KR20060034131A - 배터리팩 - Google Patents

배터리팩 Download PDF

Info

Publication number
KR20060034131A
KR20060034131A KR1020040083276A KR20040083276A KR20060034131A KR 20060034131 A KR20060034131 A KR 20060034131A KR 1020040083276 A KR1020040083276 A KR 1020040083276A KR 20040083276 A KR20040083276 A KR 20040083276A KR 20060034131 A KR20060034131 A KR 20060034131A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bank
switch
battery pack
sensor
temperature
Prior art date
Application number
KR1020040083276A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100614392B1 (ko
Inventor
남광우
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020040083276A priority Critical patent/KR100614392B1/ko
Publication of KR20060034131A publication Critical patent/KR20060034131A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100614392B1 publication Critical patent/KR100614392B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00302—Overcharge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00306—Overdischarge protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00309—Overheat or overtemperature protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00—Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/10—Temperature sensitive devices
    • H01M2200/103—Fuse
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리팩에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 다수의 베어 셀로 이루어진 뱅크간의 온도차가 기준치 이상일 경우 충,방전을 정지시킴으로써, 특정 뱅크의 과충전 또는 과방전을 억제하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 소정 전압으로 충,방전 가능한 적어도 하나 이상의 뱅크와, 뱅크에 병렬로 연결되어 충전기 또는 부하가 연결되는 외부 단자와, 뱅크와 외부 단자 사이에 연결되어 각 뱅크의 충,방전 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 적어도 하나 이상의 센서 저항과, 각 뱅크의 온도를 감지하여 출력하는 적어도 하나 이상의 온도 센서와, 뱅크와 외부 단자 사이에 설치된 스위치와, 온도 센서로부터 감지된 각 뱅크의 온도차가 기준치 이상이거나, 또는 센서 저항으로부터 감지된 뱅크의 전압 및 전류가 과충전 또는 과방전 상태일 경우 스위치를 오프하는 제1제어부로 이루어진 배터리팩이 개시된다.
배터리팩, 온도 센서, 제어부, 스위치, 충전, 방전

