KR20080099469A - 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것으로, 배터리 팩 또는 전자기기의 일측에 배터리 팩을 장착하는 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 구비하여, 전자기기의 내부 온도의 변화에 따라 배터리 팩의 충, 방전 제어를 가능하게 하여 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것이다.
본 발명은 배터리부, 상기 배터리부와 연결되는 보호회로모듈, 배터리 팩을 수용하는 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서 및 배터리 팩을 수용하는 전자기기와 연결하기 위한 양극 단자 및 음극 단자를 구비하는 배터리 팩을 특징으로 한다.
본 발명은 배터리 팩, 복수개의 단자를 구비하며, 상기 배터리 팩을 수용하기 위한 배터리 팩 수용부 및 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서를 구비하는 전자기기를 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 배터리 팩, 제1 입출력 단자를 포함한 복수개의 단자를 구비하며, 상기 배터리 팩을 수용하기 위한 배터리 팩 수용부, 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서 및 상기 제1 입출력 단자와 상기 제1 온도 센서에 연결되며, 상기 제1 온도 센서에 의해 감지되는 전자기기의 내부 온도를 입력받는 제1 컨트롤러를 구비하는 전자기기를 특징으로 한다.
따라서, 전자기기의 내부 온도의 상승에 의한 배터리 팩의 손상 및 성능 저 하를 방지할 수 있으며, 배터리 팩의 발화, 발열 등의 안전 사고를 예방할 수 있으므로 배터리 팩 및 전자기기의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
배터리 팩, 전자기기, 안전성, 외부 온도, 온도 센서

Description

배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기{Battery pack and electronic device}
도1은 종래의 배터리 팩이 구비된 전자기기의 구성의 일예를 나타내는 회로도이다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩을 구비하는 전자기기의 구성을 나타내는 회로도이다.
도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩을 구비하는 전자기기의 구성을 나타내는 회로도이다.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩을 구비하는 전자기기의 구성을 나타내는 회로도이다.
[주요 도면부호에 대한 설명]
100, 100′, 100″: 배터리 팩 110 : 배터리부
120 : 보호회로모듈 121 : 보호회로 제어부
123 : 방전용 스위칭 소자 125 : 충전용 스위칭 소자
127 : 제2 온도 센서 Rr : 역전류 방지 저항
B+ : 배터리 양극 단자 B- : 배터리 음극 단자
129 : 제1 컨트롤러 P+ : 장치 양극 단자
P- : 장치 음극 단자
130, 220′, 220″: 제1 온도 센서
200, 200′, 200″: 전자기기
210, 210′, 210″: 배터리 팩 수용부
본 발명은 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것으로, 배터리 팩 또는 전자기기의 일측에 배터리 팩을 장착하는 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 구비하여, 전자기기의 내부 온도의 변화에 따라 배터리 팩의 충, 방전 제어를 가능하게 하여 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기에 관한 것이다.
최근 전자기기의 소형화 및 경량화가 급속하게 진전됨에 따라서 이들의 구동 전원으로서 사용되는 배터리의 소형화 및 고용량화에 대한 필요성이 증대되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로서, 전자기기의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중 량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속하게 신장되고 있는 추세이다.
하지만, 리튬 이차 전지는 4.5V 이상 충전되면, 전지 내부의 전해액이 분해되어 기체를 형성하게 되어 불안정한 상태가 된다. 형성된 기체는 전지 내부압력을 증가시키게 되고 이는 전해액의 누출을 수반할 수 있다. 또한, 전지를 일정 전압 이하로 방전하게 되면 음극의 집전체인 구리가 전해액 내부로 용해되기 시작하여 전지의 성능이 저하되는 문제점을 지니고 있다.
또한, 배터리의 화학적 특성상 과충전, 과방전, 단자 간의 쇼트 등에 의한 과전류 상황에서 발화·파열·폭발에 의해 화재가 발생할 위험이 크다.
