KR20060062368A - 하이브리드 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 전자제품을 사용하지 않는 경우에는 태양전지를 이용하여 배터리셀을 충전시킴으로써 전원장치에 관계없이 햇빛이 비치는 곳이면 어디서라도 충전이 가능하도록 하고, 태양광에 의한 충전시 충전을 위한 별도의 경제적인 손실을 발생되지 않으며, 태양광에 의해 수시로 충전이 이루어지기 때문에 자주 충전을 하지 않아도 되는, 하이브리드 이차 전지에 관한 것으로서,
전원장치 또는 부하가 연결되기 위한 외부포트와, 팩케이스의 외부에 설치되며 태양광 에너지를 전기적인 에너지로 변환하여 출력하는 태양전지와, 충전 또는 방전 모드에 따라 충전 스위칭 소자와 방전 스위칭 소자가 교대로 동작하는 충방전 스위칭 소자와, 충전 또는 방전모드에서 에너지를 축적하거나 저장된 에너지를 제공하는 배터리셀과, 상기 배터리셀로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 스위칭 소자의 온/오프를 제어하고 상기 퓨즈의 차단여부를 제어하는 보호회로와, 전류를 검출하기 위한 센서저항을 포함하여 이루어진다.
하이브리드, 이차전지, 보호회로, 센서저항, 태양광, 태양전지, 충방전

Description

하이브리드 이차 전지{Hybrid secondary cell}
도 1은 종래의 이차 전지의 회로 구성도이다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 이차 전지의 회로 구성도이다.
도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 이차 전지의 외관 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 외부포트 12 : 충방전 FET 소자
13 : 온도퓨즈 14 : 퓨즈
15 : 배터리셀 16 : 1차 보호회로
17 : 2차 보호회로 18 : 스마트 기능부
19 : 센서저항 20 : 태양전지
21 : 팩케이스 22 : 휴대폰
이 발명은 이차전지 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 전자 제품을 사용하지 않는 경우에는 태양전지를 이용하여 배터리셀을 충전시킴으로써 전원장치에 관계없이 햇빛이 비치는 곳이면 어디서라도 충전이 가능하도록 하고, 태양광에 의한 충전시 충전을 위한 별도의 경제적인 손실을 발생되지 않으며, 태양광에 의해 수시로 충전이 이루어지기 때문에 자주 충전을 하지 않아도 되는, 하이브리드 이차 전지에 관한 것이다.
휴대용, 무선 전자제품들의 개발이 증가하고 있는 현재의 추세로 볼 때, 이들 제품들의 소형화 및 경량화를 위해서는 에너지 밀도가 높은 이차 전지의 필요성이 크게 대두되고 있다.
상기한 이차 전지로서 납축전지, 니켈카드늄(니카드) 전지, 니켈수소 전지, 리튬이온전지, 리튬폴리머전지, 금속리튬전지, 공기 아연 축전지 등과 같은 다양한 종류가 개발되어 오고 있다.
상기한 이차전지는 충전 및 방전을 위한 회로를 필요로 한다.
도 1은 종래의 이차 전지의 충전 및 방전을 위한 회로 구성도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 이차 전지의 충전 및 방전을 위한 회로의 구성은, 전원장치 또는 부하가 연결되기 위한 외부포트(11)와, 충전 또는 방전 모드에 따라 충전 FET 소자와 방전 FET 소자가 교대로 동작하는 충방전 FET 소자(12)와, 상기 충방전 FET 소자(12)의 온도상태를 검출하여 정격온도 이상인 경우에 양단을 차단시킴으로써 상기 충방전 FET 소자(12)가 이상 현상에 의해 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지하는 온도퓨즈(13)와, 과전류의 흐름을 차단하기 위한 퓨즈(14)와, 충전 또는 방전모드에서 에너지를 축적하거나 저장된 에너지를 제공하며, 온도, 충전 전위, 전류량 등의 셀관련 정보를 출력하는 배터리셀(15)과, 상기 배터리셀(15)로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 FET 소자(12)의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로(16)와, 상기 배터리셀(15)로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 퓨즈(14)의 차단여부를 제어하는 2차 보호회로(17)와, 상기 배터리셀(15)의 충전상태 표시, 과충전 또는 과소 충전의 회피를 위한 경고 등의 기능을 수행하는 스마트 기능부(18)와, 전류를 검출하기 위한 센서저항(19)을 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한 종래의 이차 전지의 동작은 다음과 같다.
