KR20070010755A - Apparatus of stabilizating for storage battery - Google Patents

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Abstract

Provided is a stabilization apparatus of a secondary battery, which automatically terminates an electric charging at the full-charge or over-charge point, and thus protects a lithium ion secondary battery from overcharge. The stabilization apparatus of a secondary battery comprises: a secondary battery(102); a power source(100) that is connected to both ends of the secondary battery(102) and supplies charge voltage and charge current to charge the secondary battery(102); and a secondary battery stabilization part(104) that short-circuits the power source(100) to terminate charging of the secondary battery(102) when the charge voltage of the secondary battery(102) is higher than predetermined voltage.

Description

이차전지 안정화 장치{APPARATUS OF STABILIZATING FOR STORAGE BATTERY}Secondary Battery Stabilization Device {APPARATUS OF STABILIZATING FOR STORAGE BATTERY}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 안정화 장치의 회로도. 1 is a circuit diagram of a secondary battery stabilization apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3은 도 1의 이차전지 안정화 장치의 전류 흐름을 도시한 도면2 and 3 are views illustrating the current flow of the secondary battery stabilizing apparatus of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 전원100: power

102 : 리튬이온 이차전지102: lithium ion secondary battery

104 : 이차전지 안정화부104: secondary battery stabilization unit

106 : 제너 다이오드106: Zener Diode

108 : 트랜지스터 108: transistor

본 발명은 이차전지 충전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지가 과충전되어 손상되지 않도록 이차전지를 보호하는 이차전지 안정화 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery charging apparatus, and more particularly, to a secondary battery stabilization apparatus that protects a secondary battery from being overcharged and damaged.

일반적으로 전지는 크게 화학전지와 물리전지로 나뉘고, 화학전지는 일차전지 및 이차전지, 그리고 연료전지로 나눌 수 있다. 상기 이차전지로는 니켈/카드 뮴(Ni-Cd) 이차전지, 니켈/수소(Ni-Mh) 이차전지, 밀폐납산(SLA) 이차전지, 리튬(Li)이온 이차전지, 리튬(Li)-중합체 이차전지 및 재사용 알카리(Reusable alkaline) 이차전지 등이 있다. Generally, batteries are divided into chemical cells and physical cells, and chemical cells can be divided into primary cells, secondary batteries, and fuel cells. The secondary battery may be a nickel / cadmium (Ni-Cd) secondary battery, a nickel / hydrogen (Ni-Mh) secondary battery, a sealed lead acid (SLA) secondary battery, a lithium (Li) ion secondary battery, a lithium (Li) -polymer. Secondary batteries and reusable alkaline secondary batteries.

특히 상기 리튬이온 이차전지는 일정 전압 이상으로 과충전되는 경우에는 양극 활물질과 전해액의 부반응이 많아지고, 심하면 양극활물질의 구조붕괴 및 전해액의 산화 반응 등이 동반되며, 음극활물질에서 리튬이 석출된다. 이러한 상태에서 계속하여 충전이 이루어지면 리튬이온 이차전지가 폭발하거나 발화한다. In particular, when the lithium ion secondary battery is overcharged to a predetermined voltage or more, side reactions between the positive electrode active material and the electrolyte are increased, and if the lithium ion secondary battery is severely accompanied by structural collapse of the positive electrode active material and oxidation reaction of the electrolyte, lithium is precipitated from the negative electrode active material. If charging continues in this state, the lithium ion secondary battery explodes or ignites.

이에 따라 종래에는 리튬이온 이차전지가 과충전되지 않도록 하기 위해 다양한 노력을 계속해 왔다. 예를 들면, 종래에는 열감지 소자인 서머스탯(Thermostat)(TS)를 충전전원을 공급하는 전원과 리튬이온 이차전지 사이에 연결하며, 과충전을 이유로 하여 상기 리튬이온 이차전지가 소정온도까지 발열하면, 상기 서머스탯이 오프되어 충전 동작을 중단시킨다. Accordingly, conventionally, various efforts have been made to prevent the lithium ion secondary battery from being overcharged. For example, in the related art, a thermostat (TS), which is a thermal sensing element, is connected between a power supply for supplying charging power and a lithium ion secondary battery, and the lithium ion secondary battery generates heat to a predetermined temperature due to overcharging. The thermostat is turned off to stop the charging operation.

그러나 상기한 종래 기술은 과충전에 따라 리튬이온 이차전지가 과열하는 경우에 충전을 중단토록 함으로써, 만충전 시점에 충전을 종료하는 것이 아니라 과충전에 이를 때까지 충전이 계속됨에 따라 리튬이온 이차전지의 수명을 단축시키는 원인이 되었다. However, the above-described conventional technology stops charging when the lithium ion secondary battery is overheated due to overcharging, and thus does not terminate charging at the time of full charge, but rather, the life of the lithium ion secondary battery is continued as charging continues until overcharging occurs. Cause shortening.