따라서, 일반적으로 이차 전지는 베어 셀과 함께 보호회로모듈을 구비하여 이루어지는 전지 셀을 하나 또는 복수개를 구비하여 케이스 또는 포장재를 이용하여 외면을 강화시킨 배터리 팩 형태로 전자기기에 체결되어 사용된다.
통상적으로 휴대용 전자기기에는 하나의 전지 셀이 배터리 팩을 형성하여 사용되며, 전기 자동차와 같은 제품은 복수개의 베어 셀 또는 전지 셀을 연결하여 하나의 팩을 형성하여 사용한다.
이차 전지에서 베어 셀의 대부분은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체를 통상 철재, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 캔에 수납하고, 캔을 캡 조립체로 마감한 뒤, 캔 내부에 전해액을 주입하고 밀봉함으로써 형성된다.
보호회로모듈은 이차 전지의 과충전, 과방전, 과전류 등에 의해 발생하는 안전사고를 예방하여 안전성과 신뢰성을 확보하기 위한 것으로, 베어 셀의 외측에 위 치하여 베어 셀의 전극 단자와 전기적으로 접속되는 보호회로가 구비되는 인쇄회로기판, 인쇄회로기판과 전극 단자를 연결하기 위한 접속 단자, 보호회로와 접속 단자가 구비되는 반대면에 위치하여 외부기기와 접속되는 전원 단자, 접지 단자 및 외부 입출력 단자 등을 포함하여 이루어진다.
도1은 종래의 배터리 팩이 구비된 전자기기의 구성의 일예를 나타내는 회로도로서, 배터리 팩(10)은 부하(40)와 연결되며, 부하(40)가 충전기 등의 충전용 전자기기와 연결되면 충전을 실시하고, 배터리 팩을 구동 전원으로 사용하는 전자기기와 연결되면 방전을 실시한다.
배터리 팩(10)은 하나 또는 복수개의 베어 셀을 구비하는 배터리부(20)와 보호회로모듈(30)로 이루어지며, 보호회로모듈(30)은 전원단(VDD), 접지단(VSS), 과방전 및 과전류 차단신호를 출력하기 위한 방전 차단신호 출력단(DO), 과충전 차단신호를 출력하기 위한 충전 차단신호 출력단(CO), 과전류 감지단(VM)을 통해 과전류가 감지되면 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 보호회로 제어부(31)를 구비한다.
또한, 보호회로모듈(30)은 보호회로 제어부(31)의 과방전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 방전을 차단하기 위한 방전용 스위칭 소자인 제1 FET(33), 과충전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 충전을 차단하기 위한 충전용 스위칭 소자인 제2 FET(35), 배터리(20)와 보호회로 제어부(31) 사이에 연결되어 과전류 및 쇼트를 방지하기 위한 PTC(37)를 구비한다.
이와 같이 구성된 종래 기술은 과전류나 과충전을 차단할 수 있으며, 배터리 내의 발열 등에 의해 배터리의 온도가 상승하여 배터리가 폭발하는 등의 문제를 해결할 수 있었으나, 배터리가 전자기기에 결합되어 충·방전이 이루어지는 경우 전자기기의 계속적인 사용에 따른 전자기기의 발열 등에 의해 상승되는 온도에 의해 배터리에 발생되는 문제점을 해결할 수 없는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 배터리 팩 또는 전자기기의 일측에 배터리 팩을 장착하는 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 구비하여, 전자기기의 내부 온도의 변화에 따라 배터리 팩의 충, 방전 제어를 가능하게 하여 안전성을 향상시킬 수 있는 배터리 팩을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 배터리 팩을 구비하는 전자기기를 제공하는 것이다.
