 이러한 이차 전지는 그 충방전 회로와 합쳐져서 배터리 팩을 구성하며, 배터리 팩의 외부 단자를 통해 충전과 방전이 이루어진다.
도 1은 종래 배터리 팩의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.
상기 도 1에 도시되어 있듯이, 종래의 배터리 팩은 외부 포트(P+,P-), 충방전 FET 소자(12), 온도 퓨즈(13), 퓨즈(14), 배터리 셀(15), 1차 보호회로(16), 2차 보호회로(17), 스마트 기능부(18) 및 센서 저항(19)으로 이루어져 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 배터리 팩에서는 상기 외부 포트(P+,P-)를 통해 외부의 충전 장치 또는 외부 세트가 연결되어 충전 또는 방전 동작이 이루어진다. 상기 외부 포트(P+,P-)와 배터리 셀(15) 사이의 경로는 충방전 경로로 사용되는 대전류 경로이며, 이 대전류 경로를 통해 비교적 큰 전류가 흐른다. 상기 외부 포트(P+,P-)에 충전 장치가 연결되면, 충전 동작이 일어나며, 이때의 충전 경로는 외부 포트(P+), 충전 FET소자(12), 온도 퓨즈(13), 퓨즈(14)를 거쳐 배터리 셀(15) 및 다시 외부 포트(P-)로 이어진다. 상기 외부 포트(P+,P-)에 외부 세트가 연결되면, 방전동작이 일어나며, 이 때의 방전 경로는 배터리 셀(15), 퓨즈(14), 온도 퓨즈(13), 방전 FET 소자(12), 외부 포트(P+)를 거쳐 외부 세트 및 외부 포트(P-)로 이어진다.
상기 배터리 셀(15)은 그 내부의 각종 정보, 예를 들면, 셀의 충전 전위 및 셀에 흐르는 전류량 등의 셀 관련 정보를 1차 및 2차 보호회로(16, 17)와 스마트 기능부(18)에 출력시킨다. 상기 1차 보호회로(16)는 상기 배터리 셀(15)로부터 제공된 셀 관련 정보에 따라 상기 충방전 FET 소자(12)의 온/오프를 제어한다. 상기 2차 보호회로(17)는 상기 1차 보호회로(16) 또는 충방전 FET 소자(12) 등의 고장 발생시, 상기 배터리 셀(15)로부터 제공된 셀 관련 정보에 따라 상기 퓨즈(14)의 차단 여부를 제어하며, 예를 들어, 상기 배터리 셀(15)에 과전류가 흐를 경우에는 이를 감지하여 퓨즈(14)의 양단을 턴오프시킴으로써 배터리 셀(15)에 과전류가 흐르는 것을 방지한다. 상기 스마트 기능부(18)는 배터리 셀의 충전 상태 표시, 과충전 또는 과방전의 회피를 위한 경고 등의 기능을 수행한다. 상기 온도 퓨즈(13)는 상기 충방전 FET 소자(12)의 온도 상태를 검출하여 정격 온도 이상인 경우에 양단을 차단시킴으로써, 상기 충방전 FET 소자(12)가 이상 현상에 의해 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지한다.
그러나, 이러한 종래의 배터리 팩은 배터리 셀의 과충전, 과방전 또는 외부 세트의 쇼트 등은 방지하는 기능이 있으나, 자체적으로 발생하거나 또는 외부로부터 제공되는 열기에 의해 배터리 셀이 규정 온도 이상으로 상승했을 경우 이를 사용자에게 적절히 경고하는 기능이 전혀 없는 문제가 있다. 예를 들어, 외부 세트에서 전력을 많이 소모하거나 또는 사용자가 고온의 환경(예를 들면, 싸우나 또는 찜질방 등등)에 배터리 팩이 결합된 외부 세트를 가지고 입실했을 때, 상기 외부 세트에 장착된 배터리 팩은 온도가 급상승하게 되는데, 이를 적절히 사용자에게 경고하지 못하는 것이다.
