KR20060064829A - 쇼트 방지를 위한 배터리 팩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 쇼트 방지를 위한 배터리 팩에 관한 것으로, 예를 들어 휴대용 디브이디 플레이어(Portable DVD-Player) 또는 피디에이(PDA) 등과 다양한 유형의 휴대용 전자기기에 사용되는 배터리 팩에서 쇼트(Short)가 발생하지 않도록, 배터리 팩에 구비된 방전단자의 전단에, 전자적 또는 기계적으로 오픈/클로우즈되는 스위칭수단을 설치함과 아울러, 상기 스위칭수단이, 휴대용 전자기기와의 접촉에 의해서만 클로우즈되도록 함으로써, 임의의 금속성 이물질 또는 전도성 물질 등이, 방전단자에 접촉되더라도, 쇼트가 발생하지 않게 되어, 배터리 팩이 손상되는 것을 미연에 예방할 수 있게 되며, 또한, 과방전 및 과충전 동작을 방지하기 위한 보호 회로들과 서미스터를 추가 설치함으로써, 배터리 팩에서의 충/방전 동작을 보다 안전하게 수행할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.
배터리 팩, 휴대용 전자기기, 쇼트, 방전단자, 스위칭수단, 보호 회로, 서미스터

Description

쇼트 방지를 위한 배터리 팩 {Short protection battery pack}
도 1은 본 발명에 따른 쇼트 방지를 위한 배터리 팩에 대한 구성을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 배터리 팩에서 방전 동작이 수행되는 실시예를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 배터리 팩에서 방전 동작이 차단되는 실시예를 도시한 것이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 배터리 11 : 1 차 보호 회로 아이씨
12 : 방전 에프이티 13 : 충전 에프이티
14 : 2 차 보호 회로 아이씨 15 : 휴즈
16 :서미스터 17 : 스위칭 에프이티
본 발명은, 쇼트 방지를 위한 배터리 팩에 관한 것으로, 예를 들어 휴대용 디브이디 플레이어(Portable DVD-Player) 또는 피디에이(PDA: Personal Digital Assistant) 등과 다양한 유형의 전자기기에 사용되는 배터리 팩에서 쇼트(Short)가 발생하지 않도록 하기 위한 배터리 팩에 관한 것이다.
일반적으로, 고화질의 비디오 데이터와 고음질의 오디오 데이터를 장시간 동안 재생할 수 있는 휴대용 디브이디 플레이어가 개발 출시되어 상용화되고 있으며, 또한 개인 정보를 간편하게 저장 및 관리할 수 있는 피디에이(PDA) 등과 같은 다양한 유형의 휴대용 전자기기들이 널리 보급되어 상용화되고 있다.
한편, 상기와 같은 휴대용 전자기기에는, 충전 및 방전이 가능한 배터리 팩(Battery Pack)이 결착 사용되는 데, 상기 배터리 팩에는, 다수의 셀(Cell)들로 구성된 배터리가 구비되어, 충전 장치로부터 공급되는 전원을 배터리의 셀 내에 충전하거나, 또는 휴대용 전자기기와 결착시, 배터리의 셀 내에 충전된 전원을 방전시켜, 휴대용 전자기기에 필요한 전원을 공급하게 된다.
그리고, 상기 배터리 팩에는, 휴대용 전자기기와 결착 사용시, 접촉되는 방전단자와 접지단자가 함께 구비되는 데, 예를 들어 상기 방전단자에는, 배터리의 셀(Cell)들로부터 방전되는 전원이 항상 인가되므로, 상기 방전단자와 접지단자가, 휴대용 전자기기에 접촉되는 경우, 상기 배터리의 셀(Cell)들로부터 방전되는 전원을, 상기 방전단자를 통해 휴대용 전자기기로 공급하게 된다.