본 발명을 위한 배터리 팩은 배터리부, 상기 배터리부와 연결되는 보호회로모듈, 배터리 팩을 수용하는 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서, 배터리 팩을 수용하는 전자기기와 연결하기 위한 양극 단자 및 음극 단자를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 위한 전자기기는 배터리 팩, 복수개의 단자를 구비하며, 상기 배 터리 팩을 수용하기 위한 배터리 팩 수용부 및 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 위한 전자기기는 배터리 팩, 제1 입출력 단자를 포함한 복수개의 단자를 구비하며, 상기 배터리 팩을 수용하기 위한 배터리 팩 수용부, 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서 및 상기 제1 입출력 단자와 상기 제1 온도 센서에 연결되며, 상기 제1 온도 센서에 의해 감지되는 전자기기의 내부 온도를 입력받는 제1 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩을 구비하는 전자기기의 구성을 나타내는 회로도로서, 크게 배터리 팩(100)과 배터리 팩(100)을 구비하는 전자기기(200)로 구성된다. 전자기기(200)의 일측에는 배터리 팩(100)과 전기적으로 연결하기 위한 장치 양극 단자(P+) 및 장치 음극 단자(P-)를 구비하며, 배터리 팩(100)을 수용하기 위한 배터리 팩 수용부(210)가 형성된다.
배터리 팩(100)은 양극판, 음극판 및 세퍼레이터로 이루어지는 전극 조립체와 전극 조립체를 수용하며 상단에 개구부를 형성하는 캔 및 캔의 개구부에 구비되어 캔을 밀봉하는 캡 조립체를 구비하는 베어 셀을 하나 또는 복수개 구비하는 배 터리부(110) 및 배터리부(110)와 전기적으로 연결되어 과충전, 과방전, 과전류 등의 이상 동작을 감지하고 제어하여 배터리 팩(100)을 보호하는 보호회로모듈(120)을 구비한다.
또한, 배터리 팩(100)은 전자기기(200)의 단자(P+, P-)와 연결하기 위한 배터리 양극 단자(B+) 및 배터리 음극 단자(B-)를 구비하며, 배터리 팩(100)의 외부에 배터리 팩(100)이 수용되는 전자기기(200)의 내부 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서(130)를 구비한다.
보호회로모듈(120)은 전원단(VDD), 접지단(VSS), 과방전 및 과전류 차단신호를 출력하기 위한 방전 차단신호 출력단(DO), 과충전 차단신호를 출력하기 위한 충전 차단신호 출력단(CO), 과전류 감지단(VM)을 통해 과전류가 감지되면 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하며, 감지되는 온도가 배터리 팩에 악영향을 미칠 수 있는 과온도를 초과하지 않도록 차단값이 내부에 설정되어 있어, 제1 온도 센서(130)와 연결되는 과온도 감지단(TM)을 통해 차단값 이상의 온도가 감지되면 충전 및 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 보호회로 제어부(121)를 구비한다.
또한, 보호회로모듈(120)은 보호회로 제어부(121)의 과방전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 방전을 차단하기 위한 방전용 스위칭 소자인 제1 FET(Field effect transistor: 전계 효과 트랜지스터)(123), 과충전 차단신호에 따라 동작하여 배터리의 충전을 차단하기 위한 충전용 스위칭 소자인 제2 FET(125), 배터리부(110)와 보호회로 제어부(121) 사이에 연결되어 배터리부(110)의 온도를 감지하 기 위한 제2 온도 센서(127) 및 보호회로모듈(120)에 역전원이 걸렸을 경우 보호회로 제어부(121)로의 역전류를 방지하기 위한 저항(Rr)을 구비한다.
보호회로 제어부(121)는 배터리 팩에 악영향을 미칠 수 있는 과온도 차단값이 설계시 설정되며, 배터리 팩을 구비하는 전자기기의 온도가 80℃ 이상이 되면 배터리의 성능 저하를 일으키기 때문에 전자기기의 내부 온도를 감지하는 제1 온도 센서(130)를 통해 감지되는 온도가 80℃ 미만이면 충, 방전이 가능하도록 제어 신호를 출력하여 방전용 스위칭 소자인 제1 FET(123) 또는 충전용 스위칭 소자인 제2 FET(125)를 온시키고, 온도가 80℃ 이상이면 충, 방전을 차단하기 위한 제어 신호를 출력하여 제1 FET(123) 또는 제2 FET(135)를 오프시킨다.
