KR20080036773A - 배터리 과열 경고 장치 - Google Patents

배터리 과열 경고 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20080036773A
KR20080036773A KR1020060103433A KR20060103433A KR20080036773A KR 20080036773 A KR20080036773 A KR 20080036773A KR 1020060103433 A KR1020060103433 A KR 1020060103433A KR 20060103433 A KR20060103433 A KR 20060103433A KR 20080036773 A KR20080036773 A KR 20080036773A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
battery cell
battery
temperature sensor
charge
temperature
Prior art date
Application number
KR1020060103433A
Other languages
English (en)
Inventor
최진아
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 KR1020060103433A priority Critical patent/KR20080036773A/ko
Publication of KR20080036773A publication Critical patent/KR20080036773A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B7/00—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00
    • G08B7/06—Signalling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00; Personal calling systems according to more than one of groups G08B3/00 - G08B6/00 using electric transmission, e.g. involving audible and visible signalling through the use of sound and light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 배터리 과열 경고 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 배터리 셀의 온도가 기준 온도 이상으로 상승하면 이를 시각적 또는 청각적 경고 부재를 이용하여 경고하는 배터리 과열 경고 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에 의한 배터리 과열 경고 장치는 적어도 하나의 배터리 셀과, 배터리 셀에 연결되어 전원을 공급받는 동시에 상기 배터리 셀의 온도를 감지하여, 배터리 셀의 온도가 기준 온도보다 높을 경우 전기적 신호를 출력하는 온도 센서와, 온도 센서로부터 출력되는 전기적 신호에 의해 배터리 셀의 과열 경고 신호를 출력하는 경고부로 이루어진다.
이러한 경고부는 배터리 팩의 팩 케이스를 통해 외부로 노출됨으로써, 사용자에게 배터리의 과열 상태를 시각적 또는 청각적으로 신속하게 경고하게 된다.
배터리, 과열, 경고, 온도 센서, 발광 다이오드

Description

배터리 과열 경고 장치{Battery over heat alarm device}
도 1은 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치를 도시한 회로도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치가 적용된 배터리 팩의 일례를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치의 동작 수순을 도시한 플로우 챠트이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 본 발명에 의한 배터리 과열 경고 장치
110; 배터리 셀 120; 온도 센서
130; 경고부 140; 보호회로
150; 제어부 160; 충방전 스위치
161; 충전 스위치 162; 방전 스위치
170; 센스 레지스터 200; 배터리 팩
201; 팩 케이스
본 발명은 배터리 과열 경고 장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는 배터리 셀의 온도가 기준 온도 이상으로 상승하면 이를 시각적 또는 청각적 경고 부재를 이용하여 경고하는 배터리 과열 경고 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배터리 팩은 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 과충전 및 과방전을 방지하는 보호회로와, 상기 배터리 셀 및 보호회로를 감싸는 팩 케이스로 이루어져 있다.
상기 배터리 셀은 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), 리튬 금속 전지, 공기 아연 축전지 등이 있다. 또한, 상기 보호회로는 인쇄회로기판 형태로 제작되어 상기 배터리 셀에 전기적으로 연결됨으로써, 그 배터리 셀의 과충전이나 과방전을 방지하는 역할을 한다. 마지막으로, 상기 팩 케이스는 상기 배터리 셀을 노트북 컴퓨터, PDA, 휴대폰, 디지털 카메라와 같은 전자 장치에 전기적 및 기구적으로 결합시키는 역할을 한다.
그런데, 상술한 바와 같이 이러한 배터리 팩은 과충전이나 과방전을 방지하는 기능은 내장되어 있으나, 자체적으로 발생하거나 또는 외부로부터 제공되는 열기에 의해 규정 온도 이상으로 상승했을 경우 이를 사용자에게 적절히 경고하는 기능은 전혀 없다. 예를 들어, 배터리 팩이 장착된 전자 장치에서 전력을 많이 소모하거나 또는 사용자가 전자 장치를 갖고 고온의 환경(싸우나 또는 찜질방)에 들어 갔을 때 배터리 팩의 온도가 급상승하게 된다.