물론, 상기와 같이 배터리 팩이 고온으로 상승하게 되면 배터리 팩에 내장된 전해액 또는 활물질 등의 분해에 의해 다량의 가스가 방출하고, 이러한 가스에 의해 내압이 상승함으로써, 배터리 셀이 스웰링(sweeling)되는 2차적인 문제가 발생한다. 위와 같이 배터리 셀이 스웰링되면 배터리 팩의 외형도 변형됨으로써, 외부 세트에 다시 장착되기 어려운 구조가 되거나, 심한 경우에는 발화 및 폭발로까지 이어질 수 있는 위험이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리 팩 자체 또는 외로부터 공급되는 열기에 의해 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상이 되었을 경우, 배터리 팩 자체 또는 이와 결합된 외부 세트에서 알람이 작동하여 사용자에게 이를 경고할 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩은 충전 장치 또는 외부 세트와 연결되는 외부 포트와, 외부 포트에 병렬로 연결되어 충방전되는 배터리 셀과, 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 충방전 모드에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 충방전 FET 소자의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로와, 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 과전류 흐름 유무에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 퓨즈의 차단여부를 제어하기 위한 신호를 출력시키는 2차 보호회로와, 배터리 셀의 일측에 설치되어 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도 센서와, 온도 센서에서 검출된 온도를 기준 레벨과 비교하여, 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 사용자에게 경고하는 알람부를 포함한다.
여기서, 알람부는 배터리 셀에 대한 정격 온도 값을 기준 레벨로서 설정하고 있는 기준 레벨 설정부와, 온도 센서에서 검출된 온도와 기준 레벨 설정부의 기준 레벨을 비교하여, 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 일정한 전기적 신호를 출력하는 비교기와, 비교기의 출력에 의해 사용자에게 경고를 하는 알람 소자를 포함한다.
상기 알람 소자는 소정 사운드를 출력하는 사운드 알람 소자이거나, 또는 소정 빛을 출력하는 광 알람 소자일 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 팩은 충전 장치 또는 외부 세트와 연결되는 외부 포트와, 외부 포트에 병렬로 연결되어 충방전되는 배터리 셀과, 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 충방전 모드에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 충방전 FET 소자의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로와, 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 과전류 흐름 유무에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 퓨즈의 차단여부를 제어하기 위한 신호를 출력시키는 2차 보호회로와, 배터리 셀의 일측에 설치되어 상기 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도 센서와, 온도 센서로부터 출력되는 전기적 신호를 외부 세트에 출력하는 센서 포트를 포함한다.
여기서, 외부 세트에는 외부 포트에 연결되어 안정적인 전원을 공급하는 전원 공급부와, 센서 포트에 연결되어 온도 센서에서 검출된 온도를 기준 레벨과 비교하여, 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 사용자에게 경고하는 알람부와, 전원 공급부에 의해 전원을 공급받고, 알람부의 출력 신호에 따라 소정 제어 신호를 출력하는 세트 제어부와, 세트 제어부의 출력 신호에 따라 사용자에게 소정 경고 사운드를 출력하는 사운드 출력부를 포함한다.
여기서, 세트 제어부에는 사용자에게 소정 경고 화면을 출력하는 디스플레이부가 더 연결될 수 있다.
더불어, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 온도 센서 및 알람부는 배터리 팩에 설치되고, 실제로 사용자에게 경고하는 사운드 출력부 또는/ 및 디스플 레이부는 외부 세트에 설치될 수도 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 배터리 팩은 배터리 팩 자체에 온도 센서 및 알람 소자 등을 더 설치하여, 자체적으로 배터리 셀이 발열하거나 또는 외부의 열기에 의해 배터리 셀의 온도가 기준 온도 이상으로 상승했을 경우, 알람 소자의 작동으로 사용자는 청각적 또는 시각적으로 배터리 팩의 위험 상태를 신속하게 인식할 수 있게 된다.
더불어, 본 발명에 의한 배터리 팩은 배터리 셀에 온도 센서를 설치하고, 외부 세트에는 상기 온도 센서로 감지된 위험 상황을 표시하는 디스플레이부 또는 사운드 출력부를 더 설치함으로써, 위와 같이 배터리 팩의 위험 상태를 신속히 파악할 수 있게 된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 의한 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 배터리 팩은 외부 포트(P+,P-), 충방전 FET 소자(12), 온도 퓨즈(13), 퓨즈(14), 배터리 셀(15), 1차 보호회로(16), 2차 보호회로(17), 스마트 기능부(18), 센서 저항(19), 온도 센서(20) 및 알람부(21)를 포함한다.
먼저 상기 외부 포트(P+,P-)에는 충전 장치 또는 외부 세트(도면에 도시되지 않음)가 연결된다. 먼저 외부 포트(P+,P-)에 충전 장치가 연결되었을 경우 충전 전류는 외부 포트(P+), 충방전 FET 소자(12), 온도 퓨즈(13), 퓨즈(14), 배터리 셀(15) 및 센서 저항(19)을 경유하여 다시 외부로 포트(P-)로 이어진다. 또한, 상기 외부 포트(P+,P-)에 외부 세트가 연결되었을 경우 방전 전류는 배터리 셀(15), 퓨즈(14), 온도 퓨즈(13), 충방전 FET 소자(12), 외부 포트(P+), 외부 세트, 외부 포트(P-) 및 센서 저항(19)을 경유하여 흐른다.