외부포트(11)에 전원장치가 연결되면 충전동작이 일어나게 되는데 이때의 충전경로는 외부포트(11), 충방전 FET 소자(12), 온도퓨즈(13), 퓨즈(14)를 거쳐 배터리셀(15)로 연결되어 형성된다. 이와는 반대로 외부포트(11)에 부하(load)가 연결되면 방전동작이 일어나게 되는데 이때의 방전경로는 배터리셀(15), 퓨즈(14), 온도퓨즈(13), 충방전 FET 소자(12), 외부포트(11)로 연결되어 형성된다.
상기 충방전 FET 소자(12)는 충전 또는 방전 모드에 따라 충전 FET 소자와 방전 FET 소자가 교대로 동작하게 된다.
상기 온도 퓨즈(13)는 상기 충방전 FET 소자(12)의 온도상태를 검출하여 정격온도 이상인 경우에 양단을 차단시킴으로써 상기 충방전 FET 소자(12)가 이상 현상에 의해 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지한다.
상기 배터리셀(15)은 그 내부의 각종 정보, 즉, 셀의 온도, 셀의 충전전위 및 셀에 흐르는 전류량 등의 셀관련 정보를 1차 보호회로(16) 및 2차 보호회로(17)와 스마트 기능부(18)로 출력한다.
상기 1차 보호회로(16)는 상기 배터리셀(15)로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 FET 소자(12)의 온/오프를 제어한다.
상기 2차 보호회로(17)는 상기 배터리셀(15)로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 퓨즈(14)의 차단여부를 제어한다. 예를들어 상기 배터리셀(15)에 과전류가 흐를 경우에는 이를 감지하여 퓨즈(14)의 양단을 턴오프시킴으로써 배터리셀(15)에 과전류가 흐르는 것을 방지한다.
상기 스마트 기능부(18)는 배터리셀(15)의 충전상태 표시, 광충전 또는 과소 충전의 회피를 위한 경고 등의 기능을 수행한다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 이차 전지는, 전원장치가 존재하는 곳에서만 배터리셀(15)을 충전시킬 수가 있는 문제점이 있다.
또한, 종래의 이차 전지는, 배터리셀을 충전시키기 위해서는 전력을 소모해야 함으로써 경제적인 손실이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 이차 전지는 외부포트(11)에 전원장치가 연결되어 배터리셀(15)이 충전되고 난 후에 그다음 충전이 이루어지기전까지는 외부포트(11)에 연결된 부하에 의해서 배터리셀(15)이 계속적으로 방전됨으로써 충전후 배터리의 사용시간이 상대적으로 짧아서 자주 충전을 해주어야 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점은 배터리를 충전할 수 없는 장소에서 배터리셀(15)의 전력이 소진되었을 경우에 배터리셀(15)로부터 전력을 공급받는 전자제품을 사용할 수가 없게 되어, 휴대폰의 경우를 예를들면 위급한 상황이 발생되었거나 급히 연락할 일이 생긴 경우에 휴대폰을 사용하지 못하게 되어, 낭패를 겪게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전자제품을 사용하지 않는 경우에는 태양전지를 이용하여 배터리셀을 충전시킴으로써 전원장치에 관계없이 햇빛이 비치는 곳이면 어디서라도 충전이 가능하도록 하는, 하이브리드 이차 전지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 전자제품을 사용하지 않는 경우에는 태양전지를 이용하여 배터리셀을 충전시킴으로써 태양광에 의한 충전시 충전을 위한 별도의 경제적인 손실을 발생되지 않는, 하이브리드 이차 전지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 태양광에 의해 수시로 충전이 이루어지기 때문에 자주 충전을 하지 않아도 되는, 하이브리드 이차 전지를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 이 발명의 구성은, 전원장치 또는 부하가 연결되기 위한 외부포트와, 팩케이스의 외부에 설치되며 태양광 에너지를 전기적인 에너지로 변환하여 출력하는 태양전지와, 충전 또는 방전 모드에 따라 충전 스위칭 소자와 방전 스위칭 소자가 교대로 동작하는 충방전 스위칭 소자와, 충전 또는 방전모드에서 에너지를 축적하거나 저장된 에너지를 제공하는 배터리셀과, 상기 배터리셀로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 FET 소자의 온/오프를 제어하고 상기 퓨즈의 차단여부를 제어하는 보호회로와, 전류를 검출하기 위한 센서저항을 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기 