물론, 과온도 차단값은 본 발명에서 제시된 80℃ 이외에도 배터리 팩, 및 배터리 팩이 수용되는 전자기기에 따라서 다양한 온도로의 설정이 가능하다.
방전용 스위칭 소자인 제1 FET(123) 및 충전용 스위칭 소자인 제2 FET(125)는 N-MOS 트랜지스터 또는 P-MOS 트랜지스터로 형성될 수 있으며, N-MOS 트랜지스터로 형성될 경우에는 배터리 팩의 음극 단자(B-)와 배터리부(110) 사이에 구비되도록 하고, P-MOS 트랜지스터로 형성되는 경우에는 배터리 팩의 양극 단자(B+)와 배터리부(110) 사이에 구비되도록 한다.
또한, 제1 FET 및 제2 FET(123, 125) 각각의 소스 단자와 드레인 단자에 병렬로 기생 다이오드를 구비하여 제1 FET 또는 제2 FET 중 어느 하나가 오프가 되는 충전 또는 방전시에 전원이 기생 다이오드를 통해 흘러갈 수 있도록 한다.
제1 온도 센서(130)는 배터리 팩(100)의 외부에 구비되며, 보호회로 제어 부(121)의 과온도 감지단(TM) 및 배터리 팩(100)의 음극 단자(B-)와 연결된다.
제1 온도 센서(130)가 구비되는 형태나 위치 등은 본 발명에 한정되지 않으며, 배터리 팩(100) 외측에 구비되어 배터리 팩(100)을 수용하는 전자기기(200)의 내부 온도를 감지할 수 있는 구조이면 다양한 실시 예로의 변형이 가능하기는 하지만, 제1 온도 센서(130)가 배터리 팩(100)과 밀착되면 배터리 팩(100)의 온도에도 영향을 받게 되므로, 가능한 한 배터리 팩(100)의 온도에 영향을 받지 않는 구조이거나 받더라도 적게 받는 구조인 것이 바람직하다.
일 예로 배터리 팩에 외부 케이스를 구비하여, 외부 케이스의 일부분, 가능한 전자기기의 내부 온도를 감지하기에 용이한 부분에 홀을 형성하여 홀에 제1 온도 센서를 구비시키는 것도 가능할 것이다. 이때, 단열재를 케이스와 제1 온도 센서(130) 사이에 구비시켜 제1 온도 센서(130)가 케이스 내부의 온도에 영향을 받지 않도록 하는 것이 바람직하다.
제1 온도 센서(130)는 주변 온도의 변화를 전기저항, 전압 또는 전류의 변화로 바꾸어주는 소자이면 모두 가능하며, 본 실시 예의 제2 온도 센서(130)는 주변 온도가 올라가면 저항이 증가하는 정특성 서미스터(Positive Temperature coefficient thermistor, 이하 'PTC'라 함.)를 사용하는 것이 바람직하다.
제1 및 제2 온도 센서(130, 127)에 의한 보호회로모듈(120)의 방전 동작을 제어하는 방법을 도시한 도3의 순서도를 참조하면, 과온도 차단값이 80℃으로 설정되어 있으며, 배터리 팩이 전자기기에 결합되어 전원을 공급하기 위해 방전을 실시하는 경우, 과온도 감지단(TM)을 통해 인가되는 제2 온도 센서에 의해서 감지되는 온도(TH2)가 80℃ 이상이면, 보호회로 제어부는 이를 확인하고 방전 차단신호를 출력하여 방전용 스위칭 소자인 제1 FET를 오프시킨다.