또한 상기한 종래 기술은 온도에 따라 리튬이온 이차전지의 과충전을 판별하므로, 열대지방과 같이 주변온도가 높은 경우나 극지방과 같이 주변온도가 낮은 경우에는 리튬이온 이차전지의 과충전 여부를 정확하게 판별할 수 없어, 과충전의 위험으로부터 리튬이온 이차전지를 보호할 수 없는 문제가 있었다. In addition, the above-described prior art determines the overcharge of the lithium ion secondary battery according to the temperature, it is possible to accurately determine whether or not the lithium ion secondary battery overcharge when the ambient temperature is high, such as the tropics or low ambient temperature, such as the polar region. There was no problem that the lithium ion secondary battery could not be protected from the risk of overcharging.

이에 따라 리튬이온 이차전지의 만충전 또는 과충전 시점에서 충전을 종료할 수 있게 함은 물론이며, 주변온도에 무관하게 리튬이온 이차전지를 과충전으로부터 보호할 수 있는 기술의 개발이 절실하게 요망되었다. Accordingly, it is necessary to end the charging at the time of full charge or overcharge of the lithium ion secondary battery, and to develop a technology capable of protecting the lithium ion secondary battery from overcharging regardless of the ambient temperature.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 리튬이온 이차전지의 만충전 또는 과충전 시점에서 자동으로 충전을 종료할 수 있는 이차전지 안정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a secondary battery stabilization device capable of automatically terminating charging at the time of full charge or overcharge of a lithium ion secondary battery.

또한 본 발명의 다른 목적은 주변온도에 무관하게 리튬이온 이차전지를 과충전으로부터 보호할 수 있는 이차전지 안정화 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a secondary battery stabilization apparatus capable of protecting a lithium ion secondary battery from overcharging regardless of the ambient temperature.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따르는 이차전지 안정화 장치는 이차전지, 상기 이차전지의 양단과 연결되어 충전 전압 및 충전 전류를 공급하여 상기 이차전지를 충전하는 전원, 및 상기 이차전지의 충전전압이 소정 전압이상이 되면, 상기 전원을 소트(SHORT)시켜 상기 이차전지의 충전을 중단시키는 이차전지 안정화부를 구비하는 것을 특징으로 한다. Secondary battery stabilization apparatus according to the present invention for achieving the above object and solve the problems of the prior art is a secondary battery, a power supply for charging the secondary battery by supplying a charging voltage and a charging current connected to both ends of the secondary battery, and When the charging voltage of the secondary battery is greater than or equal to a predetermined voltage, the secondary battery stabilization unit may include a secondary battery stabilization unit that sorts the power and stops charging of the secondary battery.

특히, 상기 이차전지 안정화부는 상기 이차전지의 음극과 양극에 연결되며, 제어전류가 제공되면 상기 이차전지의 양극을 연결하는 스위칭소자, 및 상기 이차전지의 충전전압이 소정 전압이상이 되면, 상기 제어전류를 상기 스위칭소자에 공급하는 제너 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다. Particularly, the secondary battery stabilization unit is connected to the negative electrode and the positive electrode of the secondary battery, and when a control current is provided, a switching element connecting the positive electrode of the secondary battery, and when the charging voltage of the secondary battery is higher than a predetermined voltage, the control. And a Zener diode for supplying current to the switching device.

본 발명은 리튬이온 이차전지의 충전전압이 소정 전압 이상이 되면, 상기 리 튬이온 이차전지의 충전을 중단시켜 리튬이온 이차전지가 과충전되는 것을 미연에 방지한다. The present invention prevents overcharging of the lithium ion secondary battery by stopping charging of the lithium ion secondary battery when the charging voltage of the lithium ion secondary battery becomes higher than a predetermined voltage.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 안정화 장치의 구성을 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.The configuration of the secondary battery stabilization apparatus according to the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

전원(100)은 상용 전원을 정전압으로 변환하여 리튬이온 이차전지(102)의 충전전압으로 공급하며, 이러한 전원(100)은 리튬이온 이차전지(102)의 양(+)극과 음(-)극에 병렬 연결된다. The power supply 100 converts commercial power into a constant voltage to supply the charging voltage of the lithium ion secondary battery 102. The power supply 100 is a positive (+) electrode and a negative (-) of the lithium ion secondary battery 102. Parallel to the poles.

리튬이온 이차전지(102)는 전원(100)으로부터 공급되는 충전전압에 따라 충전한다. The lithium ion secondary battery 102 is charged according to the charging voltage supplied from the power source 100.