충방전 스위칭 소자의 온도상태를 검출하여 정격온 도 이상인 경우에 양단을 차단시킴으로써 상기 충방전 스위칭 소자가 이상 현상에 의해 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지하는 온도퓨즈를 더 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 과전류의 흐름을 차단하기 위한 퓨즈를 더 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기 배터리셀의 충전상태 표시, 과충전 또는 과소 충전의 회피를 위한 경고 등의 기능을 수행하는 스마트 기능부를 더 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기 충방전 스위칭 소자는 FET 소자로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기 보호회로는, 상기 배터리셀로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로와, 상기 배터리셀로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 퓨즈의 차단여부를 제어하는 2차 보호회로를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기 태양전지는, 외부포트에 전원장치가 연결되지 않고 부하가 연결되어 있는 상태에서 부하가 동작하지 않는 경우에 충전을 하면 바람작하다.
이 발명의 구성은, 상기 배터리셀은, 외부포트에 전원장치가 연결되지 않고 부하가 연결되어 있는 상태에서 부하가 동작하는 경우에 방전을 하면 바람직하다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 이차 전지의 회로 구성도이고, 도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 이차 전지의 외관 구성도이다.
도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 이차 전지의 구성은, 전원장치 또는 부하가 연결되기 위한 외부포트(11)와, 팩케이스(21)의 외부에 설치되며 태양광 에너지를 전기적인 에너지로 변환하여 출력하는 태양전지(20)와, 충전 또는 방전 모드에 따라 충전 FET 소자와 방전 FET 소자가 교대로 동작하는 충방전 FET 소자(12)와, 상기 충방전 FET 소자(12)의 온도상태를 검출하여 정격온도 이상인 경우에 양단을 차단시킴으로써 상기 충방전 FET 소자(12)가 이상 현상에 의해 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지하는 온도퓨즈(13)와, 퓨즈(14)와, 충전 또는 방전모드에서 에너지를 축적하거나 저장된 에너지를 제공하며, 온도, 충전전위, 전류량 등의 셀관련 정보를 출력하는 배터리셀(15)과, 상 기 배터리셀(15)로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 FET 소자(12)의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로(16)와, 상기 배터리셀(15)로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 퓨즈(14)의 차단여부를 제어하는 2차 보호회로(17)와, 상기 배터리셀(15)의 충전상태 표시, 과충전 또는 과소 충전의 회피를 위한 경고 등의 기능을 수행하는 스마트 기능부(18)와, 전류를 검출하기 위한 센서저항(19)으로 이루어진다.
이 발명의 실시예에서는 도 1에 도시되어 있는 종래의 이차전지 구성과 기능 및 구성이 유사한 부분은 동일한 부호를 사용하여 표기하였다.
또한, 이 발명의 실시예에서는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 이차전지가 휴대폰(22)에 연결 사용되는 모습만을 보여주고 있으나, 다른 전자제품에 연결되어 사용될 수도 있다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 이차 전지의 작용은 다음과 같다.
외부포트(11)에 전원장치가 연결되면 충전동작이 일어나게 되는데 이때의 충전경로는 외부포트(11), 충방전 FET 소자(12), 온도퓨즈(13), 퓨즈(14)를 거쳐 배터리셀(15)로 연결되어 형성된다.
외부포트(11)에 전원장치가 연결되지 않고 휴대폰(22)과 같은 부하(load)가 연결되어 있는 상태에서 부하가 동작하지 않게 되면 태양전지(20)에 의하여 충전동작이 일어나게 되는데 이때의 충전경로는 태양전지(20), 충방전 FET 소자(12), 온도퓨즈(13), 퓨즈(14)를 거쳐 배터리셀(15)로 연결되어 형성된다.
