KR20090022293A - 배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩 - Google Patents

배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩에 관한 것으로, 배터리 팩의 대전류 경로 상에 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 전기적으로 연결시켜, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 따라 상기 대전류 경로 상에 흐르는 전류를 제어함으로써, 상기 배터리 팩의 온도 변화에 따른 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있는 배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩에 관한 것이다.
본 발명의 배터리 팩의 보호회로는 상기 배터리 팩의 대전류 경로 상에 위치하는 충방전 제어부; 상기 배터리 팩의 충전 상태에 따라 상기 충방전 제어부를 제어하는 1차 보호회로; 상기 배터리 팩의 대전류 경로에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 2차 보호회로; 및 상기 배터리 팩의 대전류 경로 상에 전기적으로 연결되는 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 포함한다.
본 발명의 배터리 팩은 베어 셀; 상기 베어 셀과 전기적으로 연결되며, 1차 보호회로, 2차 보호회로 및 상기 베어 셀의 대전류 경로 상에 위치하는 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 포함하는 보호회로기판; 및 상기 베어 셀을 외부 전원 장치 또는 부하와 전기적으로 연결시키기 위한 외부 단자를 포함한다.
또한, 본 발명의 배터리 팩은 하나 또는 다수 개의 이차 전지를 포함하는 전지 집합체; 상기 전지 집합체를 외부 전원 장치 또는 부하와 전기적으로 연결시키기 위한 외부 단자; 상기 전지 집합체의 충전 상태에 따라 상기 전지 집합체의 충 방전을 제어하는 1차 보호회로; 상기 전지 집합체에 과전류가 흐르는 경우, 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단시키기 위한 2차 보호회로; 및 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이에 전기적으로 연결되는 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 포함한다.
Figure P1020070087519
배터리 팩의 보호회로

Description

배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩{Protection Circuit of Battery Pack and Battery Pack having the same}
본 발명은 배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩에 관한 것으로, 배터리 팩의 대전류 경로 상에 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 전기적으로 연결시켜, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 따라 상기 대전류 경로 상에 흐르는 전류를 제어함으로써, 상기 배터리 팩의 온도 변화에 따른 신뢰성을 증가시키고, 수명을 향상시킬 수 있는 배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩에 관한 것이다.
최근 들어 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 컴팩트하고 경량화된 휴대용 전자/전기 기기들이 활발하게 개발 및 생산되고 있으며, 상기 휴대용 전자/전기 기기들이 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 배터리 팩을 내장시키고 있다. 상기 배터리 팩은 경제적인 측면을 고려하여 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지 및 리튬(Li) 전지로 대표되며, 충방전이 가능한 이차 전지를 이용한 배터리 팩이 사용되고 있으며, 이 중 상기 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지에 비하여 작동 전압이 3배 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지를 이용한 배터리 팩이 일반적으로 사용된다.
상기 배터리 팩은 통상적으로 충방전이 가능한 하나 또는 다수 개의 이차 전지를 포함하는 전지 집합체, 상기 전지 집합체를 외부 전원 장치 또는 부하와 연결시키기 위한 외부 단자, 상기 전지 집합체의 충전 상태에 따라 상기 전지 집합체의 충방전을 제어하는 1차 보호회로, 상기 전지 집합체에 과전류가 흐르는 것을 방지하는 2차 보호회로 및 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이에 전기적으로 연결되는 온도 퓨즈(Thermal Fuse)를 포함한다. 여기서, 상기 이차 전지는 충방전 가능한 하나 또는 다수 개의 베어 셀을 포함할 수 있으며, 상기 전지 집합체는 하나의 베어 셀로 형성될 수도 있다.
상기 온도 퓨즈(Thermal Fuse) 및 2차 보호회로는 상기 전지 집합체에 과전류가 흐르거나 상기 배터리 팩의 내부 온도가 일정 온도 이상인 경우, 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단시켜, 상기 배터리 팩이 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지한다.
그러나, 상기 온도 퓨즈(Thermal Fuse) 및 2차 보호회로는 1회성 소자이어서, 상기 온도 퓨즈 및 2차 보호회로에 의해 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단되는 경우, 배터리 팩을 다시 사용할 수 없게 되므로, 상기 배터리 팩의 온도 변화량이 증가하여, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 일시적으로 상기 온도 퓨즈를 동작시킬 수 있는 온도 이상을 상승하는 경우, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 낮아져 상기 배터리 팩을 계속 사용할 수 있음에도 불구하고, 상기 배터리 팩을 사용할 수 없게 되는 문제점이 있다.