Description

배터리팩{battery pack}
도 1은 본 발명에 의한 배터리팩의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 의한 배터리팩의 한 구체예를 도시한 회로도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10; 뱅크 11; 제1뱅크
12; 제2뱅크 13; 베어 셀
20; 외부 단자 30; 센서 저항
40; 온도 센서 41; 제1온도 센서
42; 제2온도 센서 50; 스위치
51; 방전 스위치 52; 충전 스위치
60; 제1제어부 70; 온도 퓨즈
80; 퓨즈 81; 퓨즈선
82; 저항 90; 제2제어부
본 발명은 배터리팩에 관한 것으로서, 보다 상세히는 다수의 베어 셀로 이루 어진 뱅크간의 온도차가 기준치 이상일 경우 충,방전을 정지시킴으로써, 특정 뱅크의 과충전 또는 과방전을 억제할 수 있는 배터리팩에 관한 것이다.
일반적으로 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지 분야에서 베어 셀이라 함은 양극판, 세퍼레이터 및 음극판이 젤리롤 형태로 권취되어 캔에 전해액과 함께 밀봉된 형태를 말한다. 또한, 배터리팩이라 함은 상술한 베어 셀에 충,방전 제어 및 보호 기능을 갖는 보호회로기판이 부착된 것을 말한다. 한편, 최근의 노트북 피씨나 기타 전력을 많이 소비하는 전자기기에는 일정 공간의 뱅크를 적어도 하나 이상 형성하고, 상기 각 뱅크에 다수의 베어 셀을 직,병렬로 연결한 후, 모든 뱅크의 베어 셀을 하나의 보호회로기판에 전기적으로 연결한 대용량의 배터리팩이 장착되고 있다.
이러한 대용량의 배터리팩은 다수의 뱅크로 이루어져 있고, 또한 그 크기도 비교적 큼으로서, 각 뱅크간에 온도차가 존재할 수 있다. 예를 들어, 열원에 가까이 위치한 뱅크는 열원에 멀게 위치한 뱅크보다 상대적으로 온도가 높을 수 있다.
그런데, 주지된 바와 같이 이러한 온도는 베어 셀의 충,방전 효율에 직접적인 영향을 미친다. 즉, 베어 셀의 온도가 높으면 높을 수록 충,방전 효율이 좋아진다. 따라서, 종래의 배터리팩은 뱅크간에 온도차 존재시 특정 뱅크의 충,방전 전압이 다른 뱅크의 충,방전 전압에 비해 상대적으로 높아지는 문제가 있다.
이와 같이 배터리팩을 이루는 모든 뱅크의 충,방전 전압이 균일하지 않고, 특정 뱅크의 충,방전 전압이 높아지면, 열화 현상으로 인해 결국 배터리팩 전체의 수명이 크게 단축되는 문제도 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다수의 베어 셀로 이루어진 각 뱅크간의 온도차가 기준치 이상일 경우 충,방전을 정지시킴으로써, 특정 뱅크의 과충전 또는 과방전을 억제할 수 있는 배터리팩을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리팩은 소정 전압으로 충,방전 가능한 적어도 하나 이상의 뱅크와, 상기 뱅크에 병렬로 연결되어 충전기 또는 부하가 연결되는 외부 단자와, 상기 뱅크와 외부 단자 사이에 연결되어 각 뱅크의 충,방전 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 적어도 하나 이상의 센서 저항과, 상기 각 뱅크의 온도를 감지하여 출력하는 적어도 하나 이상의 온도 센서와, 상기 뱅크와 외부 단자 사이에 설치된 스위치와, 상기 온도 센서로부터 감지된 각 뱅크의 온도차가 기준치 이상이거나, 또는 상기 센서 저항으로부터 감지된 뱅크의 전압 및 전류가 과충전 또는 과방전 상태일 경우 상기 스위치를 오프하는 제1제어부를 포함할 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 배터리팩은 다수의 베어 셀로 이루어진 각 뱅크의 온도차가 기준치 이상일 경우 자동적으로 회로가 개방됨으로써, 특정 뱅크의 과충전 또는 과방전 현상을 방지할 수 있게 된다. 물론, 이러한 특정 뱅크의 과충전 또는 과방전 현상을 방지함으로써, 배터리팩 전체의 열화 현상을 방지하고, 따라서 수명도 증가하게 된다.
더불어, 본 발명에 의한 배터리팩은 과충전 또는 과방전시에도 회로가 개방됨으로써, 안전성이 더욱 향상된다.
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 1을 참조하면, 본 발명에 의한 배터리팩의 전기적 구성이 블럭도로서 도시되어 있다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 배터리팩은 적어도 하나 이상의 뱅크(10)와, 외부 단자(20)와, 적어도 하나 이상의 센서 저항(30)과, 적어도 하나 이상의 온도 센서(40)와, 스위치(50)와, 제1제어부(60)와, 온도퓨즈(80)와, 퓨즈(80)와, 제2제어부(90)를 포함할 수 있다.