상기 충방전 FET 소자(12)는 다시 충전 FET 소자와 방전 FET 소자(도면에 도시되지 않음)로 이루어져 있다. 상기 충전 FET 소자는 충전시 과충전 전압 상태가 되거나 또는 과충전 전류가 흐를 때 오프되어 그 배터리 셀(15)을 보호하게 된다. 물론, 상기 방전 FET 소자는 방전시 과방전 전압, 과방전 전류 또는 외부 세트에서 쇼트가 일어났을 때 오프되어 배터리 셀(15)을 보호하게 된다.
상기 온도 퓨즈(13)는 실제로 상기 충방전 FET 소자(12) 위에 물리적으로 안착되어 상기 충방전 FET 소자(12)의 온도를 감지하는 역할을 한다. 즉, 상기 충방전 FET 소자(12)가 어떠한 원인에 의해 규정 온도 이상으로 상승했을 경우에는 상기 충방전 FET 소자(12)가 정상적으로 오프되지 않게 된다. 예를 들면 과충전 또는 과방전 상태에서 오프되어야 하나 온도 과상승으로 인해 오프되지 않는 경우가 있다. 이러한 상황에서 상기 온도 퓨즈(13)는 상기 충방전 FET 소자(12)로부터 발생하는 열기에 의해 용단되면서 대전류 경로를 차단하게 된다. 물론, 이러한 온도 퓨즈(13)는 비가역적으로 작동하기 때문에, 한번 작동하면 상기 온도 퓨즈(13)를 교 체해야 한다.
상기 퓨즈(14)는 상기 온도 퓨즈(13)와 배터리 셀(15) 사이에 설치되어 있다. 이러한 퓨즈(14)는 상기 충방전 FET 소자(12) 또는 배터리 셀(15)의 온도에 의해 직접적으로 작동하는 소자는 아니다. 즉, 이러한 퓨즈(14)는 상기 충방전 FET 소자(12) 또는 온도 퓨즈(13) 등이 작동하여야 함에도 불구하고, 정상적으로 작동하지 않을 경우 퓨즈(14)의 일측에 설치된 열선(도면에 도시되지 않음)에 강제로 전류가 흐르게 하여 퓨즈(14)를 용단하게 된다. 물론, 평상시에는 상기 퓨즈(14)를 용단시키는 열선에 전류가 흐르지 않는다.
상기 배터리 셀(15)은 소정 전압으로 충방전되는 에너지원이다. 즉, 2차 전지이다. 이러한 배터리 셀(15)은 예를 들면 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 또는 그 등가물이 될 수 있으며, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 센서 저항(19)은 상기 배터리 셀(15)을 통해 흐르는 전류를 감지하여 출력한다. 즉, 상기 배터리 셀(15)의 충전시에는 충전 전류를, 방전시에는 방전 전류를 감지하여 하기할 스마트 기능부(18)에 출력하게 된다.
상기 1차 보호회로(16)는 상술한 바와 같이 과충전, 과방전 또는 외부 세트의 쇼트시에 상기 충방전 FET 소자(12)에 소정 신호를 출력하여, 대전류 경로가 차단되도록 한다. 즉, 상기 1차 보호회로(16)는 과충전시에는 충전 FET 소자에 로우 또는 하이 신호를 인가하여 충전 FET 소자가 오프되도록 한다. 또한, 상기 1차 보호회로(16)는 과방전 또는 외부 세트의 쇼트시에 방전 FET 소자에 로우 또는 하이 신호를 인가하여 방전 FET 소자가 오프되도록 한다. 물론, 상기 1차 보호회로(16) 는 정상적인 충방전 상태에서 상기 충전 FET 소자 및 방전 FET 소자가 모두 온되도록 한다.
상기 2차 보호회로(17)는 상술한 바와 같이 상기 충방전 FET 소자(12), 온도 퓨즈(13) 등이 작동하여야 함에도 불구하고 작동하지 않을 경우 상기 퓨즈(14)에 설치된 열선에 하이 신호를 인가하여 상기 퓨즈(14)가 강제로 용단되도록 한다.