그러나, 이와 같이 배터리 팩의 온도가 규정 온도 이상으로 상승했을 경우 이를 사용자에게 적절히 경고하는 기능은 전혀 없어, 배터리 셀에 내장된 전해액 또는 활물질 등의 분해에 의해 다량의 가스가 방출됨은 물론 배터리 셀을 열화시켜 그 수명을 현저히 감소시키는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 배터리 셀의 온도가 기준 온도 이상으로 상승하면 이를 시각적 또는 청각적 경고 부재를 이용하여 경고함으로써, 사용자가 즉각적으로 배터리 팩을 과열 상태에서 벗어나도록 하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 배터리 과열 경고 장치는 적어도 하나의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀에 연결되어 전원을 공급받는 동시에 상기 배터리 셀의 온도를 감지하여, 상기 배터리 셀의 온도가 기준 온도보다 높을 경우 전기적 신호를 출력하는 온도 센서와, 상기 온도 센서로부터 출력되는 전기적 신호에 의해 배터리 셀의 과열 경고 신호를 출력하는 경고부를 포함한다.
여기서, 상기 기준 온도는 70~90℃일 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀의 양극에는 제1충방전 경로를 통하여 팩 양극 단자가 연결되고, 상기 배터리 셀의 음극에는 제2충방전 경로를 통하여 팩 음극 단자가 연결되며, 상기 온도 센서는 상기 제1충방전 경로에 연결되어 전원을 공급받을 수 있다.
또한, 상기 온도 센서는 저항을 통하여 접지될 수 있다.
또한, 상기 경고부는 상기 온도 센서의 일단에 연결된 저항과, 상기 저항에 일측이 연결되고 타측은 상기 온도 센서의 타단에 연결되어 소정 빛을 발산하는 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀에는 상기 배터리 셀의 전압 및 전류를 감지하여 배터리 잔량을 계산하고, 상기 배터리 셀의 과충전 및 과방전을 방지하는 동시에, 상기 온도 센서에 클럭 신호를 공급하는 제어부가 연결될 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀과 제어부 사이에는 상기 배터리 셀의 전압을 감지하여 상기 제어부로 출력하는 동시에, 상기 배터리 셀의 과충전 또는 과방전시 상기 제어부의 제어 신호에 의해 충방전 경로를 차단하는 보호회로가 더 연결될 수 있다.
또한, 상기 충방전 경로에는 충전 스위치 및 방전 스위치가 직렬로 연결되고, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치는 상기 보호회로에 의해 턴온 또는 턴오프될 수 있다.
또한, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치는 P채널 전계효과 트랜지스터일 수 있다.
또한, 상기 제어부에는 충방전 경로에 설치되어 전류를 감지하고, 상기 감지된 전류 정보를 상기 제어부에 출력하는 센스 레지스터가 더 구비될 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀 및 온도 센서는 팩 케이스로 감싸여지고, 상기 경고부는 상기 팩 케이스의 외측으로 노출될 수 있다.
또한, 상기 배터리 셀 및 온도 센서는 팩 케이스로 감싸여지고, 상기 경고부 중 발광 다이오드는 상기 팩 케이스의 외측으로 노출될 수 있다.
상기와 같이 하여 본 발명은 전자 장치의 사용중 경고부(즉, 발광 다이오드)의 동작을 보고, 배터리 팩의 과열 상태를 파악할 수 있게 된다. 물론, 이에 따라 사용자는 전자 장치의 사용을 정지하거나, 충전을 정지하거나 또는 열기가 있는 장소로부터 회피하여 배터리 팩의 위험 상황을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 제어부 등에 별도의 로직(logic) 또는 알고리즘(algorithm)을 기억시킬 필요없이, 충방전 경로에 온도 센서 및 경고부 등을 연결하는 구성에 의해 배터리 팩의 과열 상태를 쉽게 확인할 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 1은 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치(100)를 도시한 회로도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 배터리 과열 경고 장치(100)는 적어도 하나의 배터리 셀(110)과, 상기 배터리 셀(110)에 연결되어 전원을 공급받는 동시에 상기 배터리 셀(110)의 온도를 감지하여, 상기 배터리 셀(110)의 온도가 기준 온도보다 높을 경우 소정 전기적 신호를 출력하는 온도 센서(120)와, 상기 온도 센서(120)로부터 출력되는 전기적 신호에 의해 배터리 셀(110)의 과열 경고 신호를 출력하는 경고부(130)를 포함한다. 이밖에도 본 발명은 상기 배터리 셀(110)의 전 압을 감지하는 보호회로(140)와, 상기 보호회로(140)로부터 신호를 수신하여 배터리 잔량을 계산할 뿐만 아니라 보호회로(140)를 제어하는 제어부(150)와, 상기 보호회로(140)의 제어에 의해 충방전 경로를 연결 또는 차단하는 충방전 스위치(160)와, 상기 충방전 경로에 설치되어 상기 제어부(150)에 전류 정보를 출력하는 센스 레지스터(170) 등을 포함한다.