먼저 상기 적어도 하나 이상의 뱅크(10)는 제1뱅크(11) 및 제2뱅크(12)로 이루어질 수 있으며, 이는 상호 직렬로 연결될 수 있다. 그러나, 여기서 상기 뱅크(10)의 갯수를 한정하는 것은 아니며, 실제로 더 많거나 또는 적을 수 있다.
상기 외부 단자(20)는 상기 뱅크(10)와 병렬로 연결되어 있다. 이러한 외부 단자(20)는 뱅크(10)의 충전시에는 충전기가 연결되고, 뱅크(10)의 방전시에는 부하가 연결된다.
상기 적어도 하나 이상의 센서 저항(30)은 상기 뱅크(10)와 외부 단자(20) 사이의 대전류 경로에 연결되어 있으며, 이는 상기 뱅크(10)의 전압 및 전류 상태 를 감지하여 제1제어부(60)에 출력하는 역할을 한다. 즉, 상기 제1뱅크(11) 및 제2뱅크(12)의 충전 전압 및 전류, 방전 전압 및 전류를 감지하고, 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 제1제어부(60) 및 제2제어부(90)에 출력하는 역할을 한다.
상기 적어도 하나 이상의 온도 센서(40)는 상기 뱅크(10)의 일측에 위치되어, 상기 뱅크(10)의 온도를 감지하고 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 제1제어부(60)에 출력하는 역할을 한다. 예를 들어 상기 온도 센서(40)는 제1뱅크(11)에 설치된 제1온도 센서(41), 제2뱅크(12)에 설치된 제2온도 센서(42)로 이루어질 수 있다. 물론, 이러한 온도 센서(40)의 갯수는 상기 뱅크(10)의 갯수가 증가하면, 함께 증가한다. 즉, 상기 온도 센서(40)는 상기 뱅크(10)의 갯수만큼 형성될 수 있다.
상기 스위치(50)는 상기 뱅크(10)와 외부 단자(20)의 대전류 경로에 설치되어 있다. 일례로, 상기 스위치(50)는 방전 스위치(51)와 충전 스위치(52)로 이루어질 수 있으며, 이는 상기 제1제어부(60)의 제어 신호에 의해 온,오프된다.
상기 제1제어부(60)는 상기 온도 센서(40) 및 센서 저항(30)으로부터 전기적 신호를 입력 받으며, 상술한 바와 같이 상기 스위치(50) 즉, 방전 스위치(51) 및 충전 스위치(52)를 직접 제어한다.
상기 온도 퓨즈(70)는 상기 스위치(50)와 외부 단자(20) 사이에 직렬로 연결되어 있으며, 이는 상기 스위치(50) 위에 설치되어 상기 스위치(50)의 과열시 용단될 수 있도록 되어 있다. 즉, 상기 스위치(50)의 과열로 그 스위치(50)가 정상적인 작동을 할 수 없을 때 상기 온도퓨즈(80)가 용단됨으로써, 전체 회로를 개방시킨 다.
상기 퓨즈(80)는 상기 온도 퓨즈(70)와 외부 단자(20) 사이에 직렬로 연결되어 있다. 이러한 퓨즈(80)는 상기 온도 센서(40), 스위치(50) 및 제1제어부(60)의 고장시 2차적으로 회로를 보호하는 역할을 한다.
상기 제2제어부(90)는 상기 센서 저항(30)으로부터 소정 전기적 신호를 입력 받으며, 상기 퓨즈(80)를 제어할 수 있도록 되어 있다. 즉, 상기 제2제어부(90)의 제어 신호에 의해 상기 퓨즈(80)가 용단되어, 회로를 2차적으로 보호하게 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 배터리팩의 한 구체예가 회로도로서 도시되어 있다. 여기서, 상술한 구성 요소와 동일한 구성 요소는 동일한 도면 부호를 이용하기로 한다. 또한, 본 발명은 비록 도 2에 구체적인 회로도가 개시되어 있으나, 이러한 회로도로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도시된 바와 같이 상기 뱅크(10)는 제1뱅크(11) 및 제2뱅크(12)로 이루어질 수 있으며, 또한 각 뱅크(10)는 다수의 베어 셀(13)로 이루어질 수 있다. 도면에서는 상기 제1,2뱅크(11,12)가 직렬로 연결되고, 상기 베어 셀(13)도 직렬로 연결된 구성이 도시되어 있지만, 실제로 상기 제1,2뱅크(11,12) 및 베어 셀(13)은 직렬과 병렬로 혼용되어 결합될 수 있다.
또한, 상기 온도 센서(40)는 제1뱅크(11) 일측에 설치된 제1온도 센서(41)와, 제2뱅크(12) 일측에 설치된 제2온도 센서(42)로 이루어질 수 있다. 물론, 이러한 온도 센서(40)는 상기 뱅크(10)의 갯수만큼 형성될 수 있다. 한편, 도면에서는 상기 온도 센서(40)로서 써미스터가 도시되어 있지만, 이밖에도 권선 저항형 센서, 광역 저항 센서, 반도체 다이오드 센서, 메달코어형 센서, 열전대 센서 또는 이의 등가물중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으며, 여기서 그 재질 및 종류를 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 스위치(50)는 방전 스위치(51) 및 충전 스위치(52)로 이루어질 수 있으며, 이는 각각 기생 다이오드를 갖는 전계효과형 트랜지스터일 수 있다. 도면에서는 상기 전계효과형 트랜지스터로서 P채널형이 도시되어 있지만, 물론 N채널형도 가능하다.