상기 스마트 기능부(18)는 상기 배터리 셀(15)의 각종 정보 예를 들면 충전 전압 또는 방전 전압 등을 감지하여 상기 1차 보호회로(16) 및 2차 보호회로(17)에 출력하는 역할을 한다. 물론, 상기 스마트 기능부(18)에는 상기 센서 저항(19)으로부터 충전 전류 또는 방전 전류 정보도 입력됨으로써, 이러한 전류 정보도 상기 1차 보호회로(16) 및 2차 보호회로(17)에 출력하게 된다.
상기 온도 센서(20)는 상기 배터리 셀(15)의 일측에 설치되어 상기 배터리 셀(15)의 온도를 직접적으로 감지하게 된다. 좀더 구체적으로 상기 온도 센서(20)는 배터리 셀(15)의 표면이나 또는 플라스틱 수지 등으로 감싸여진 팩의 표면에 설치될 수 있다. 이러한 온도 센서(20)는 배터리 셀(15)에서 자체적으로 발열하여 생성되는 온도 상승 상태 또는 외부(예를 들면, 싸우나 또는 찜질방)에서 공급되는 열기에 의해 생성되는 온도 상승 상태를 감지하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 온도 센서(20)는 통상의 열전대쌍, 써미스터, 바리스터, 반도체 또는 그 등가물로 구현될 수 있으나, 여기서 그 종류 또는 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 알람부(21)는 상기 온도 센서(20)에서 검출된 온도를 기준 레벨과 비교 하여, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 사용자에게 경고하는 역할을 한다.
좀더 구체적으로 상기 알람부(21)는 기준 레벨 설정부(22), 비교기(23), 증폭부(24) 및 알람 소자(25)를 포함한다.
상기 기준 레벨 설정부(22)에는 상기 배터리 셀(15)에 대한 정격 온도 즉, 정상적인 사용 온도 범위의 값이 기준 레벨로서 설정되어 있다. 물론, 이러한 기준 레벨은 상기 기준 레벨 설정부(22)를 이용하여 임의의 값으로 설정할 수 있음은 당연하다.
상기 비교기(23)는 상기 온도 센서(20)에서 검출된 온도와 상기 기준 레벨 설정부(22)의 기준 레벨을 비교한다. 그런 후, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 일정한 전기적 신호를 출력한다. 예를 들면 최초 로우 신호가 출력되고 있었다면 하이 신호를 출력하고, 최초 하이 신호가 출력되고 있었다면 로우 신호를 출력한다. 즉, 비교기(23)로부터 출력되는 출력 신호의 상태를 반전시킨다.
상기 증폭부(24)는 상기 비교기(23)로부터 소정 전기적 신호가 출력되면, 즉, 최초의 전기적 신호가 반전되어 출력되면, 일정 전압 및 전류 이상의 증폭 전류를 출력하는 역할을 한다.
이어서, 상기 알람 소자(25)는 상기 증폭부(24)로부터 출력되는 전기적 신호에 의해 사용자에게 현재 배터리 팩의 온도가 기준 온도를 초과하였음을 청각적 또는 시각적으로 경고한다. 예를 들어 상기 알람 소자(25)는 사운드 알람 소자일 수 있는데, 이때에는 사용자에게 소정 사운드를 출력하여 청각적으로 경고할 수 있다. 또는 상기 알람 소자(25)는 광 알람 소자일 수 있는데, 이때에는 사용자에게 소정 광 신호(빛 신호)를 출력하여 시각적으로 경고할 수 있다. 물론, 이러한 알람 소자(25)는 배터리 팩의 일측에 직접 형성된다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩의 전기적 구성을 도시한 블록도이고, 도 3b는 도 3a의 배터리 팩에 연결되는 외부 세트의 일례를 도시한 블록도이다. 여기서, 상기 도 2의 실시예와 중복되는 내용은 생략하고 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 팩은 배터리 셀(15)에 온도 센서(20)만 설치되어 있고, 나머지 알람부(31)의 구성 요소는 모두 외부 세트에 설치되어 있다. 즉, 배터리 팩에서 배터리 셀(15)의 일측에 설치된 온도 센서(20)는 바로 센서 포트(S)에 연결되어 있을 뿐이다.
한편, 외부 세트는 도시된 바와 같이 전원 공급부(30), 알람부(31), 세트 제어부(35), 디스플레이부(36) 및 사운드 출력부(37)를 포함한다.
상기 전원 공급부(30)는 상기 외부 포트(P+,P-)에 연결되어 상기 배터리 팩으로부터의 전원을 레귤레이팅하여 안정적인 전원이 공급되도록 한다.