상기 배터리 셀(110)은 통상의 충방전 가능한 전지로서 예를 들면 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 리튬 금속 전지 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 이러한 전지 종류로 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 배터리 셀(110)은 다수개가 직렬 또는/및 병렬로 연결될 수 있으며, 이러한 연결 형태로도 본 발명을 한정하는 것도 아니다. 도면중 미설명 부호 B+ 는 배터리 셀(110)의 양극 단자를, B-은 배터리 셀(110)의 음극 단자를 표시한 것이다.
상기 온도 센서(120)는 VDD 단자가 상기 배터리 셀(110)에 연결되어, 상기 배터리 셀(110)로부터 전원을 공급받을 수 있도록 되어 있다. 더불어, 상기 온도 센서(120)는 GND 단자가 저항(R1)을 통하여 접지되어 있다. 이러한 온도 센서(120)는 상기 배터리 셀(110)의 온도를 감지하여, 그 감지된 온도가 기준 온도보다 높을 경우 소정 전기적 신호를 출력할 수 있도록 되어 있다. 이러한 온도 센서(120)는 여러 가지가 존재하는데 대표적으로 열전대쌍, 써미스터, 바리스터, 반도체 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다. 그러나, 본 발명에서는 센서의 크기나 무게 및 비용 등을 감안할 때 상기 반도 체를 이용한 온도 센서가 바람직하다. 이러한 반도체 온도 센서는 주지된 바와 같이 실리콘에 다이오드를 형성하였을 경우 온도에 따라 문턱 전압(도통 전압)이 다른 점을 이용한 것이다. 따라서, 다이오드는 반도체 IC 내부에 내장되어 있으므로 겉으로 보면 따로 온도 센서가 없는 것처림 보이기도 한다. 이러한 반도체 온도 센서의 구조 및 동작은 당업자에게 있어 주지된 사항이므로, 여기서 그 구체적인 구조 및 동작은 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 온도 센서(120)에 미리 설정되는 기준 온도는 대략 70~90℃이 되도록 함이 좋다. 상기 기준 온도가 70℃보다 낮을 경우에는 배터리 셀(110)이 정상 온도 범위임에도 불구하고 경고 신호를 출력할 수 있는 단점이 있고, 상기 기준 온도가 90℃보다 높을 경우에는 배터리 셀(110)이 과열 상태임에도 불구하고 경고 신호를 출력하지 않거나 늦게 출력할 수 있는 단점이 있다.
상기 경고부(130)는 상기 온도 센서(120)에 연결되어 있다. 좀더 구체적으로, 상기 경고부(130)는 상기 온도 센서(120)의 AL1 단자와 AL2 단자 사이에 저항(R2) 및 발광 다이오드(D1)가 직렬로 연결되어 이루어져 있다. 따라서, 상기 경고부(130)는 상기 온도 센서(120)의 AL1 단자로부터 소정 전기적 신호가 출력될 경우 상기 발광 다이오드(D1)가 발광함으로써, 배터리 셀(110)의 과열 경고를 수행하게 된다.
한편, 상기 배터리 셀(110)의 양극 단자(B+)에는 제1충방전 경로(L1)를 통하여 팩 양극 단자(P+)가 연결되고, 상기 배터리 셀(110)의 음극 단자(B-)에는 제2충방전 경로(L2)를 통하여 팩 음극 단자(P-)가 연결된다. 여기서, 상기 온도 센 서(120)는 VDD 단자가 상기 제1충방전 경로(L1)에 연결되어, 배터리 셀(110)의 전원을 직접 공급받게 된다. 물론, 상기 팩 양극 단자(P+) 및 팩 음극 단자(P-)에는 전자 장치 또는 충전 회로가 연결될 수 있다.