그러나, 일반적인 배터리 팩에는, 상기 방전단자와 접지단자가, 외부에 노출되어 있기 때문에, 휴대용 전자기기와의 결착이 아니라, 임의의 금속성 이물질 또는 전도성 물질 등이, 상기 방전단자에 접촉되는 경우, 쇼트(short) 현상이 발생하게 되어, 배터리 팩이 손상되거나, 또는 수명이 크게 단축되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 예를 들어 휴대용 디브이디 플레이어 또는 피디에이(PDA) 등과 다양한 유형의 휴대용 전자기기에 사용되는 배터리 팩의 방전단자 전단에, 전자적 또는 기계적으로 오픈/클로우즈되는 스위칭수단을 설치하고, 휴대용 전자기기와의 접촉에 의해서만 클로우즈되도록 하여, 임의의 금속성 이물질 또는 전도성 물질 등이, 방전단자에 접촉되더라도, 쇼트가 발생하지 않도록 하기 위한 쇼트 방지를 위한 배터리 팩을 제공하는 데, 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 쇼트 방지를 위한 배터리 팩은, 전원을 충전 및 방전하기 위한 충/방전수단; 및 상기 충/방전수단으로부터 방전되는 전원을, 메인 기기와의 접촉 여부에 따라, 선택적으로 방전단자에 인가하기 위한 스위칭수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
또한, 상기 스위칭수단은, 메인 기기와 접촉시, 클로우즈되어, 전원을 방전단자에 인가하고, 미 접촉시에는, 오픈되어 전원을 방전단자에 인가시키지 않는 스위칭 에프이티(FET)이고, 상기 충/방전수단은, 다수의 셀들로 구성된 배터리임과 아울러, 과충전 또는 과방전을 방지하기 위한 보호 회로를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 쇼트 방지를 위한 배터리 팩에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명은 다양한 유형의 휴대용 전자기기에 결착 사용되는 배터리 팩에 적용될 수 있는 것으로, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 배터리 팩에는, 배터리(10), 1 차 보호 회로 아이씨(11), 방전 에프이티(12), 충전 에프이티(13), 2 차 보호 회로 아이씨(14), 휴즈(15), 서미스터(16), 그리고 스위칭 에프이티(17) 등이 포함 구성될 수 있다.
한편, 상기 배터리(10)는, 다수의 셀(Cell)들로 구성되는 데, 예를 들어 각각 4.2V 전압을 충/방전하는 6 개의 셀들이, 3 개씩 병렬 연결됨과 아울러, 2 개로 직렬 연결되는 2S3P(2 Serial 3 Parallel) 배터리가 사용될 수 있다.
또한, 상기 1 차 보호 회로 아이씨(11)에서는, 상기 배터리(10)에 포함된 셀의 양단 전압을 검출하여, 과충전(Over Charge) 및 과방전(Over Discharge)을 1 차 적으로 방지하게 되는 데, 예를 들어 충전동작 수행시, 셀 양단 전압이 4.35V ± 0.025V 이상이 되면, 상기 충전 에프이티(13)가 오프(Off)되어, 과충전을 방지하게 되며, 이후 셀 양단 전압이 4.15V ± 0.05V 미만이 되면, 상기 충전 에프이티(13)가 온(ON)되어, 충전을 다시 수행하게 된다.
그리고, 방전동작 수행시, 셀 양단 전압이 2.30V ± 0.08V 이하가 되면, 상기 방전 에프이티(12)가 오프(Off)되어, 과방전을 방지하게 되며, 이후 셀 양단 전압이 3.00V ± 0.1V를 초과하게 되면, 상기 방전 에프이티(12)가 온(On)되어, 방전을 다시 수행하게 되고, 또한, 방전 전류가 5∼10A 이상이 되면, 상기 방전 에프이티(12)가 오프(Off)되어, 과방전을 방지하게 된다.
한편, 상기 2 차 보호 회로 아이씨(14)에서는, 상기 1 차 보호 회로 아이씨(11)에서 셀 양단 전압을 정상적으로 검출하지 못하는 경우, 상기 셀 양단 전압을 검출하여, 과충전 및 과방전을 2 차적으로 방지하게 되며, 상기 휴즈(Fuse)(15)에서는, 상기 1 차 보호 회로 아이씨(11)와 2 차 보호 회로 아이씨(14)가 모두 정상적으로 동작되지 않은 경우, 자동으로 오픈(Open)되는 데, 예를 들어 셀 양단 전압이 최대 전압인, 4.45V ± 0.05V 이상이 되면, 자동으로 오픈되어, 과전압에 의해 배터리가 파손되는 것을 방지하게 된다.
또한, 상기 서미스터(Thermistor)(61)는, 상기 충/방전 동작에 의해 발생되는 열로 인해 배터리 팩의 온도가 상승하는 것을 검출하게 되는 데, 상기 서미스터에서 검출되는 온도 검출 신호는, 도 1에 도시한 바와 같이, 배터리 팩에 구비된 온도 검출 신호 출력단자(T)를 통해, 휴대용 전자기기로 출력된다.
한편, 상기 스위칭 에프이티(17)는, 배터리 팩에 구비된 방전단자(+P)의 전단에 설치되는 데, 도 2에 도시한 바와 같이, 휴대용 전자기기와 배터리 팩이 결착 접촉되지 않은 경우(No-Connection), 상기 스위칭 에프이티(17)에는, 하이(High) 레벨의 베이스 전압이 인가되어, 오픈(Open) 상태를 계속 유지하게 되므로, 상기 배터리(10)로부터 방전되는 전원이, 방전단자(+P)에 인가되지 않도록 한다.