상기 알람부(31)는 상기 센서 포트(S)에 연결되어 상기 온도 센서(20)에서 검출된 온도를 기준 레벨과 비교하고, 그 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 사용자에게 경고하는 역할을 한다.
즉, 상기 알람부(31)는 상기 배터리 셀(15)에 대한 정격 온도 값을 기준 레 벨로서 설정하고 있는 기준 레벨 설정부(32)와, 상기 온도 센서(20)에서 검출된 온도와 상기 기준 레벨 설정부(32)의 기준 레벨을 비교하여, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 일정한 전기적 신호를 출력하는 비교기(33)와, 상기 비교기(33)의 출력 신호를 증폭하여 세트 제어부(35)에 출력하는 증폭부(34)로 이루어져 있다.
한편, 상기 세트 제어부(35)는 상기 전원 공급부(30)에 의해 안정적인 전원을 공급받고, 또한 상기 알람부(31)의 출력 신호에 따라 소정 제어 신호를 출력한다.
더불어, 상기 디스플레이부(36)는 상기 세트 제어부(35)의 출력 신호에 의해 사용자에게 현재 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상으로 상승되었음을 시각적으로 경고하게 된다. 즉, 상기 디스플레이부(36)에 소정 문자, 그림 또는 동영상 등을 표시하여 현재 배터리 팩의 온도 상태를 경고하게 된다.
또한, 상기 사운드 출력부(37)는 상기 세트 제어부(35)의 출력 신호에 따라 사용자에게 현재 배터리 팩의 온도가 기준 온도 이상으로 상승되었음을 청각적으로 경고하게 된다. 예를 들면, 사운드 출력부(37)를 통해서 일정 음성 메시지, 벨 소리 또는 음악 등을 이용하여 사용자에게 현재 배터리 팩의 온도 상태를 경고하게 된다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩의 전기적 구성을 도시한 블록도이고, 도 4b는 도 4a의 배터리 팩에 연결되는 외부 세 트의 일례를 도시한 블록도이다. 여기서도, 앞에서 설명부분과 중복되는 내용은 생략하고 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이 배터리 팩에는 온도 센서(20) 및 기준 레벨 설정부(22), 비교기(23), 증폭부(24)를 포함하는 알람부(21)가 설치되어 있다. 즉, 실제로 사용자에게 경고 역할을 하는 알람 부재가 배터리 팩이 아닌 외부 세트에 설치되어 있다.
배터리 팩에서는 배터리 셀(15)의 온도를 온도 센서(20)가 검출하게 되고, 이 검출된 온도가 기준 레벨 이상인지 판단하여 기준 레벨 이상일 경우 그 증폭된 신호를 센서 포트(S)를 이용하여 외부 세트의 세트 제어부(35)에 직접 입력하게 된다. 그러면, 상기 세트 제어부(35)는 디스플레이부(36) 및/또는 사운드 출력부(37)를 통하여 사용자에게 배터리 팩의 현재 온도 상태를 시각적 및/또는 청각적으로 경고하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩은 배터리 팩 자체에 온도 센서 및 알람 소자 등을 더 설치하여, 자체적으로 배터리 셀이 발열하거나 또는 외부의 열기에 의해 배터리 셀의 온도가 기준 온도 이상으로 상승했을 경우, 알람 소자의 작동으로 사용자는 청각적 또는 시각적으로 배터리 팩의 위험 상태를 신속하게 인식할 수 있게 된다.