계속해서, 상기 보호회로(140)는 상기 배터리 셀(110)의 충방전 전압을 감지하여 상기 제어부(150)에 알려주는 동시에, 상기 제어부(150)의 제어 신호에 의해 상기 충방전 스위치(160)를 턴온 또는 턴오프하는 역할을 한다. 이러한 보호회로(140)는 상기 배터리 셀(110)의 아날로그 전압값을 디지털 값으로 변환하여 상기 제어부(150)에 출력함으로, 통상 아날로그 프론트 엔드(AFE: Analog Front End)라고도 한다.
상기 제어부(150)는 기본적으로 상기 보호회로(140)부터 얻은 상기 배터리 셀(110)의 전압이 과충전 전압이거나 과방전 전압일 경우, 상기 보호회로(140)에 충전 정지 신호 또는 방전 정지 신호를 출력함으로써, 상기 보호회로(140)가 상기 충방전 스위치(160)를 턴오프하도록 하여 상기 배터리 셀(110)의 열화를 방지하도록 한다. 물론, 상기 배터리 셀(110)의 전압이 정상 범위일 경우에는 상기 제어부(150)가 상기 보호회로(140)에 정상 충전 신호 또는 정상 방전 신호를 출력함으로써, 상기 충방전 스위치(160)가 턴온되도록 한다. 또한, 상기 제어부(150)는 상기 보호회로(140)로부터 얻은 상기 배터리 셀(110)의 전압 및 상기 센스 레지스터(170)로부터 얻은 전류 정보를 이용하여 상기 배터리 셀(110)의 잔량을 계산한다. 이러한 배터리 셀(110)의 잔량을 계산하는 방법은 완전 충전 상태에서 완전 방 전 상태까지 전류 누적량(총 방전량)을 카운트하여 배터리 팩(200)의 완전 충전 용량을 알아내고, 상기 완전 충전 용량을 분모로, 완전 충전 상태에서 현재까지 방전된 방전량을 분자로 하여 현재의 배터리 잔량을 계산하게 된다. 물론, 이러한 알고리즘 외에도 상기 배터리 셀(110)의 잔량을 계산하는 방법은 매우 다양하게 존재하고 또한 당업자에게 주지된 사항이므로 더 이상의 설명은 생략하도록 한다. 또한, 상기 제어부(150)에는 클럭 단자(Clock) 및 데이터 단자(Data)를 포함하는 SMBus와 같은 통신 인터페이스가 마련되어 있어서, 상기 제어부(150)에 연결된 전자 장치(예를 들면, 노트북 컴퓨터, PDA, 휴대폰 또는 디지털 카메라 등등)에 현재 잔량 정보를 출력할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 제어부(150)의 CLK 단자와 상기 온도 센서(120)의 CLK 단자는 상호 연결될 수 있다. 따라서, 상기 온도 센서(120)는 클럭 신호를 상기 제어부(150)로부터 제공받을 수 있다. 물론, 상기 온도 센서(120)는 상기 제어부(150)가 아닌 별도로 준비된 오실레이터로부터 클럭 신호를 입력받을 수도 있으며, 본 발명에서 상기 온도 센서(120)에 연결되는 클럭 신호 제공원을 한정하는 것은 아니다. 다만, 온도 센서(120)의 클럭 단자가 제어부(150)의 클럭 단자에 연결될 경우 기술적으로 구현이 가장 쉽고 또한 비용도 가장 저렴하다.
또한, 상기 제어부(150)는 상기 센스 레지스터(170)를 통하여 현재 과전류가 흐르는지의 여부도 알 수 있게 된다. 따라서, 상기 제어부(150)는 상기 센스 레지스터(170)를 통하여 과전류가 흐를 경우, 상기 보호회로(140)에 충전 또는 방전 정지 신호를 출력함으로써, 상기 보호회로(140)가 충방전 스위치(160)를 턴오프하도 록 하는 역할도 한다.