만약, 제1 온도 센서에 의해서 감지되는 온도(TH2)가 80℃ 미만이면, 배터리부의 온도를 감지하는 제2 온도 센서에 의해서 감지되는 온도(TH1)가 -20℃ 와 60℃ 사이이면 방전 스위칭 소자인 제1 FET를 온시키고, 제2 온도 센서에 의해서 감지되는 온도(TH1)가 -20℃ 와 60℃ 사이 이외의 온도이면 방전 스위칭 소자인 제1 FET를 오프시킨다.
방전하는 경우를 나타낸 상기 도3의 순서도를 참조하면, 충전을 제어하는 경우의 방법도 쉽게 이해할 수 있을 것이므로, 별도의 순서도는 도시하지 않았으며, 상기 순서도의 기준 온도는 배터리 팩이 적용되는 전자기기에 따라 다양한 설정이 가능하다.
일반적으로, 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리의 적정 방전 온도는 -20℃ ~ 60℃이며, 적정 충전 온도는 0℃ ~ 45℃로서, 상기 제2 온도 센서에 의해 감지되는 온도(TH1)가 상기 적정 방전 온도 및 상기 충전 온도 범위를 벗어날 경우 배터리의 성능 저하가 발생되기 때문에 적정 온도 범위 내에서 충, 방전이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩을 구비하는 전자기기의 구성을 나타내는 회로도로서, 크게 배터리 팩(100´)과 배터리 팩(100´)을 구비하는 전자기기(200´)로 구성된다.
도4의 배터리 팩(100´)의 구성 요소(110, 120, 121, 123, 125, 127, B+, B-, Rr)의 구성 및 동작은 도2의 배터리 팩(100)의 동일한 도면 부호를 갖는 구성 요소와 동일한 구성을 갖으며, 동일한 동작을 수행하므로, 도2를 참조하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
다만, 배터리 팩(100´)에는 도2의 배터리 팩(100)이 제1 온도 센서(130)를 구비하는 것과는 달리, 배터리 팩(100´) 외부로 돌출되어 전자기기(200´)와 연결하기 위한 단자(TH1, TH2)가 구비된다.
상기 단자(TH1, TH2)는 전자기기(200´)에 구비되는 제1 온도 센서(220)와 직접 연결되거나, 제1 온도 센서(220)에 단자(TS1, TS2)가 구비되어 있는 경우에는 이들 단자(TS1, TS2)와 연결되어 제1 온도 센서(220)와 배터리 팩(100′)을 연결하는 역할을 한다.
이때, 상기 단자 중 하나(TH1)는 보호회로 제어부(121)의 과온도 감지단(TM)과 연결되고, 다른 하나(TH2)는 배터리 팩(100´)의 음극 단자(B-)와 연결된다.
전자기기(200´)는 배터리 팩(100´)을 수용하기 위한 배터리 팩 수용부(210)를 구비하여 배터리 팩(100´)을 수용하며, 배터리 팩(100´)의 양극 단자(B+)는 전자기기(200´)의 양극 단자(P+)와 연결되고, 배터리 팩(100´)의 음극 단자(B-)는 전자기기(200´)의 음극 단자(P-)와 연결된다.
배터리 팩 수용부(210)의 일면에는 전자기기(200´)의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서(220)가 구비되며, 제1 온도 센서(220)가 직접 배터리 팩(100´)의 단자(TH1, TH2)와 연결될 수 있다.
또한, 제1 온도 센서(220)가 배터리 팩 수용부(210) 내에 구비되어 있으나, 배터리 팩(100′)의 단자(TH1, TH2)와 연결되기 어려운 구조를 갖는다거나 전자기기(200´)의 본체에 구비되는 등 직접 배터리 팩(100´)의 단자(TH1, TH2)와 연결하기 어려운 경우에는 배터리 팩(100´)의 단자(TH1, TH2)와 연결하기 위한 제1 온도 센서(220)와 연결되는 단자(TS1, TS2)를 구비하여 제1 온도 센서(220)에 의해 감지되는 전자기기(200´)의 내부 온도를 배터리 팩(100´)에 전달할 수 있다.