그리고, 도 3에 도시한 바와 같이, 휴대용 전자기기와 배터리 팩이 결착 접촉되는 경우(Connection), 예를 들어 배터리 팩에 구비된 접촉 감지단자(S)에 의해 접촉이 감지되는 경우, 상기 스위칭 에프이티(17)에는, 로우(Low) 레벨의 베이스 전압이 인가되어, 클로우즈(Close) 상태가 되므로, 상기 배터리(10)로부터 방전되는 전원이, 방전단자(+P)에 인가되어, 상기 휴대용 전자기기로 정상 출력된다.
이에 따라, 상기 배터리 팩과 휴대용 전자기기가 결착되는 경우, 상기 스위칭 에프이티(17)가 클로우즈 상태가 되어, 배터리 전원을, 방전단자(+P)를 통해 정상적으로 공급할 수 있게 되고, 상기 배터리 팩과 휴대용 전자기기가 결착되지 않은 경우에는, 상기 스위칭 에프이티(17)가 오픈 상태가 되어, 배터리 전원을, 방전단자(+P)에 인가되지 않도록 하여, 임의의 금속성 이물질 또는 전도성 물질 등이 접촉되더라도, 쇼트가 발생하지 않게 된다.
참고로, 상기 스위칭 에프이티는, 임의의 다른 스위칭 회로 소자로 대체될 수 있으며, 또한 기계적인 접촉에 의해 오픈/클로우즈되는 다양한 기계적 스위치, 예를 들어 슬라이드(Slide) 스위치 등이 사용될 수 있다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 게시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
상기와 같이 구성 및 동작되는 본 발명에 따른 쇼트 방지를 위한 배터리 팩은, 예를 들어 휴대용 디브이디 플레이어 또는 피디에이(PDA) 등과 다양한 유형의 휴대용 전자기기에 사용되는 배터리 팩에서 쇼트(Short)가 발생하지 않도록, 배터리 팩에 구비된 방전단자의 전단에, 전자적 또는 기계적으로 오픈/클로우즈되는 스위칭수단을 설치함과 아울러, 상기 스위칭수단이, 휴대용 전자기기와의 접촉에 의해서만 클로우즈되도록 함으로써, 임의의 금속성 이물질 또는 전도성 물질 등이, 방전단자에 접촉되더라도, 쇼트가 발생하지 않게 되어, 배터리 팩이 손상되는 것을 미연에 예방할 수 있게 되며, 또한, 과방전 및 과충전 동작을 방지하기 위한 보호 회로들과 서미스터를 추가 설치함으로써, 배터리 팩에서의 충/방전 동작을 보다 안전하게 수행할 수 있게 되는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (8)

  1. 전원을 충전 및 방전하기 위한 충/방전수단; 및
    상기 충/방전수단으로부터 방전되는 전원을, 메인 기기와의 접촉 여부에 따라, 선택적으로 방전단자에 인가하기 위한 스위칭수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 방지를 위한 배터리 팩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭수단은, 메인 기기와의 접촉 여부에 따라, 전자적으로 오픈/클로우즈되는 것을 특징으로 하는 쇼트 방지를 위한 배터리 팩.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스위칭수단은, 메인 기기와 접촉시, 클로우즈되어, 전원을 방전단자에 인가하고, 미 접촉시에는, 오픈되어 전원을 방전단자에 인가시키지 않는 스위칭 에프이티(FET)인 것을 특징으로 하는 쇼트 방지를 위한 배터리 팩.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스위칭수단은, 메인 기기와의 접촉 여부에 따라, 기계적으로 오픈/클로우즈되는 것을 특징으로 하는 쇼트 방지를 위한 배터리 팩.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 충/방전수단은, 다수의 셀들로 구성되는 배터리임과 아울러,
    과충전 및 과방전을 방지하기 위한 보호 회로를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 방지를 위한 배터리 팩.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 보호 회로는, 과충전 및 과방전을 방지하기 위한 1 차 보호 회로 아이씨와 2 차 보호 아이씨, 그리고 휴즈인 것을 특징으로 하는 쇼트 방지를 위한 배터리 팩.
  7. 제 1항에 있어서,
    배터리 팩의 온도를 검출하여, 메인 기기로 출력하기 위한 온도 검출수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 쇼트 방지를 위한 배터리 팩.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 온도 검출수단은, 배터리 팩의 온도를 검출하여, 메인 기기로 출력하기 위한 서미스터(Thermistor)인 것을 특징으로 하는 쇼트 방지를 위한 배터리 팩.
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