상기한 리튬이온 이차전지(102)에는 병렬로 이차전지 안정화부(104)가 연결된다. 이차전지 안정화부(104)는 제너 다이오드(106)와 트랜지스터(108)로 구성된다. 제너 다이오드(106)는 리튬이온 이차전지(102)의 양(+)극과 트랜지스터(108)의 베이스 단자 사이에 연결된다. 트랜지스터(108)의 에미터 단자와 콜렉터 단자는 리튬이온 이차전지(102)의 양(+)과 음(-)극 사이에 연결된다. The secondary battery stabilization unit 104 is connected to the lithium ion secondary battery 102 in parallel. The secondary battery stabilization unit 104 includes a zener diode 106 and a transistor 108. The zener diode 106 is connected between the positive electrode of the lithium ion secondary battery 102 and the base terminal of the transistor 108. The emitter terminal and the collector terminal of the transistor 108 are connected between the positive and negative electrodes of the lithium ion secondary battery 102.

상기한 제너 다이오드(106)는 소정 항복전압 이상의 전압이 가해지면 전류를 유출하는 제너효과를 가진다. 이에, 본 발명에 따라 제너 다이오드(106)가 리튬이온 이차전지(102)의 만충전 또는 과충전 전압에 대응되게 전류를 유출하도록 하기 위해, 항복전압이 리튬이온 이차전지(102)의 만충전 또는 과충전 전압에 대응되는 제너 다이오드(106)가 선택되거나, 저항 등이 조합되어 구성된 전압 분배 회로가 추가로 연결될 수 있다. The zener diode 106 has a zener effect that causes a current to flow out when a voltage equal to or greater than a predetermined breakdown voltage is applied. Accordingly, in order for the zener diode 106 to discharge a current corresponding to the full charge or overcharge voltage of the lithium ion secondary battery 102, the breakdown voltage is full or overcharge of the lithium ion secondary battery 102. The zener diode 106 corresponding to the voltage may be selected, or a voltage distribution circuit configured by combining a resistor or the like may be further connected.

또한 상기 도 1에서는 리튬이온 이차전지(102)의 만충전 또는 과충전 전압에 대응되게 전류를 유출하는 소자로서 제너 다이오드(106)를 채용한 것만을 예시하였으나, 배리스터(VARISTOR)를 채용할 수도 있다. In addition, although FIG. 1 illustrates only a case in which a zener diode 106 is employed as a device that discharges a current corresponding to a full charge or overcharge voltage of the lithium ion secondary battery 102, a varistor may be employed.

또한 상기 도 1에서는 스위칭 소자로서 PNP 트랜지스터(108)를 채용한 것을 예시하였으나, 베이스 전류에 소정 전류가 인가될 때에 도통하는 다양한 트랜지스터의 채용도 가능하다. 즉, PNP 트랜지스터뿐만 아니라, NPN 트랜지스터나 FET 등이 상기 도 1의 트랜지스터(106)로 채용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. In addition, although FIG. 1 illustrates that the PNP transistor 108 is employed as the switching element, various transistors that conduct when a predetermined current is applied to the base current can be employed. That is, it will be apparent to those skilled in the art that not only a PNP transistor but also an NPN transistor, a FET, or the like can be employed as the transistor 106 of FIG.

이제 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 안정화 장치의 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. Now, the operation of the secondary battery stabilizing apparatus according to the preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

전원(100)이 충전전압을 공급함에 따라 충전전류(I1)가 유출되며, 상기 충전전류(I1)는 제너 다이오드(106) 및 리튬이온 이차전지(102)로 공급된다. 즉 리튬이온 이차전지(102)로는 충전전류(I1)에서 제너 다이오드로 공급되는 제너전류(I2)를 감한 실제 충전전류(I3)가 유입된다. As the power supply 100 supplies the charging voltage, the charging current I1 flows out, and the charging current I1 is supplied to the zener diode 106 and the lithium ion secondary battery 102. That is, the lithium ion secondary battery 102 receives the actual charging current I3 obtained by subtracting the zener current I2 supplied from the charging current I1 to the zener diode.

상기한 실제 충전전류(I3)에 의해 충전되는 리튬이온 이차전지(102)의 충전전압이 만충전 또는 과충전 전압에 대응됨에 따라 제너 다이오드(106)가 전류를 제어전류로서 유출하면, 상기 제어전류는 트랜지스터(108)의 베이스 단자로 유입된다. 상기 베이스 단자로 상기 제어전류가 유입되면, 상기 트랜지스터(108)는 도통하여 전원(100)의 양단을 단락(SHORT)시킴으로써 더 이상 충전전류(I)가 리튬이온 이차전지(102)로 유입되지 않게 한다. When the zener diode 106 flows the current as a control current as the charging voltage of the lithium ion secondary battery 102 charged by the actual charging current I3 corresponds to a full charge or overcharge voltage, the control current is Flows into the base terminal of the transistor 108. When the control current flows into the base terminal, the transistor 108 conducts and shorts both ends of the power supply 100 so that the charging current I no longer flows into the lithium ion secondary battery 102. do.