따라서, 배터리 팩(100´)의 보호회로 제어부(121)와 제1 온도 센서(220)를 연결하기 위한 경로가 형성되며, 제1 온도 센서(220)에 의해 감지되는 전자기기(200´)의 내부 온도의 변화를 과온도 감지단(TM)을 통해 인가받아 보호회로 제어부(121)는 방전용 스위칭 소자인 제1 FET(123) 또는 충전용 스위칭 소자인 제2 FET(125)를 제어한다.
제1 온도 센서(220)는 주변 온도의 변화를 전기저항, 전압 또는 전류의 변화로 바꾸어주는 소자이면 모두 가능하며, 본 실시 예의 제1 온도 센서(220)는 주변 온도가 올라가면 저항이 증가하는 정특성 서미스터(Positive Temperature coefficient thermistor, 이하 'PTC'라 함.)를 사용하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리의 적정 방전 온도는 -20℃ ~ 60℃이며, 적정 충전 온도는 0℃ ~ 45℃로서, 제2 온도 센서에 의해 감지되는 온도(TH1)가 적정 방전 온도 및 충전 온도 범위를 벗어날 경우 배터리의 성능 저하가 발생되기 때문에 적정 온도 범위 내에서 충, 방전이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
보호회로모듈(120)의 충전 또는 방전 동작을 제어하는 방법은 상기 도2 및 도3을 통한 상세한 설명을 참조하면 쉽게 이해될 수 있을 것이고, 본 실시 예에서는 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩을 구비하는 전자기기의 구성을 나타내는 회로도로서, 크게 배터리 팩(100″)과 배터리 팩(100″)을 구비하는 전자기기(200″)로 구성된다.
도5의 배터리 팩(100″)의 구성 요소(110, 120, 121, 123, 125, 127, B+, B-, Rr)의 구성 및 동작은 도2의 배터리 팩(100)의 동일한 도면 부호를 갖는 구성 요소와 동일한 구성을 갖으며, 동일한 동작을 수행하므로, 도2를 참조하면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
다만, 배터리 팩(100″)의 보호회로모듈(120)에 전류, 전압, 온도 등의 배터리의 운용에 필요한 신호를 검출하고 이들을 운용하기 위한 제2 컨트롤러(129)가 구비되며, 제2 컨트롤러(129)와 전자기기(200″)를 연결하기 위한 입출력 단자(IOB)가 배터리 팩(100″)의 외측에 구비된다.
전자기기(200″)는 복수개의 단자를 구비하는 배터리 팩 수용부(210″)를 구비하며, 이들 중 한 단자(P+)는 배터리 팩(100″)의 양극 단자(B+)와 연결되고, 다른 하나(P-)는 배터리 팩(100″)의 음극 단자(B-)와 연결되고, 또 다른 하나(IOP)는 배터리 팩(100″)의 입출력 단자(IOB)와 연결된다.
전자기기(200″)의 본체에는 배터리 팩(100″)의 제2 컨트롤러(129)와 상호 통신하는 제1 컨트롤러(230) 및 본체의 내부 온도를 감지하는 제1 온도 센서(220″)를 구비하고 있으며, 제1 온도 센서(220″)는 제1 컨트롤러(230)와 연결되어, 제1 온도 센서(220″)에 의해 감지되는 전자기기(200″)의 내부 온도의 정보가 제1 컨트롤러(230)에 입력된다.
배터리 팩(100″)의 제2 컨트롤러(129)와 전자기기(200″)의 제1 컨트롤러(230)는 배터리 팩(100″)과 전자기기(200″)가 결합하는 경우, 배터리 팩(100″)에 구비되는 입출력 단자(IOB)와 전자기기(200″)에 구비되는 입출력 단자(IOP)가 서로 접촉되며, 제1 컨트롤러(230)는 제1 온도 센서(220″)에 의해 감지되는 전자기기(200″)의 내부 온도를 제2 컨트롤러(129)에 전송한다.