또한, 상기 퓨즈(80)는 소정 온도에서 녹는 퓨즈선(81)과 이것을 가열하는 저항(82)으로 이루어질 수 있다. 물론, 이밖에도 다양한 형태의 퓨즈(80)가 가능하며, 상기 도면으로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 배터리팩은 다음과 같이 작동된다. 여기서, 본 발명은 뱅크 간의 온도차가 기준치 이상일 때, 과충전시, 과방전시, 스위치의 과열시, 제1제어부 등의 고장시별로 나누어 설명한다.
[뱅크 간의 온도차가 기준치 이상일 때]
먼저 제1온도 센서(41) 및 제2온도 센서(42)로부터 감지된 각 뱅크(10)의 온도가 기준치를 초과할 경우 제1제어부(60)는 스위치(50)에 소정 신호를 출력한다. 예를 들어, 상기 각 뱅크(10)의 온도차가 대략 10~20℃ 이상일 경우, 특정 뱅크(10)의 과충전이나 과방전을 방지하기 위해 제1제어부(60)는 스위치(50)를 오프시 킨다. 일례로 충전 스위치(52) 및 방전 스위치(51)가 P채널형 전계효과트랜지스터일 경우, 게이트에 하이 신호를 출력함으로써, 소스로부터 드레인(또는 드레인으로부터 소스)으로의 전류 흐름을 차단한다. 좀더 구체적으로, 충전 상태에서 각 뱅크(10)간에 온도차가 기준치 이상일 경우에는 충전 스위치(52)를 오프시키고, 방전 상태에서 각 뱅크(10)간에 온도가 기준치 이상일 경우에 방전 스위치(51)를 오프시킨다.
[과충전시]
각 뱅크(10)의 충전시 이러한 뱅크(10)의 과충전 전압이나 전류는 센서 저항(30)이 감지하여, 이를 소정 전기적 신호로 변환하여 제1제어부(60)에 출력한다.
그러면, 상기 제1제어부(60)는 뱅크(10)의 충전 전압이 기준 전압(예를 들면, 3.9~4.4V) 이상일 경우, 충전 스위치(52)를 오프시킴으로써, 전류의 흐름을 차단한다. 물론, 이러한 상태에서도 외부 단자(20)에 부하가 연결되면, 방전 스위치(51)는 온된 상태이고, 충전 스위치(52)에는 순방향의 기생 다이오드가 형성되어 있음으로서, 정상적인 방전이 이루어진다.
[과방전시]
또한, 각 뱅크(10)의 방전시 이러한 뱅크(10)의 과방전 전압이나 전류는 센서 저항(30)이 감지하여, 이를 소정 전기적 신호로 제1제어부(60)에 출력한다.
그러면, 상기 제1제어부(60)는 뱅크(10)의 방전 전압이 기준 전압(예를 들면, 2.0~3.0V) 이하일 경우, 방전 스위치(51)를 오프시킴으로써, 전류의 흐름을 차단한다. 물론, 이러한 상태에서도 외부 단자(20)에 충전기가 연결되면, 충전 스위 치(52)는 온된 상태이고, 방전 스위치(51)에는 순방향의 기생 다이오드가 형성되어 있음으로서, 정상적인 충전이 이루어진다.
[스위치의 과열시]
한편, 상기 스위치(50) 즉, 방전 스위치(51) 및 충전 스위치(52)가 과열되는 경우가 있다. 이와 같이 방전 스위치(51) 및 충전 스위치(52)가 과열되면 제1제어부(60)에 의한 소정 제어 신호에도 불구하고, 스위치(50)의 온,오프 동작이 정상적으로 이루어지지 않는다. 예를 들면, 과충전시 제1제어부(60)에 의한 충전 스위치(52)의 오프신호에도 불구하고, 오프되지 않는 경우가 있으며, 이는 매우 위험한 상황을 초래하게 된다. 이와 같이 스위치(50)가 과열 상태에 있게 되면, 온도 퓨즈(70)가 용단되어 회로를 개방하게 된다. 물론, 상기 온도 퓨즈(70)는 상기 스위치(50)의 온도에 감응할 수 있도록 물리적으로 상기 스위치(50)의 상부에 설치되어 있다고 상술한 바 있다. 더불어, 상기 온도 퓨즈(70)는 상기 스위치(50)의 온도가 대략 130~140℃ 정도가 되면 용단된다.
[제1제어부 등의 고장시]
더불어, 상기 온도 센서(40), 스위치(50) 또는 제1제어부(60) 등이 고장나는 경우가 있다. 이와 같이 제1제어부(60) 등이 고장났을 경우에는 상술한 바와 같이 뱅크(10)의 과충전 또는 과방전이 발생하여 매우 위험한 상황을 초래하게 된다. 이때, 제2제어부(90)가 퓨즈(80)를 강제로 용단시키게 된다. 즉, 센서 저항(30)이 과충전이나 과방전 신호를 상기 제2제어부(90)에도 입력함을 상술한 바 있다. 따라서, 과충전이나 과방전시 상기 제1제어부(60)에 의해 스위치(50)가 작동하여야 하 지만, 이것이 정상적으로 작동하지 않으면, 과충전 전압이 기준치보다 훨씬 증가하거나, 또는 과방전 전압이 기준치보다 훨씬 낮아진다. 이러한 상태가 되면, 상기 제2제어부(90)가 퓨즈(80)에 소정 신호를 인가함으로서, 퓨즈(80)를 용단시킨다. 