외부포트(11)에 전원장치가 연결되지 않고 휴대폰(22)과 같은 부하(load)가 연결되어 있는 상태에서 부하가 동작하게 되면 방전동작이 일어나게 되는데 이때의 방전경로는 배터리셀(15), 퓨즈(14), 온도퓨즈(13), 충방전 FET 소자(12), 외부포트(11)로 연결되어 형성된다.
상기 충방전 FET 소자(12)는 충전 또는 방전 모드에 따라 충전 FET 소자와 방전 FET 소자가 교대로 동작하게 된다.
상기 온도 퓨즈(13)는 상기 충방전 FET 소자(12)의 온도상태를 검출하여 정격온도 이상인 경우에 양단을 차단시킴으로써 상기 충방전 FET 소자(12)가 이상 현상에 의해 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지한다.
상기 배터리셀(15)은 그 내부의 각종 정보, 즉, 셀의 온도, 셀의 충전전위 및 셀에 흐르는 전류량 등의 셀관련 정보를 1차 보호회로(16) 및 2차 보호회로(17)와 스마트 기능부(18)로 출력한다.
상기 1차 보호회로(16)는 상기 배터리셀(15)로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 FET 소자(12)의 온/오프를 제어한다.
상기 2차 보호회로(17)는 상기 배터리셀(15)로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 퓨즈(14)의 차단여부를 제어한다. 예를들어 상기 배터리셀(15)에 과전류가 흐를 경우에는 이를 감지하여 퓨즈(14)의 양단을 턴오프시킴으로써 배터리셀(15)에 과전류가 흐르는 것을 방지한다.
상기 스마트 기능부(18)는 배터리셀(15)의 충전상태 표시, 광충전 또는 과소 충전의 회피를 위한 경고 등의 기능을 수행한다.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 전자제품을 사용하지 않는 경우에는 태양전지를 이용하여 배터리셀을 충전시킴으로써 전원장치에 관계없이 햇빛이 비치는 곳이면 어디서라도 충전이 가능하도록 하고, 태양광에 의한 충전시 충전을 위한 별도의 경제적인 손실을 발생되지 않으며, 태양광에 의해 수시로 충전이 이루어지기 때문에 자주 충전을 하지 않아도 되는, 효과를 갖는다.

Claims (8)

  1. 전원장치 또는 부하가 연결되기 위한 외부포트와,
    팩케이스의 외부에 설치되며 태양광 에너지를 전기적인 에너지로 변환하여 출력하는 태양전지와,
    충전 또는 방전 모드에 따라 충전 스위칭 소자와 방전 스위칭 소자가 교대로 동작하는 충방전 스위칭 소자와,
    충전 또는 방전모드에서 에너지를 축적하거나 저장된 에너지를 제공하는 배터리셀과,
    상기 배터리셀로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 스위칭 소자의 온/오프를 제어하고 상기 퓨즈의 차단여부를 제어하는 2차 보호회로와,
    전류를 검출하기 위한 센서저항을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이차 전지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 충방전 스위칭 소자의 온도상태를 검출하여 정격온도 이상인 경우에 양단을 차단시킴으로써 상기 충방전 스위칭 소자가 이상 현상에 의해 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지하는 온도퓨즈를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이차 전지.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 충방전 스위칭 소자는 FET 소자로 이루 어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이차 전지.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    과전류의 흐름을 차단하기 위한 퓨즈를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이차 전지.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 배터리셀의 충전상태 표시, 과충전 또는 과소 충전의 회피를 위한 경고 등의 기능을 수행하는 스마트 기능부를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이차 전지.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 보호회로는, 상기 배터리셀로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 충방전 스위칭 소자의 온/오프를 제어하는 1차 보호회로와, 상기 배터리셀로부터 제공된 셀관련 정보에 따라 상기 퓨즈의 차단여부를 제어하는 2차 보호회로를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이차 전지.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 태양전지는, 외부포트에 전원장치가 연결되지 않고 부하가 연결되어 있는 상태에서 부하가 동작하지 않는 경우에 충전을 하는 것을 특징으로 하는 하이브 리드 이차 전지.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 배터리셀은, 외부포트에 전원장치가 연결되지 않고 부하가 연결되어 있는 상태에서 부하가 동작하는 경우에 방전을 하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 이차 전지.
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