한편, 이러한 제어부(150)는 CPU(Central Processing Unit), 타이머, 램, 플래시 메모리, 아날로그 디지털 컨버터, 전류 적산기 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터 또는 퓨엘 게이지 IC 일 수 있으나, 여기서 그 종류를 한정하는 것은 아니다.
상기 충방전 스위치(160)는 상기 배터리 셀(110)의 양극 단자(B+)과 팩 양극 단자(P+) 사이에 직렬로 연결될 수 있다. 좀더 구체적으로 상기 배터리 셀(110)의 양극 단자(B+)과 팩 양극 단자(P+) 사이의 제1충방전 경로(L1)에 충전 스위치(161) 및 방전 스위치(162)가 직렬로 연결되어 있다. 이러한 충전 스위치(161) 및 방전 스위치(162)는 P-채널 전계효과 트랜지스터 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나 여기서 그 소자 종류를 한정하는 것은 아니다. 상기 충전 스위치(161)는 게이트가 보호회로(140)의 CFET 단자에 연결되고, 방전 스위치(162)는 게이트가 보호회로(140)의 DFET 단자에 연결된다. 또한, 상기 충전 스위치(161) 및 방전 스위치(162)는 각각 드레인에서 소스 방향으로 순방향인 기생 다이오드가 형성되어 있다. 따라서, 배터리 셀(110)의 과충전에 의해 충전 스위치(161)가 턴오프된다고 해도, 충전 스위치(161)에 형성된 기생 다이오드에 의해 배터리 셀(110)의 방전이 가능하다. 또한 배터리 셀(110)의 과방전에 의해 방전 스위치(162)가 턴오프된다고 해도, 방전 스위치(162)에 형성된 기생 다이오드에 의해 배터리 셀(110)의 충전이 가능하다.
마지막으로 상기 센스 레지스터(170)는 상기 배터리 셀(110)의 음극 단자(B-)와 팩 음극 단자(P-) 사이의 제2충방전 경로(L2)에 직렬로 연결될 수 있다. 이 러한 센스 레지스터(170)는 적어도 하나의 저항일 수 있다. 따라서, 상기 제어부(150)는 상기 센스 레지스터(170)의 저항값을 알고 있는 상태이므로 상기 센스 레지스터(170) 양단에 인가되는 전압을 감지하여 전류값을 구하게 된다. 물론, 상기 제어부(150)는 상기 센스 레지스터(170)로부터 얻어지는 전류값에 시간을 곱함으로써, 누적 방전량 또는 누적 충전량을 계산하게 된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치가 적용된 배터리 팩(200,300)의 일례를 도시한 사시도이다. 좀더 구체적으로 도 2a는 휴대폰 등에 장착되는 배터리 팩(200)을 도시한 것이고, 도 2b는 노트북 컴퓨터 등에 장착되는 배터리 팩(300)을 도시한 것이다. 이밖에도 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치는 여러가지 종류의 배터리 팩에 적용될 수 있으며, 여기서 그 적용예를 한정하는 것은 아니다.
도 2a에 도시된 바와 같이 휴대폰에 장착되는 배터리 팩(200)은 대략 납작한 육면체 형태의 팩 케이스(201)로 감싸여져 있다. 물론, 상기 팩 케이스(201)의 내부에는 배터리 셀(110), 온도 센서(120), 경고부(130), 보호회로(140), 제어부(150), 충방전 스위치(160) 및 센스 레지스터(170) 등이 내장되어 있다. 실제로 상기 구성 요소는 인쇄회로기판(도시되지 않음)에 형성되어 팩 케이스(201)의 내부에 장착될 수 있다. 더불어, 상기 팩 케이스(201)의 전면(휴대폰 본체에 결합되는 면) 통해서는 팩 양극 단자(P+), 팩 음극 단자(P-), 클럭 단자(CLOCK) 및 데이터 단자(DATA) 등이 외부로 노출될 수 있다. 한편, 상기 팩 케이스(201)의 후면을 통 해서는 경고부(130)중 발광 다이오드(D1)만이 외부로 노출될 수 있다. 따라서, 사용자는 배터리 팩(200)을 휴대폰 본체에 결합하여 사용하는 도중, 그 배터리 팩(200)이 과열되면 상기 팩 케이스(201)의 후면을 통해 반짝이는 발광 다이오드(D1)를 보고 그 배터리 팩(200)의 과열 상태를 인식할 수 있게 된다.