이와 같이 본 발명은 제너 다이오드 또는 배리스터 및 트랜지스터로 구성되 는 간소한 구조의 이차전지 안정화부(104)를 통해 리튬이온 이차전지의 만충전 또는 과충전 시점에서 자동으로 충전을 종료할 수 있게 한다. As described above, the present invention enables the battery to be automatically terminated at the time of full charge or overcharge of the lithium ion secondary battery through the secondary battery stabilization unit 104 having a simple structure composed of a zener diode or a varistor and a transistor.

또한 리튬이온 이차전지(102)의 충전전압을 토대로 과충전 여부를 판별하므로 주변온도에 무관하게 리튬이온 이차전지를 과충전으로부터 보호할 수 있다. In addition, since it is determined whether or not overcharging is performed based on the charging voltage of the lithium ion secondary battery 102, the lithium ion secondary battery may be protected from overcharging regardless of the ambient temperature.

상기한 바와 같이 본 발명은 제너 다이오드 또는 배리스터 및 트랜지스터로 구성되는 간소한 구조의 이차전지 안정화부를 통해 리튬이온 이차전지의 만충전 또는 과충전 시점에서 자동으로 충전을 종료함으로써, 리튬이온 이차전지를 과충전으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention automatically terminates charging at the time of full charge or overcharge of a lithium ion secondary battery through a simple structure of a secondary battery stabilizing unit including a zener diode or a varistor and a transistor, thereby preventing the lithium ion secondary battery from being overcharged. There is a protective effect.

또한 본 발명은 리튬이온 이차전지의 충전전압을 토대로 과충전 여부를 판별하므로 주변온도에 무관하게 리튬이온 이차전지를 과충전으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention determines whether or not overcharge based on the charging voltage of the lithium ion secondary battery has the effect of protecting the lithium ion secondary battery from overcharging regardless of the ambient temperature.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible.

따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.

Claims (6)

이차전지 안정화 장치에 있어서, In the secondary battery stabilization device, 이차전지;Secondary battery; 상기 이차전지의 양단과 연결되어 충전 전압 및 충전 전류를 공급하여 상기 이차전지를 충전하는 전원; 및A power source connected to both ends of the secondary battery to supply a charging voltage and a charging current to charge the secondary battery; And 상기 이차전지의 충전전압이 소정 전압이상이 되면, 상기 전원을 단락(SHORT)시켜 상기 이차전지의 충전을 중단시키는 이차전지 안정화부When the charging voltage of the secondary battery is more than a predetermined voltage, the secondary battery stabilization unit to short-circuit the power supply to stop the charging of the secondary battery 를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지 안정화 장치. Secondary battery stabilization apparatus comprising the. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 이차전지 안정화부가,The secondary battery stabilization unit, 상기 이차전지의 음극과 양극에 연결되며, 제어전류가 제공되면 상기 이차전지의 양극을 연결하는 스위칭소자; 및A switching element connected to the negative electrode and the positive electrode of the secondary battery and connecting the positive electrode of the secondary battery when a control current is provided; And 상기 이차전지의 충전전압이 소정 전압이상이 되면, 상기 제어전류를 상기 스위칭소자에 공급하는 제너 다이오드Zener diode for supplying the control current to the switching element when the charge voltage of the secondary battery is more than a predetermined voltage 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 안정화 장치. Secondary battery stabilization apparatus comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 이차전지 안정화부가,The secondary battery stabilization unit, 상기 이차전지의 음극과 양극에 연결되며, 제어전류가 제공되면 상기 이차전지의 양극을 연결하는 스위칭소자; 및A switching element connected to the negative electrode and the positive electrode of the secondary battery and connecting the positive electrode of the secondary battery when a control current is provided; And 상기 이차전지의 충전전압이 소정 전압이상이 되면, 상기 제어전류를 상기 스위칭소자에 공급하는 배리스터The varistor which supplies the control current to the switching element when the charge voltage of the secondary battery is greater than or equal to a predetermined voltage. 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 안정화 장치. Secondary battery stabilization apparatus comprising a. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 스위칭소자는 NPN 트랜지스터 또는 PNP 트랜지스터임을 특징으로 하는 이차전지 안정화 장치. The switching device is a secondary battery stabilization device, characterized in that the NPN transistor or PNP transistor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 소정 전압은 상기 이차전지의 만충전 전압 또는 과충전 전압임을 특징으로 하는 이차전지 안정화 장치. The predetermined voltage is a secondary battery stabilization device, characterized in that the full charge voltage or overcharge voltage of the secondary battery. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 이차전지 안정화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지. A secondary battery comprising the secondary battery stabilizing device of any one of claims 1 to 5.
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