물론, 제2 컨트롤러(129)와 제1 컨트롤러(230) 사이에 전송되는 데이터는 제1 온도 센서(200″)에 의해 감지된 전자기기(200″)의 내부 온도 이외에도 다양한 정보를 포함하여 전송될 수 있다.
제2 컨트롤러(129)와 보호회로 제어부(121)는 상호 통신을 통하여 전류, 전압, 온도 등의 배터리의 운용에 필요한 신호를 검출 및 제어하게 되므로, 이때 제2 컨트롤러(129)는 제1 컨트롤러(230)로부터 전송된 제1 온도 센서(220″)에 의해 감지된 전자기기(200″)의 내부 온도를 보호회로 제어부(121)의 과온도 감지단(TM)에 전송하며, 보호회로 제어부(121)는 전송받은 전자기기(200″)의 내부 온도의 변화에 따라 방전용 스위칭 소자인 제1 FET(123) 또는 충전용 스위칭 소자인 제2 FET(125)를 제어한다.
제1 온도 센서(220)는 주변 온도의 변화를 전기저항, 전압 또는 전류의 변화로 바꾸어주는 소자이면 모두 가능하다.
일반적으로, 리튬 이온 배터리 또는 리튬 폴리머 배터리의 적정 방전 온도는 -20℃ ~ 60℃이며, 적정 충전 온도는 0℃ ~ 45℃로서, 제2 온도 센서에 의해 감지되는 온도(TH1)가 적정 방전 온도 및 충전 온도 범위를 벗어날 경우 배터리의 성능 저하가 발생되기 때문에 적정 온도 범위 내에서 충, 방전이 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
보호회로모듈(120)의 충전 또는 방전 동작을 제어하는 방법은 상기 도2 및 도3을 통한 상세한 설명을 참조하면 쉽게 이해될 수 있을 것이고, 본 실시 예에서는 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
상기에서와 같이 본 발명을 제1 내지 제3 실시 예를 통하여 상세히 기술하고 있으나, 본 발명이 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
배터리 팩 내부에는 베어 셀 또는 배터리 팩의 내부 온도를 감지하기 위한 온도 센서 및 다양한 기능의 회로들이 구비될 수 있으며, 그 위치 또한 다양한 실시 예로의 변화가 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실시 예 역시 다양하게 도시될 수 있으나, 그 다양한 실시 예를 모두 기술할 수 없으며, 다만 배터리 팩을 결합하여 충전 또는 방전을 하는 전자기기에 있어서, 전자기기의 내부 온도의 변화에 따라 배터리 팩의 충전 또는 방전을 제어할 수 있는 구성이면 본 발명에 포함된다고 할 수 있을 것이다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 도시하고 있으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 상기에 설명한 바와 같이 배터리 팩을 구비하는 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 배터리 팩 또는 전자기기에 구비시킴으로써, 전자기기의 내부 온도의 상승에 의한 배터리 팩의 손상 및 성능 저하를 방지할 수 있으며, 배터리 팩의 발화, 발열 등의 안전 사고를 예방할 수 있으므로 배터리 팩 또는 전자기기의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. 배터리부;
    상기 배터리부와 연결되는 보호회로모듈;
    배터리 팩을 수용하는 전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서; 및
    배터리 팩을 수용하는 전자기기와 연결하기 위한 양극 단자 및 음극 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호회로모듈은
    보호회로 제어부;
    상기 보호회로 제어부의 과방전 차단신호에 응답하여 동작하는 방전용 스위칭 소자;
    상기 보호회로 제어부의 과충전 차단신호에 응답하여 동작하는 충전용 스위칭 소자; 및
    상기 배터리부의 온도를 감지하는 제2 온도 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 보호회로 제어부는
    과온도 차단값이 설정되어 있으며, 상기 제1 온도와 연결되는 과온도 감지단 을 구비하여, 상기 과온도 감지단을 통해 과온도 차단값 이상의 온도가 감지되면 충전 또는 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 과온도 차단값은 80℃인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 온도 센서는