즉, 퓨즈(80)의 구성 요소인 저항(82)에 전류가 흐르도록 하여 발열되도록 하고, 이러한 저항(82)의 발열에 의해 퓨즈선(81)이 용단됨으로써, 대전류 경로가 개방된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리팩은 다수의 베어 셀로 이루어진 각 뱅크의 온도차가 기준치 이상일 경우 자동적으로 회로가 개방됨으로써, 특정 뱅크의 과충전 또는 과방전 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다. 물론, 이러한 특정 뱅크의 과충전 또는 과방전 현상을 방지함으로써, 배터리팩 전체의 열화 현상을 방지하고, 따라서 수명도 증가하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의한 배터리팩은 뱅크의 과충전 또는 과방전시에도 회로를 개방함으로써, 높은 안전성을 확보하게 된다.
더불어, 스위치 또는 제1제어부 등의 고장시에도 제2제어부가 작동하여 퓨즈를 용단시킴으로써, 2차적으로 전지팩의 위험 상황을 회피하는 효과도 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리팩을 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 범 위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 소정 전압으로 충,방전 가능한 적어도 하나 이상의 뱅크;
    상기 뱅크에 병렬로 연결되어 충전기 또는 부하가 연결되는 외부 단자;
    상기 뱅크와 외부 단자 사이에 연결되어 각 뱅크의 충,방전 전압 및 전류를 감지하여 출력하는 적어도 하나 이상의 센서 저항;
    상기 각 뱅크의 온도를 감지하여 출력하는 적어도 하나 이상의 온도 센서;
    상기 뱅크와 외부 단자 사이에 설치된 스위치; 및,
    상기 온도 센서로부터 감지된 각 뱅크의 온도차가 기준치 이상이거나, 또는 상기 센서 저항으로부터 감지된 뱅크의 전압 및 전류가 과충전 또는 과방전 상태일 경우 상기 스위치를 오프하는 제1제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 뱅크는 적어도 하나 이상의 베어 셀로 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서는 써미스터, 권선 저항형 센서, 광역 저항 센서, 반도체 다이오드 센서, 메달코어형 센서 또는 열전대 센서중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치는 과방전시 오프되는 방전 스위치 및 과충전시 오프되는 충전 스위치가 직렬로 연결되어 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 방전 스위치 및 충전 스위치는 전계효과트랜지스터인 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제1제어부는 상기 온도 센서로부터 감지된 각 뱅크의 온도차가 기준치 이상이거나, 또는 상기 센서 저항으로부터 감지된 뱅크의 전압 및 전류가 과방전 상태일 경우 방전 스위치를 오프함을 특징으로 하는 배터리팩.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제1제어부는 상기 온도 센서로부터 감지된 각 뱅크의 온도차가 기준치 이상이거나, 또는 상기 센서 저항으로부터 감지된 뱅크의 전압 및 전류가 과충전 상태일 경우 충전 스위치를 오프함을 특징으로 하는 배터리팩.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 온도 센서로부터 감지된 각 뱅크의 온도차가 10~20℃일 경우 스위치를 오프함을 특징으로 하는 배터리팩.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치와 외부 단자 사이에는 상기 스위치의 온도에 감응하여 용단되는 온도 퓨즈가 더 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 스위치와 외부 단자 사이에는 상기 온도 센서, 스위치 또는 제1제어부의 고장 발생시 용단되는 퓨즈가 더 연결되고, 상기 퓨즈는 상기 센서 저항으로부터 과충전 또는 과방전 상태를 감지하여 용단 신호를 출력하는 제2제어부가 연결된 것을 특징으로 하는 배터리팩.
KR1020040083276A 2004-10-18 2004-10-18 배터리팩 KR100614392B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040083276A KR100614392B1 (ko) 2004-10-18 2004-10-18 배터리팩