도 2b에 도시된 바와 같이 노트북 컴퓨터에 장착되는 배터리 팩(300) 역시 육면체 형태의 팩 케이스(301)로 감싸여져 있다. 상술한 바와 같이 팩 케이스(301)의 내부에는 배터리 셀(110), 온도 센서(120), 경고부(130), 보호회로(140), 제어부(150), 충방전 스위치(160) 및 센스 레지스터(170) 등이 내장되어 있다. 물론, 상기 구성 요소는 회로기판(도시되지 않음)에 형성되어 팩 케이스(301)의 내부에 장착될 수 있다. 또한, 상기 팩 케이스(301)의 일측에는 팩 양극 단자, 팩 음극 단자, 클럭 단자 및 데이터 단자를 포함하여 상기 노트북 컴퓨터 본체에 연결되는 커넥터(302)가 더 형성되어 있다. 또한, 상기 팩 케이스(301)의 일측에는 상기 노트북 컴퓨터 본체에 기구적으로 결합 및 고정되도록 일정 길이 돌출된 걸림쇠(303)가 더 형성되어 있다.
한편, 본 발명은 상기 팩 케이스(301)의 표면을 통하여 경고부(130)중 발광 다이오드(D1)가 외측으로 노출되어 있다. 따라서, 사용자는 배터리 팩(300)을 노트북 컴퓨터 본체에 결합하여 사용하는 도중, 그 배터리 팩(300)이 과열되면 상기 팩 케이스(301)를 통해 반짝이는 발광 다이오드(D1)를 보고 그 배터리 팩(300)의 과열 상태를 인식할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치(100)의 동작 수순을 도시한 플로우 챠트이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치(100)는 배터리 셀 온도 감지 단계(S1)와, 상기 감지된 온도가 기준 온도보다 큰지 판단하는 단계(S2)와, 경고 동작을 수행하는 단계(S3)를 포함하여 동작한다.
상기와 같은 구성에 의해서 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치(100)는 다음과 같이 작동된다.
이하에서는 배터리 과열 경고 방법에 관하여 주로 설명하며, 보호회로(140), 제어부(150), 충방전 스위치(160) 등의 동작에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
먼저 상기 배터리 셀 온도 감지 단계(S1)에서는, 제1충방전 경로(L1)에 연결되어 배터리 셀(110)로부터 전원을 공급받는 온도 센서(120)가 상기 배터리 셀(110)의 온도를 감지하게 된다. 이러한 온도 센서(120)는 상술한 바와 같이 제어부(150)를 통해서 클럭 신호를 입력받으며, 또한 저항(R1)을 통하여 접지되어 있다. 더불어, 상기 온도 센서(120)에는 저항(R2)과 발광 다이오드(D1)로 이루어진 경고부(130)가 연결되어 있다. 상술한 바와 같이 이러한 온도 센서(120)는 상기 배터리 셀(110)의 충전 또는 방전에 의해 증가하는 온도뿐만 아니라, 외부의 열기에 의해 증가하는 온도도 감지하게 된다.
상기 감지 온도가 기준 온도보다 높은지 판단하는 단계(S2)에서는, 상기 온도 센서(120)가 현재 감지한 배터리 셀(110)의 온도가 미리 설정된 기준 온도보다 높은지 판단한다. 여기서, 상기 기준 온도는 대략 70~90℃로 설정되어 있다. 상기 기준 온도가 70℃보다 낮을 경우에는 배터리 셀(110)이 정상 온도 범위임에도 불구하고 경고 신호를 출력할 수 있는 단점이 있고, 상기 기준 온도가 90℃보다 높을 경우에는 배터리 셀(110)이 과열 상태임에도 불구하고 경고 신호를 늦게 출력할 수 있는 단점이 있다.