더불어, 본 발명에 의한 배터리 팩은 배터리 셀에 온도 센서를 설치하고, 외부 세트에는 상기 온도 센서로 감지된 위험 상황을 표시하는 디스플레이부 또는 사운드 출력부를 더 설치함으로써, 위와 같이 배터리 팩의 위험 상태를 신속히 파악할 수도 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (17)

  1. 충전 장치 또는 외부 세트와 연결되는 외부 포트;
    상기 외부 포트에 병렬로 연결되어 충방전되는 배터리 셀;
    상기 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 충방전 모드에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 충방전 FET 소자의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로;
    상기 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 과전류 흐름 유무에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 퓨즈의 차단여부를 제어하기 위한 신호를 출력시키는 2차 보호회로;
    상기 배터리 셀의 일측에 설치되어 상기 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도 센서; 및,
    상기 온도 센서에서 검출된 온도를 기준 레벨과 비교하여, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 사용자에게 경고하는 알람부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 알람부는
    상기 배터리 셀에 대한 정격 온도 값을 기준 레벨로서 설정하고 있는 기준 레벨 설정부;
    상기 온도 센서에서 검출된 온도와 상기 기준 레벨 설정부의 기준 레벨을 비 교하여, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 일정한 전기적 신호를 출력하는 비교기; 및,
    상기 비교기의 출력에 의해 사용자에게 경고를 하는 알람 소자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 비교기와 알람 소자 사이에는 상기 알람 소자를 구동시킬 수 있는 정도로 전기적 신호를 증폭하여 출력하는 증폭부가 더 설치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 알람 소자는 소정 사운드를 출력하는 사운드 알람 소자인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 알람 소자는 소정 빛을 출력하는 광 알람 소자인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 충방전 FET 소자는 충전 FET 소자와, 방전 FET 소자로 이루어지며, 과충전시에는 충전 FET 소자가 오프되고, 과방전시에는 방전 FET 소자가 오프됨을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 충방전 FET 소자와 배터 리 셀 사이에는 상기 충방전 FET 소자의 온도가 기준 레벨 이상으로 상승시 턴오프되는 온도 퓨즈가 더 설치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 제공받아서 충전 상태 표시, 과충전 또는 과방전의 경고 기능을 수행하는 스마트 기능부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 외부 포트와 배터리 셀 사이에는 배터리 셀의 전류를 감지하여 상기 스마트 기능부에 출력하는 센서 저항이 더 설치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 충전 장치 또는 외부 세트와 연결되는 외부 포트;
    상기 외부 포트에 병렬로 연결되어 충방전되는 배터리 셀;
    상기 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 충방전 모드에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 충방전 FET 소자의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로;
    상기 배터리 셀로부터 셀 관련 정보를 입력받아서 과전류 흐름 유무에 따라 외부 포트와 배터리 셀 사이의 대전류 경로에 설치된 퓨즈의 차단여부를 제어하기 위한 신호를 출력시키는 2차 보호회로;
    상기 배터리 셀의 일측에 설치되어 상기 배터리 셀의 온도를 검출하는 온도 센서; 및,
    상기 온도 센서로부터 출력되는 전기적 신호를 외부 세트에 출력하는 센서 포트를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 외부 세트에는
    상기 외부 포트에 연결되어 안정적인 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 센서 포트에 연결되어 상기 온도 센서에서 검출된 온도를 기준 레벨과 비교하여, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 사용자에게 경고하는 알람부;
    상기 전원 공급부에 의해 전원을 공급받고, 상기 알람부의 출력 신호에 따라 소정 제어 신호를 출력하는 세트 제어부; 및,
    상기 세트 제어부의 출력 신호에 따라 사용자에게 소정 경고 사운드를 출력하는 사운드 출력부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 세트 제어부에는 사용자에게 소정 경고 화면을 출력하는 디스플레이부가 더 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 알람부는
    상기 배터리 셀에 대한 정격 온도 값을 기준 레벨로서 설정하고 있는 기준 레벨 설정부;
    상기 온도 센서에서 검출된 온도와 상기 기준 레벨 설정부의 기준 레벨을 비교하여, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 일정한 전기적 신호를 출력하는 비교기; 및,
    상기 비교기의 출력 신호를 증폭하여 세트 제어부에 출력하는 증폭부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 온도 센서와 센서 포트 사이에는 상기 온도 센서에서 검출된 온도를 기준 레벨과 비교하여, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 일정한 전기적 신호를 출력하는 알람부가 더 설치된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 알람부는
    상기 배터리 셀에 대한 정격 온도 값을 기준 레벨로서 설정하고 있는 기준 레벨 설정부;
    상기 온도 센서에서 검출된 온도와 상기 기준 레벨 설정부의 기준 레벨을 비교하여, 상기 검출된 온도가 기준 레벨 이상일 경우 일정한 전기적 신호를 출력하는 비교기; 및,
    상기 비교기의 출력 신호를 증폭하여 외부 세트에 출력하는 증폭부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 외부 세트는
    상기 외부 포트에 연결되어 안정적인 전원을 공급하는 전원 공급부;
    상기 전원 공급부에 의해 전원을 공급받고, 상기 센서 포트에 연결되어 소정 제어 신호를 출력하는 세트 제어부; 및,
    상기 세트 제어부의 출력 신호에 따라 사용자에게 소정 경고 사운드를 출력하는 사운드 출력부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 세트 제어부에는 사용자에게 소정 경고 화면을 출력하는 디스플레이부가 더 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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