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040083276A KR100614392B1 (ko) 2004-10-18 2004-10-18 배터리팩

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060034131A true KR20060034131A (ko) 2006-04-21
KR100614392B1 KR100614392B1 (ko) 2006-08-21

Family

ID=37143051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040083276A KR100614392B1 (ko) 2004-10-18 2004-10-18 배터리팩

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100614392B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877675B1 (ko) * 2006-07-13 2009-01-12 주식회사 엘지화학 이차전지 보호장치
KR100963096B1 (ko) * 2007-04-11 2010-06-14 주식회사 엘지화학 2차전지 보호회로 및 그의 제어방법
KR20130098033A (ko) * 2012-02-27 2013-09-04 에스케이이노베이션 주식회사 탑승자 보호 장치 및 방법
US8854007B2 (en) 2009-12-29 2014-10-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection circuit for battery pack
US8896271B2 (en) 2009-11-26 2014-11-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack capable of preventing battery cell from high-temperature swelling and method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877675B1 (ko) * 2006-07-13 2009-01-12 주식회사 엘지화학 이차전지 보호장치
KR100963096B1 (ko) * 2007-04-11 2010-06-14 주식회사 엘지화학 2차전지 보호회로 및 그의 제어방법
US8896271B2 (en) 2009-11-26 2014-11-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery pack capable of preventing battery cell from high-temperature swelling and method thereof
US8854007B2 (en) 2009-12-29 2014-10-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Protection circuit for battery pack
KR20130098033A (ko) * 2012-02-27 2013-09-04 에스케이이노베이션 주식회사 탑승자 보호 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR100614392B1 (ko) 2006-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8355231B2 (en) Apparatus and method for protecting battery pack by detecting destruction of sense resistor in battery pack
TWI538343B (zh) Charge and discharge control devices, battery packs, electrical equipment, and charge and discharge control methods
KR101016825B1 (ko) 배터리 팩 및 과방전 보호 방법
US6222346B1 (en) Battery protection device
US7816889B2 (en) Method of charging rechargeable battery and protection circuit for rechargeable battery
US7898216B2 (en) Rechargeable battery device having a protection circuit for protecting from overcharge and overdischarge
JP4028564B2 (ja) 二次電池パック用保護回路
KR102028170B1 (ko) 셀 밸런싱 회로 및 이를 구비한 배터리 팩
JP5219463B2 (ja) パック電池
KR101093982B1 (ko) 배터리 팩 및 그의 구동 방법
KR101222334B1 (ko) 배터리 팩
JP2009095162A (ja) 電池パックおよび電池パックを用いた電動工具
US20080192399A1 (en) Secondary battery apparatus and a protection circuit thereof
KR20150107032A (ko) 배터리 팩
JP2003174720A (ja) 二次電池の保護回路及び保護回路用ｉｃ
KR20150141824A (ko) 과전류로부터 배터리를 보호하는 장치
US6570364B2 (en) Circuit and method for monitoring the operational reliability of rechargeable lithium cells
KR100614392B1 (ko) 배터리팩
KR100591431B1 (ko) 배터리 팩
KR101093986B1 (ko) 배터리 팩의 보호회로
JP2000357540A (ja) 二次電池の保護回路
JP2003111268A (ja) 過充電保護回路付き二次電池
KR100624942B1 (ko) 배터리팩
JP2001057743A (ja) 電池保護装置
KR20060019772A (ko) 배터리 팩의 보호회로

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120720

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130723

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140805

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150721

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160721

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170720

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180718

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190801

Year of fee payment: 14