마지막으로 상기 경고 동작 단계(S3)에서는, 상기 온도 센서(120)가 감지한 배터리 셀(110)의 온도가 기준 온도보다 높은 경우, 상기 온도 센서(120)가 경고부(130)에 소정 전기적 신호를 출력함으로써 상기 경고부(130)가 동작하도록 한다. 즉, 상기 온도 센서(120)가 AL1 단자를 통하여 저항(R2) 및 발광 다이오드(D1)로 이루어진 경고부(130)에 소정 전기적 신호를 출력함으로써, 상기 발광 다이오드(D1)가 소정 빛을 발하도록 한다. 물론, 이러한 발광 다이오드(D1)는 상술한 바와 같이 배터리 팩(200)의 팩 케이스(201)를 통해 외측으로 노출되어 있음으로써, 사용자는 쉽게 상기 배터리 과열 경고 상태를 인식할 수 있게 된다.
더불어, 이러한 경고 동작 단계에서는 상기 온도 센서(120)는 감지된 온도 범위에 따라 상기 경고부(130)중 발광 다이오드(D1)를 통해 깜박이는 속도를 다르게 할 수도 있다. 예를 들면, 감지된 온도 범위가 70~90℃ 이면 상기 발광 다이오드(D1)가 1분에 60회 깜박이게 하고, 감지된 온도 범위가 90~100℃ 이면 상기 발광 다이오드(D1)가 1분에 70회 깜박이게 하며, 감지된 온도 범위가 100~110℃이면 상기 발광 다이오드(D1)가 1분에 80회 깜박이게 할 수 있다. 즉, 본 발명은 감지된 온도 범위에 따라 서로 다른 횟수로 발광 다이오드(D1)가 깜박이게 함으로써, 사용자에게 배터리 과열 경고를 수행하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 발광 다이오드(D1) 대신 도시되지 않은 사운드부를 장착함으로써, 사운드 형태로 배터리 과열 경고 상태를 경고할 수도 있다. 예를 들면, 상기 온도 센서의 AL1 단자에 사운드 칩(sound chip)을 연결하고, 상기 사운드 칩에 스피커를 연결하며, 상기 스피커는 다시 온도 센서의 AL2 단자에 연결함으로써, 배터리의 과열시 일정한 사운드 형태로 사용자에게 과열 경고를 할 수도 있을 것이다. 물론, 그 사운드 형태도 배터리의 온도 범위에 따라 서로 다르게 할 수 있음은 당연하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치는 전자 장치의 사용중 경고부의 동작(시각적 경고 또는 청각적 경고)에 따라, 배터리의 과열 상태를 바로 파악할 수 있게 된다. 물론, 이에 따라 사용자는 전자 장치의 사용을 정지하거나, 충전을 정지하거나 또는 열기가 있는 장소로부터 회피하여 배터리 팩의 위험 상황을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 제어부 등에 별도의 로직(logic) 또는 알고리즘(algorithm)을 기억시킬 필요없이, 충방전 경로에 온도 센서 및 경고부 등을 연결하는 구성에 의해 배터리 팩의 과열 상태를 쉽게 확인할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 배터리 과열 경고 장치를 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 실시 가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 배터리 셀과,
    상기 배터리 셀에 연결되어 전원을 공급받는 동시에 상기 배터리 셀의 온도를 감지하여, 상기 배터리 셀의 온도가 기준 온도보다 높을 경우 전기적 신호를 출력하는 온도 센서와,
    상기 온도 센서로부터 출력되는 전기적 신호에 의해 배터리 셀의 과열 경고 신호를 출력하는 경고부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서의 기준 온도는 70~90℃인 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 셀의 양극에는 제1충방전 경로를 통하여 팩 양극 단자가 연결되고, 상기 배터리 셀의 음극에는 제2충방전 경로를 통하여 팩 음극 단자가 연결되며, 상기 온도 센서는 상기 제1충방전 경로에 연결되어 전원을 공급받음을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 온도 센서는 저항을 통하여 접지된 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 경고부는 상기 온도 센서의 일단에 연결된 저항과, 상기 저항에 일측이 연결되고 타측은 상기 온도 센서의 타단에 연결되어 소정 빛을 발산하는 발광 다이오드를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 셀에는 상기 배터리 셀의 전압 및 전류를 감지하여 배터리 잔량을 계산하고, 상기 배터리 셀의 과충전 및 과방전을 방지하는 동시에, 상기 온도 센서에 클럭 신호를 공급하는 제어부가 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 배터리 셀과 제어부 사이에는 상기 배터리 셀의 전압을 감지하여 상기 제어부로 출력하는 동시에, 상기 배터리 셀의 과충전 또는 과방전시 상기 제어부의 제어 신호에 의해 충방전 경로를 차단하는 보호회로가 더 연결된 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 충방전 경로에는 충전 스위치 및 방전 스위치가 직렬로 연결되고, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치는 상기 보호회로에 의해 턴온 또는 턴오프됨을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치는 P채널 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 제어부에는 충방전 경로에 설치되어 전류를 감지하고, 상기 감지된 전류 정보를 상기 제어부에 출력하는 센스 레지스터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 배터리 셀 및 온도 센서는 팩 케이스로 감싸여지고, 상기 경고부는 상기 팩 케이스의 외측으로 노출된 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 배터리 셀 및 온도 센서는 팩 케이스로 감싸여지고, 상기 경고부중 발광 다이오드는 상기 팩 케이스의 외측으로 노출된 것을 특징으로 하는 배터리 과열 경고 장치.