그러나, 상기 온도 퓨즈(Thermal Fuse) 및 2차 보호회로는 1회성 소자이어서, 상기 온도 퓨즈 및 2차 보호회로에 의해 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단되는 경우, 배터리 팩을 다시 사용할 수 없게 되므로, 상기 배터리 팩의 온도 변화량이 증가하여, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 일시적으로 상기 온도 퓨즈를 동작시킬 수 있는 온도 이상을 상승하는 경우, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 낮아져 상기 배터리 팩을 계속 사용할 수 있음에도 불구하고, 상기 배터리 팩을 사용할 수 없게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 따라 상기 대전류 경로에 흐르는 전류를 제어하여, 상기 배터리 팩의 일시적인 온도 증가로 인하여 상기 배터리 팩을 사용하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있는 배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 상기 배터리 팩의 대전류 경로 상에 위치하는 충방전 제어부; 상기 배터리 팩의 충전 상태에 따라 상기 충방전 제어부를 제어하는 1차 보호회로; 상기 배터리 팩의 대전류 경로에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 2차 보호회로; 및 상기 배터리 팩의 대전류 경로 상에 전기적으로 연결되는 PTC를 포함하는 배터리 팩의 보호회로에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 베어 셀; 상기 베어 셀과 전기적으로 연결되며, 1차 보호회로, 2차 보호회로 및 상기 베어 셀의 대전류 경로 상에 위치하는 PTC를 포함하는 보호회로기판; 및 상기 베어 셀을 외부 전원 장치 또는 부하와 전기적으로 연결시키기 위한 외부 단자를 포함하는 배터리 팩에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 하나 또는 다수 개의 이차 전지를 포함하는 전지 집합체; 상기 전지 집합체를 외부 전원 장치 또는 부하와 전기적으로 연결시키기 위한 외부 단자; 상기 전지 집합체의 충전 상태에 따라 상기 전지 집합체의 충방전을 제어하는 1차 보호회로; 상기 전지 집합체에 과전류가 흐르는 경우, 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단시키기 위한 2차 보호회로; 및 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이에 전기적으로 연결되는 PTC를 포함하는 배터리 팩에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명에 따른 배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩은 배터리 팩의 대전류 경로 상에 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 전기적으로 연결시켜, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 따라 상기 대전류 경로를 통해 흐르는 전류를 제어함으로써, 상기 배터리 팩의 온도 변화에 따른 신뢰성 및 수명을 향상시키는 효과가 있으며, 상기 배터리 팩 내부의 일시적인 온도 상승으로 인하여 상기 배터리 팩을 사용할 수 없게 되는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 덧붙여, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성 요소들을 나타내는 것이며, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
(제 1 실시 예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 배터리 팩은 충방전이 가능한 하나 또는 다수 개의 베어 셀을 포함하는 배터리 셀(110), 1차 보호회로(130), 2차 보호회로(140) 및 상기 배터리 셀(110)의 대전류 경로 상에 위치하는 PTC(Positive Temperature Coefficient; 170)을 포함하는 보호회로기판(120) 및 상기 배터리 셀(110)과 외부 전원 장치 또는 부하를 전기적으로 연결시키는 외부 단자(P+, P-)를 포함한다.
상기 외부 단자(P+, P-)는 상기 배터리 셀(110)과 병렬로 연결되며, 양극(P+) 및 음극(P-)로 구성된다. 상기 외부 단자(P+, P-)는 상기 배터리 셀(110)을 외부 전원 장치 또는 부하에 전기적으로 연결시켜, 상기 배터리 셀(110)이 충전 또는 방전을 수행할 수 있도록 한다. 보다 자세하게는, 상기 외부 단자(P+, P-)에 외부 전원 장치가 연결되는 경우에 상기 배터리 셀(110)은 충전을 수행하며, 상기 외 부 단자(P+, P-)에 부하가 연결되는 경우에 상기 배터리 셀(110)은 방전을 수행한다.
상기 보호회로기판(120)은 상기 배터리 셀(110)의 충전 상태에 따라 상기 배터리 셀(110)의 충방전을 제어하기 위한 1차 보호회로(130) 및 상기 배터리 셀(110)에 과전류가 흐르는 경우, 상기 배터리 셀(110)과 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단시키기 위한 2차 보호회로(140)를 포함한다.
상기 1차 보호회로(130)는 상기 배터리 셀(110)로부터 충전 상태를 감지하고, 상기 배터리 셀(110)의 충전 상태에 따라 상기 배터리 셀(110)과 외부 단자 사이에 전기적으로 연결된 충방전 제어부(150)를 제어한다. 상기 충방전 제어부(150)는 충전 FET 소자(154) 및 방전 FET 소자(152)를 포함하며, 상기 1차 보호회로(130)의 제어에 의해 상기 충전 FET 소자(154) 또는 방전 FET 소자(152) 중 어느 하나가 구동되도록 하여, 상기 배터리 셀(110)의 충방전을 제어한다.
상기 2차 보호회로(140)는 상기 배터리 셀(110)에 흐르는 전류를 감지하고, 상기 배터리 셀(110)에 과전류가 흐르는 경우, 상기 배터리 셀(110)의 대전류 경로 상에 위치하는 퓨즈(160)를 제어하여, 상기 배터리 셀(110)과 외부 단자(P+, P-) 사이의 전기적 연결을 차단시킨다. 여기서, 상기 2차 보호회로(140)는 상기 배터리 셀(110)의 대전류 경로에 위치하는 절연체(미도시)의 내측에 상기 대전류 경로와 전기적으로 연결되며, 일정 온도에서 녹아 끊어지는 퓨즈(160)를 형성하고, 상기 절연체의 외측에 상기 배터리 셀(110)에 흐르는 전류가 인가되는 열선(미도시)을 다수 회 감싸는 구조의 셀프 컨트롤 프로텍터(Self-Control Protector; SCP)일 수 있다. 상기 퓨즈(160)는 통상적인 배터리 팩의 제조 공정에서 사용되는 온도가 110℃미만이고, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 130℃초과하면 스웰링 현상에 의해 발열 또는 폭발될 수 있다는 점을 감안하여, 110℃ 내지 130℃에서 녹아 끊어지도록 하는 것이 바람직하다.
상기 PTC(Positive Temperature Coefficient; 170)는 상기 배터리 셀(110)과 상기 외부 단자(P+, P-) 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 따라 저항이 가변되어, 상기 배터리 셀(110)의 대전류 경로에 흐르는 전류를 제어한다. 즉, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 증가하면 상기 PTC(170)의 저항이 증가하여, 상기 배터리 셀(110)의 대전류 경로에 흐르는 전류를 감소시키므로, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 의해 상기 배터리 팩이 발화, 연소 또는 폭발되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 다시 감소하면 상기 PTC(170)의 저항이 감소하여, 상기 배터리 셀(110)의 대전류 경로에 흐르는 전류가 정상적으로 흐를 수 있도록 한다.
결과적으로, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 배터리 팩은 하나 또는 다수 개의 베어 셀을 포함하는 배터리 셀의 대전류 경로 상에 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 전기적으로 연결시켜, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 따라 상기 배터리 셀에 흐르는 전류를 제어함으로써, 상기 배터리 팩의 내부 온도 증가 시 상기 배터리 셀에 흐르는 전류를 감소시켜 상기 배터리 팩이 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 다시 감소하면 상기 배터리 셀에 정상적으로 전류가 흐를 수 있도록 하여, 상기 배터리 팩을 계속 사용할 수 있도록 한다.
(제 2 실시 예)
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 배터리 팩은 하나 또는 다수 개의 이차 전지를 포함하는 전지 집합체(210), 상기 전지 집합체(210)와 외부 전원 장치 또는 부하를 전기적으로 연결시키는 외부 단자(P+, P-), 상기 전지 집합체(210)와 상기 외부 단자(P+, P-) 사이에 전기적으로 연결되어, 상기 전지 집합체(210)의 충전 상태 및 과전류 여부를 감지하는 감지부(270), 상기 감지부(270)로부터 상기 전지 집합체(210)의 충전 상태를 전달받아, 상기 전지 집합체(210)의 충방전을 제어하는 1차 보호회로(220), 상기 감지부(270)로부터 상기 전지 집합체(210)의 과전류 여부를 전달받아, 상기 전지 집합체(210)와 외부 단자(P+, P-) 사이의 전기적 연결을 제어하는 2차 보호회로(230) 및 상기 전지 집합체(210)와 외부 단자(P+, P-) 사이에 전기적으로 연결된 PTC(Positive Temperature Coefficient; 260)를 포함한다.
상기 외부 단자(P+, P-)는 상기 전지 집합체(210)와 병렬로 연결되며, 양극(P+) 및 음극(P-)로 구성된다. 상기 외부 단자(P+, P-)는 상기 전지 집합체(210)를 외부 전원 장치 또는 부하에 전기적으로 연결시켜, 상기 전지 집합체(210)가 충전 또는 방전을 수행할 수 있도록 한다. 보다 자세하게는, 상기 외부 단자(P+, P-)에 외부 전원 장치가 연결되는 경우에 상기 전지 집합체(210)는 충전을 수행하며, 상기 외부 단자(P+, P-)에 부하가 연결되는 경우에 상기 전지 집합체(210)는 방전을 수행한다.
상기 감지부(270)는 상기 전지 집합체(210)와 전기적으로 연결되어, 상기 전지 집합체(210)의 충전 상태 및 과전류 여부 등을 감지한다. 도시되지는 않았지만, 상기 감지부(270)는 상기 전지 집합체(210)의 과전류 여부를 감지하기 위하여, 센서 저항(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 센서 저항은 상기 전지 집합체(210)과 외부 단자 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 감지부(270)는 상기 센서 저항에 인가되는 전압을 측정하여, 상기 전지 집합체(210)의 충방전 전류를 측정한다.
상기 1차 보호회로(220)는 상기 감지부(270)로부터 상기 전지 집합체(210)의 충전 상태를 전달받으며, 상기 전지 집합체(210)의 충전 상태에 따라 상기 전지 집합체(210)와 외부 단자 사이에 전기적으로 연결된 충방전 제어부(240)를 제어한다. 상기 충방전 제어부(240)는 충전 FET 소자(242) 및 방전 FET 소자(244)를 포함하며, 상기 1차 보호회로(220)의 제어에 의해 상기 충전 FET 소자(242) 또는 방전 FET 소자(244) 중 어느 하나가 구동되도록 하여, 상기 전지 집합체(210)의 충방전을 제어한다.
상기 2차 보호회로(240)는 상기 감지부(270)로부터 상기 전지 집합체(210)에 흐르는 전류를 전달받아, 상기 전지 집합체(210)에 과전류가 흐르는 경우, 상기 전지 집합체(210)의 대전류 경로 상에 위치하는 퓨즈(250)를 제어하여, 상기 전지 집합체(210)와 외부 단자(P+, P-) 사이의 전기적 연결을 차단시킨다. 여기서, 상기 2차 보호회로(230)는 상기 퓨즈(250)를 제어하기 위하여, 하나 또는 다수 개의 스위 칭 소자(미도시)를 포함할 수 있으며, 상기 퓨즈(250)를 이용한 셀프 컨트롤 프로텍터(SCP)일 수도 있다. 상기 퓨즈(250)는 통상적인 배터리 팩의 제조 공정에서 사용되는 온도가 110℃미만이고, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 130℃초과하면 스웰링 현상에 의해 발열 또는 폭발될 수 있다는 점을 감안하여, 110℃ 내지 130℃에서 녹아 끊어지도록 하는 것이 바람직하다.
상기 PTC(260)는 상기 전지 집합체(210)와 상기 외부 단자(P+, P-) 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 따라 저항이 가변되어, 상기 전지 집합체(210)의 대전류 경로에 흐르는 전류를 제어한다. 즉, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 증가하면 상기 PTC(260)의 저항이 증가하여, 상기 전지 집합체(210)의 대전류 경로에 흐르는 전류를 감소시키므로, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 의해 상기 배터리 팩이 발화, 연소 또는 폭발되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 다시 감소하면 상기 PTC(260)의 저항이 감소되어, 상기 전지 집합체(210)의 대전류 경로에 흐르는 전류를 정상적으로 흐를 수 있게 된다.
결과적으로, 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 배터리 팩의 보호회로 및 이를 구비한 배터리 팩은 전지 집합체의 대전류 경로 상에 PTC(Positive Temperature Coefficient)를 전기적으로 연결시켜, 상기 배터리 팩의 내부 온도에 따라 상기 전지 집합체에 흐르는 전류를 제어함으로써, 상기 배터리 팩의 내부 온도 증가 시 상기 전지 집합체에 흐르는 전류를 감소시켜 상기 배터리 팩이 발화, 연소 또는 폭발하는 것을 방지할 수 있으며, 상기 배터리 팩의 내부 온도가 다시 감소하면 상기 전지 집합체에 정상적으로 전류가 흐를 수 있도록 하여, 상기 배터리 팩을 계속 사 용할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 배터리 팩을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
<도면 주요 부호에 대한 부호의 설명>
110, 210 : 전지 집합체 120 : 보호회로기판
130, 220 : 1차 보호회로 140, 230 : 2차 보호회로
150, 240 : 충방전 제어부 160, 250 : 퓨즈
170, 260 : PTC

Claims (20)

  1. 배터리 팩의 대전류 경로 상에 위치하는 충방전 제어부;
    상기 배터리 팩의 충전 상태에 따라 상기 충방전 제어부를 제어하는 1차 보호회로;
    상기 배터리 팩의 대전류 경로에 과전류가 흐르는 것을 방지하기 위한 2차 보호회로; 및
    상기 배터리 팩의 대전류 경로 상에 전기적으로 연결되는 PTC를 포함하는 배터리 팩의 보호회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 대전류 경로 상에 위치하는 퓨즈를 더 포함하며,
    상기 배터리 팩의 대전류 경로에 과전류가 흐르는 경우, 상기 2차 보호회로는 상기 퓨즈를 제어하여 상기 배터리 팩의 대전류 경로를 차단하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 보호회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 2차 보호회로는 셀프 컨트롤 프로텍터(SCP)인 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 보호회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 충방전 제어부는 충전 FET 소자 및 방전 FET 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 보호회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 1차 보호회로는 상기 충전 FET 소자 또는 방전 FET 소자 중 어느 하나를 구동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩의 보호회로.
  6. 베어 셀;
    상기 베어 셀과 전기적으로 연결되며, 1차 보호회로, 2차 보호회로 및 상기 베어 셀의 대전류 경로 상에 위치하는 PTC를 포함하는 보호회로기판; 및
    상기 베어 셀을 외부 전원 장치 또는 부하와 전기적으로 연결시키기 위한 외부 단자를 포함하는 배터리 팩.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 보호회로기판은 상기 베어 셀과 외부 단자 사이에 위치하며, 상기 1차 보호회로의 제어에 따라 상기 베어 셀의 충방전을 제어하기 위한 충방전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 충방전 제어부는 충전 FET 소자 및 방전 FET 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 1차 보호회로는 상기 충전 FET 소자 또는 방전 FET 소자 중 어느 하나를 구동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 보호회로기판은 상기 베어 셀과 외부 단자 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 2차 보호회로의 제어에 따라 상기 베어 셀과 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단시키기 위한 퓨즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 2차 보호회로는 셀프 컨트롤 프로텍터(SCP)인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  12. 하나 또는 다수 개의 이차 전지를 포함하는 전지 집합체;
    상기 전지 집합체를 외부 전원 장치 또는 부하와 전기적으로 연결시키기 위한 외부 단자;
    상기 전지 집합체의 충전 상태에 따라 상기 전지 집합체의 충방전을 제어하 는 1차 보호회로;
    상기 전지 집합체에 과전류가 흐르는 경우, 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단시키기 위한 2차 보호회로; 및
    상기 전지 집합체와 외부 단자 사이에 전기적으로 연결되는 PTC를 포함하는 배터리 팩.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전지 집합체와 외부 단자 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 1차 보호회로의 제어에 의해 상기 전지 집합체의 충방전을 제어하기 위한 충방전 제어부를 더 포함하는 배터리 팩.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 충방전 제어부는 충전 FET 소자 및 방전 FET 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 1차 보호회로는 상기 충전 FET 소자 또는 방전 FET 소자 중 어느 하나를 구동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 전지 집합체의 대전류 경로 상에 전기적으로 연결되며, 상기 2차 보호회로의 제어에 의해 상기 전지 집합체와 외부 단자 사이의 전기적 연결을 차단시키기 위한 퓨즈를 더 포함하는 배터리 팩.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 2차 보호회로는 셀프 컨트롤 프로텍터(SCP)인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 전지 조립체와 외부 단자 사이에 전기적으로 연결되는 감지부를 더 포함하는 배터리 팩.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 감지부는 상기 전지 집합체에 흐르는 전류를 측정하기 위한 센서 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 하나 또는 다수 개의 베어 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8547060B2 (en) 2010-03-29 2013-10-01 Samsung Sdi Co., Ltd. High output battery pack and method of controlling the high output battery pack
KR20180058056A (ko) * 2016-11-23 2018-05-31 주식회사 엘지화학 배터리 팩 보호 장치

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008027428B4 (de) * 2008-06-09 2021-08-12 Texas Instruments Deutschland Gmbh Integrierte Batterieladegerät-Schutzschaltung
KR101097263B1 (ko) * 2009-12-28 2011-12-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이의 충전 제어방법
DE102011005418A1 (de) * 2011-03-11 2012-09-13 Robert Bosch Gmbh Sicherheits-Ladeeinrichtung
JP5683372B2 (ja) * 2011-04-27 2015-03-11 デクセリアルズ株式会社 充放電制御装置、バッテリパック、電気機器、及び、充放電制御方法
US9413044B2 (en) 2012-06-04 2016-08-09 Empire Technology Development Llc Battery assembly, unit cell and cut-off device
JP6530586B2 (ja) * 2013-12-06 2019-06-12 ミツミ電機株式会社 ２次保護ｉｃ、２次保護ｉｃの制御方法、保護モジュール、及び電池パック
KR102247393B1 (ko) * 2014-03-12 2021-05-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이의 제어방법
JP6385310B2 (ja) * 2015-04-21 2018-09-05 エイブリック株式会社 バッテリ装置
US10084326B2 (en) * 2015-06-24 2018-09-25 Apple Inc. Highly accurate over current fault protection for battery packs
EP3236555A1 (en) 2016-04-20 2017-10-25 Braun GmbH Circuit arrangement for protection against an undue overheating
CN107231015B (zh) * 2016-09-20 2019-07-09 华为技术有限公司 一种电池、终端以及充电系统
GB2565006B (en) * 2018-11-09 2021-09-08 O2Micro International Ltd Battery protection systems
CN114614202A (zh) * 2022-03-29 2022-06-10 东莞新能安科技有限公司 电池包及用电设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849815B1 (en) * 1996-07-09 2005-05-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Secondary cell with assembly sealing plate
US5949218A (en) * 1998-03-20 1999-09-07 Conexant Systems, Inc. Methods and apparatus for managing the charging and discharging of a lithium battery
KR100593127B1 (ko) * 1999-05-17 2006-06-26 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 2차 전지의 보호회로 및 보호소자
JP2003153435A (ja) 2001-11-09 2003-05-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次電池保護回路
KR100459423B1 (ko) * 2002-03-16 2004-12-03 엘지전자 주식회사 이동통신단말기의 배터리 보호회로
KR100450181B1 (ko) * 2002-04-15 2004-09-24 삼성에스디아이 주식회사 공간적으로 분리된 2차 보호회로를 갖는 배터리 팩
JP3825387B2 (ja) * 2002-10-09 2006-09-27 ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス株式会社 保護回路付き二次電池
JP4612321B2 (ja) * 2003-04-04 2011-01-12 株式会社東芝 非水電解質二次電池
EP1673828B1 (en) * 2003-10-14 2013-05-08 Black & Decker Inc. Protection methods, protection circuits and protective devices for secondary batteries, a power tool, charger and battery pack adapted to provide protection against fault conditions in the battery pack
TWI256830B (en) * 2004-04-14 2006-06-11 Benq Corp Mobile communication device having protection circuit on handset side and method of operating the same
US7595610B2 (en) * 2005-11-23 2009-09-29 Micropower Electronics Inc. Redundant battery protection system and method
KR100954035B1 (ko) * 2006-05-08 2010-04-20 삼성에스디아이 주식회사 이자전지 충전 방법 및 이차전지용 보호회로 장치
US8552689B2 (en) * 2007-08-24 2013-10-08 Dell Products L.P. System and method for information handling system battery charge protection and fault alarm

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8547060B2 (en) 2010-03-29 2013-10-01 Samsung Sdi Co., Ltd. High output battery pack and method of controlling the high output battery pack
KR20180058056A (ko) * 2016-11-23 2018-05-31 주식회사 엘지화학 배터리 팩 보호 장치

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