    상기 보호회로 제어부의 상기 과온도 감지단과 상기 배터리 팩의 상기 음극 단자 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 온도 센서는
    정특성 서미스터(PTC)를 사용하는 하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  7. 배터리 팩;
    복수개의 단자를 구비하며, 상기 배터리 팩을 수용하기 위한 배터리 팩 수용부; 및
    전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 배터리 팩은
    배터리부;
    상기 배터리부와 연결되는 보호회로모듈; 및
    배터리 팩을 수용하는 전자기기와 연결하기 위한 복수개의 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 복수개의 단자는
    양극 단자, 음극 단자 및 상기 제1 온도 센서와 연결하기 위한 단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 보호회로모듈은
    보호회로 제어부;
    상기 보호회로 제어부의 과방전 차단신호에 응답하여 동작하는 방전용 스위칭 소자;
    상기 보호회로 제어부의 과충전 차단신호에 응답하여 동작하는 충전용 스위칭 소자; 및
    상기 배터리부의 온도를 감지하는 제2 온도 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 보호회로 제어부는
    과온도 차단값이 설정되어 있으며, 상기 제1 온도 센서와 연결되는 과온도 감지단을 구비하여, 상기 과온도 감지단을 통해 과온도 차단값 이상의 온도가 감지되면 충전 또는 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 과온도 차단값은 80℃인 것을 특징으로 하는 전자기기.
  13. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 온도 센서는
    상기 배터리 팩 수용부에 구비되어 상기 배터리 팩의 단자와 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 온도 센서는
    상기 제1 온도 센서에 단자를 구비하여 상기 배터리 팩의 단자와 연결되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  15. 배터리 팩;
    제1 입출력 단자를 포함한 복수개의 단자를 구비하며, 상기 배터리 팩을 수용하기 위한 배터리 팩 수용부;
    전자기기의 내부 온도를 감지하기 위한 제1 온도 센서; 및
    상기 제1 입출력 단자와 상기 제1 온도 센서에 연결되며, 상기 제1 온도 센서에 의해 감지되는 전자기기의 내부 온도를 입력받는 제1 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 배터리 팩은
    배터리부;
    상기 배터리부와 연결되는 보호회로모듈; 및
    배터리 팩을 수용하는 전자기기와 연결하기 위한 제2 입출력 단자를 포함하는 복수개의 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 보호회로모듈은
    보호회로 제어부;
    상기 보호회로 제어부의 과방전 차단신호에 응답하여 동작하는 방전용 스위칭 소자;
    상기 보호회로 제어부의 과충전 차단신호에 응답하여 동작하는 충전용 스위칭 소자;
    상기 배터리부의 온도를 감지하는 제2 온도 센서; 및
    상기 보호회로 제어부 및 상기 제2 입출력 단자와 연결되는 제2 컨트롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 보호회로 제어부는
    과온도 차단값이 설정되어 있으며, 상기 제2 컨트롤러와 연결되는 과온도 감지단을 구비하여, 상기 과온도 감지단을 통해 과온도 차단값 이상의 온도가 감지되면 충전 또는 방전을 차단하기 위한 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 과온도 차단값은 80℃인 것을 특징으로 하는 전자기기.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 전자기기는
    상기 제1 온도 센서에 의해 감지되는 전자기기의 내부 온도를 상기 제1 컨트롤러, 상기 제1 입출력 단자, 상기 제2 입출력 단자, 상기 제2 컨트롤러를 통해 상기 보호회로 제어부에 인가하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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