KR1020060103433A 2006-10-24 2006-10-24 배터리 과열 경고 장치 KR20080036773A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060103433A KR20080036773A (ko) 2006-10-24 2006-10-24 배터리 과열 경고 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060103433A KR20080036773A (ko) 2006-10-24 2006-10-24 배터리 과열 경고 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080036773A true KR20080036773A (ko) 2008-04-29

Family

ID=39575030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060103433A KR20080036773A (ko) 2006-10-24 2006-10-24 배터리 과열 경고 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080036773A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100923449B1 (ko) * 2009-04-24 2009-10-27 배트로닉스(주) 온도감지장치를 가지는 축전지팩
CN110635182A (zh) * 2019-09-06 2019-12-31 Oppo广东移动通信有限公司 电池热失控的预警方法和装置、电子设备、存储介质

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100923449B1 (ko) * 2009-04-24 2009-10-27 배트로닉스(주) 온도감지장치를 가지는 축전지팩
CN110635182A (zh) * 2019-09-06 2019-12-31 Oppo广东移动通信有限公司 电池热失控的预警方法和装置、电子设备、存储介质
CN110635182B (zh) * 2019-09-06 2021-08-17 Oppo广东移动通信有限公司 电池热失控的预警方法和装置、电子设备、存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100751844B1 (ko) 배터리 동작 장치를 위한 장치 보호를 제공하는 방법 및 장치
KR101097248B1 (ko) 배터리 팩 보호회로, 배터리 팩 보호방법, 및 전기 자전거
KR100614393B1 (ko) 발열시 알람이 작동하는 배터리 팩
KR102028170B1 (ko) 셀 밸런싱 회로 및 이를 구비한 배터리 팩
US6002240A (en) Self heating of batteries at low temperatures
US8854007B2 (en) Protection circuit for battery pack
CN106329012B (zh) 电池组和包括电池组的电动车辆
US8723479B2 (en) Battery pack, charger, and charging system that protects rechargeable batteries against a malfunctioning protection circuit
KR100965743B1 (ko) 이차전지 전류차단방법 및 이를 이용한 배터리 팩
US9627920B2 (en) Battery pack and charging method thereof
KR101442188B1 (ko) 배터리 팩 과열 경고 장치 및 방법
KR101264428B1 (ko) 배터리 팩
WO2014180243A1 (zh) 一种移动终端
US20090317699A1 (en) Battery overheating protection device and electronic device having same
US10124693B2 (en) Battery pack and electric vehicle including the same
JP2008021417A (ja) 電池パックおよび検出方法
US7605565B2 (en) Battery pack with protection circuit
JP2009133676A (ja) 電池パックおよび充放電方法
KR102332335B1 (ko) 배터리 팩
KR20080036773A (ko) 배터리 과열 경고 장치
KR20180081014A (ko) 배터리 팩 및 배터리 팩의 보호 방법
KR100553525B1 (ko) 배터리 보호회로
KR100624945B1 (ko) 온도 과상승을 방지할 수 있는 배터리 팩 및 그 방법
KR100739463B1 (ko) 온도 보호기능을 구비한 배터리 보호회로
KR20170006963A (ko) 배터리 보호 회로 장치

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination