KR20100000095U

KR20100000095U - 잔류 용량 표시 리튬 1차 전지 팩

Info

Publication number: KR20100000095U
Application number: KR2020080008527U
Authority: KR
Inventors: 서태종; 라유찬
Original assignee: (주)에드파워테크
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-01-06

Abstract

본 고안은 리튬 1차 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패키징되어 있는 전지의 잔류 용량을 표시할 수 있는 리튬 1차 전지 팩에 관한 것으로서, 본 고안에 따른 리튬 1차 전지 팩은, 일정한 내적을 가지는 케이스; 상기 케이스에 삽입되어, 서로 직렬 연결되는 다수개의 리튬 1차 전지; 상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 리튬 1차 전지와 연결되어 상기 리튬 1차 전지의 잔류 용량을 측정하는 잔류 용량 측정부; 상기 잔류 용량 측정부와 연결되며, 일단은 상기 케이스의 외측으로 돌출되어 상기 잔류 용량 측정부를 구동하는 스위치; 및 상기 잔류 용량 측정부와 연결되며, 일단은 상기 케이스의 외측으로 노출되어 상기 잔류 용량 측정부에 의하여 측정된 잔류 용량을 표시하는 잔류 용량 표시부;를 포함한다.

리튬, 1차전지, 전지팩, 용량 표시

Description

잔류 용량 표시 리튬 1차 전지 팩{BATTERY PACK}

본 고안은 리튬 1차 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패키징되어 있는 전지의 잔류 용량을 표시할 수 있는 리튬 1차 전지 팩에 관한 것이다.

일반적으로 리튬은 밀도가 낮은데 반해서, 음극 물질 중에서 이론적으로 가장 높은 용량을 가지고 있기 때문에, 전지 음극 소재로 활발한 연구가 진행 중이다.

이러한 리튬을 이용한 전지 중에서 리튬 1차 전지는 사용 중인 전지의 잔류 용량을 알 수 없는 문제점이 있다. 특히 리튬 1차 전지는 사용 중에 사용 전압이 거의 떨어지지 않고 일정한 값을 유지하다가, 전지 전체 사용 용량의 80% 정도가 소진된 후에 갑자기 사용 전압이 급격하게 하강하는 패턴을 보인다. 따라서 리튬 1차 전지는 전지를 정상적으로 사용하고 있더라도 짧은 시간 안에 전지의 잔류 용량이 소진되는 경우가 많아서 전지의 잔류 용량을 알 필요성이 크다.

현재 리튬 1차 전지를 사용하는 사용 장치에는 전지의 잔류 용량을 알 수 있는 장치가 구비되어 있는 경우가 있지만, 전지나 전지 팩 자체에는 전지의 잔류 용량을 알 수 있는 장치가 전혀 구비되어 있지 않은 실정이다.

본 고안이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전지 팩 자체에 전지의 잔류 용량을 표시할 수 있는 리튬 1차 전지 팩을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안에 따른 리튬 1차 전지 팩은, 일정한 내적을 가지는 케이스; 상기 케이스에 삽입되어, 서로 직렬 연결되는 다수개의 리튬 1차 전지; 상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 리튬 1차 전지와 연결되어 상기 리튬 1차 전지의 잔류 용량을 측정하는 잔류 용량 측정부; 상기 잔류 용량 측정부와 연결되며, 일단은 상기 케이스의 외측으로 돌출되어 상기 잔류 용량 측정부를 구동하는 스위치; 및 상기 잔류 용량 측정부와 연결되며, 일단은 상기 케이스의 외측으로 노출되어 상기 잔류 용량 측정부에 의하여 측정된 잔류 용량을 표시하는 잔류 용량 표시부;를 포함한다.

본 고안에서 상기 잔류 용량 측정부는, 상기 리튬 1차 전지와 연결된 부하회로; 및 상기 부하회로를 통해 흐르는 전류값을 측정하는 전류 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 잔류 용량 표시부는 잔류 용량을 색상 별로 표시하는 LED인 것을 특징으로 한다.

한편 상기 잔류 용량 표시부는 숫자, 문자, 기호, 도형 중 선택된 적어도 하나로 표시하는 LCD로 구성될 수도 있다.

본 고안에 따르면 간단한 구조를 이용하여 리튬 1차 전지 팩 자체에 전지의 잔류 용량을 표시할 수 있으므로, 전지 사용의 효율성을 높일 수 있다. 특히 리튬 1차 전지 팩을 사용하고 있지 않은 상태에서도 최소한의 전력 소모로 전지의 잔류 용량을 알 수 있는 탁월한 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 고안에 따른 리튬 1차 전지 팩(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 케이스(10), 리튬 1차 전지(20), 잔류 용량 측정부(30), 스위치(40) 및 잔류 용량 표시부(40)를 포함하여 구성된다.

먼저 케이스(10)는 본 실시예에 따른 리튬 1차 전지 팩(1)의 전체적인 형상을 이루는 구성요소이며, 그 내부에 일정한 개수의 리튬 1차 전지(20)가 삽입될 수 있도록 일정한 내적을 가진다. 이 케이스(10)의 상면은 개방되어 전지의 설치 및 해체가 용이한 것이 바람직하며, 이 상면을 덮는 덮개가 더 구비될 수 있다.

그리고 이 케이스(10)에는 전지가 삽입되는 공간 외에 잔류 용량 측정부(30)가 장착될 공간이 더 구비되는 것이 바람직하다.

다음으로 리튬 1차 전지(20)는 상기 케이스(10) 내의 공간에 삽입되며, 다수개가 삽입되어 설치될 수 있다. 이때, 다수개의 전지(20)는 직렬 또는 병렬 연결될 수 있으며, 일반적으로 4개 내지는 6개의 전지가 삽입된다.

다음으로 상기 잔류 용량 측정부(30)는 상기 케이스(10)의 내부에 배치되며, 상기 리튬 1차 전지(20)와 연결되어 상기 리튬 1차 전지의 잔류 용량을 측정하는 구성요소이다.

그리고 스위치(40)는 상기 잔류 용량 측정부(30)와 연결되며, 일단은 상기 케이스(10)의 외측으로 돌출되어 상기 잔류 용량 측정부(30)를 구동하는 구성요소이다. 이 스위치(40)의 말단은 상기 케이스(10)에 형성되어 있는 스위치 홀을 관통하여 케이스(10) 외부로 돌출된다. 따라서 사용자는 케이스 외부로 노출되어 있는 이 스위치를 가압하여 상기 잔류 용량 측정부를 구동할 수 있는 것이다.

다음으로 잔류 용량 표시부(50)는 상기 잔류 용량 측정부(30)와 연결되며, 일단은 상기 케이스(10)의 외측으로 노출되어 상기 잔류 용량 측정부(30)에 의하여 측정된 잔류 용량을 표시하는 구성요소이다. 이 잔류 용량 표시부(50)는 다양한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 잔류 용량 표시부(50)는 잔류 용량을 색깔 별로 표시하는 LED로 구성되거나, 숫자, 문자, 기호, 도형 중 선택된 적어도 하나로 표시하는 LCD로 구성될 수 있다.

이하에서는 본 실시예에 따른 잔류 용량 측정부에서 잔류 용량을 측정하는 방법을 도 2를 참조하여 설명한다. 본 실시예에 따른 잔류 용량 측정부(30)는, 리튬 1차 전지(20)와 연결된 부하회로와, 상기 부하회로를 통해 흐르는 전류값을 측정하는 전류 검출부를 포함하여 구성된다.

상기 부하회로는 리튬전지 내에 부착되어 구성될 수 있으며, 부하저항(R)로 구성될 수 있다. 상기 스위치(40)는 상기 부하회로와 전자기기(미도시)를 선택적으로 절환하는 기능을 수행한다. 상기 스위치(40)는 잔류용량 측정을 위한 전류소모를 줄이기 위해 원터치 스위치를 사용하여 최소한의 시간안에 잔류용량을 측정할 수 있도록 구성할 수 있다.

상기 전자기기가 동작할 때는 직접적으로 전류(I)를 검출하여 전압(V)을 측정할 수 있으며, 이를 통해 잔류용량(Q, Q=CV)을 측정할 수 있다.

그러나, 종래에는 전자기기가 동작하지 않는 경우는 잔류용량(Q)를 측정할 수 없었으나, 본원발명은 전자기기가 동작하지 않는 경우 스위치를 부하회로로 절환하여 상기 부하회로(부하저항 R)를 통해 흐르는 전류(I) 값을 검출하여 전압 값(V)를 측정할 수 있다.

보다 구체적으로, 스위치(40)가 부하회로로 절환되면 리튬전지(20)가 상기 부하회로와 연결되어 부하저항(R)을 통해 전류(I)가 흐른다. 전류 검출부는 상기 전류(I)를 검출하고, 제어부는 상기 검출된 전류(I) 값으로부터 전압(V, V=IR)을 측정할 수 있다.

상기 제어부는 전압과 용량의 관계(Q=CV)로부터 측정된 전압 값에 의해 잔류 용량을 추정할 수 있으며, 미리 전압값에 따라 잔류용량의 값을 여러 단계로 나누어진 전압 테이블을 저장할 수 있다.

예를 들어, 1.45 ~ 1.5V는 1단계(잔류용량 80~100%), 1.4 ~ 1.45V는 2단계(잔류용량 60~80%), 1.35 ~ 1.4V는 3단계(잔류용량 40~60%), 1.3 ~ 1.35V는 4단계(잔류용량 20~40%), 1.3V 이하는 5단계(잔류용량 20%이하)로 구분된 테이블을 미리 저장할 수 있다. 여기서 저장되는 테이블은 리튬전지의 용량 및 전압 특성에 따라 달라질 수 있는 임의의 값일 수 있다.

따라서, 상기 전류 검출부가 부하회로(R)를 통해 흐르는 전류값(I)과 시간을 검출하면, 상기 제어부는 상기 전류값(I)으로부터 전압값(V = IR)을 산출하고, 상기 미리 저장된 테이블의 전압값과 비교하여 잔류용량의 단계를 추출한다.

또한, 상기 제어부는 전류와 용량의 관계(Q=It)로부터 전류값(I) 및 시간(t)에 따라 잔류용량을 추정할 수 있으며, 미리 전류값 및 시간에 따라 잔류용량의 값을 여러 단계로 나누어진 전류 테이블을 저장할 수 있다. 이 때, 시간(t)을 수초 단위로 고정한 값으로 용량을 추정하고, 측정시에도 같은 시간동안 전류를 측정하여 전류값만으로 잔류용량을 추정할 수 있다.

여기서, 상기 산출된 전압 및 측정된 전류는 리튬전지의 온도에 따라 값이 변화하므로 정확한 잔류용량을 산출하기 위해서는 온도에 따른 변화를 보상할 필요하 있다. 즉, 온도가 높아지면 저항이 증가하고 온도가 낮아지면 저항이 감소하여 용량과 관계없이 전압 및 전류 값이 변하게 되므로 잔류용량에 오차가 발생할 수 있다.

따라서, 상기 온도에 따른 전압, 전류의 보상값을 상기 전압테이블 및 전류테이블에 더 포함하여 보다 정확한 잔류용량을 산출할 수 있다.

보다 구체적으로, 최초용량(Q₀)에서 전류값(I)과 시간(t)을 곱하여 현재 용량값(Q_C)를 구할수 있으며, 상기 최초용량(Q₀)에서 현재용량값(Q_C)을 감산하면 잔류용량을 구할 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 리튬 1차 전지 팩의 구조를 도시하는 사시도이다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 잔류 용량 측정부의 회로 구성을 도시하는 회로도이다.

Claims

일정한 내적을 가지는 케이스;

상기 케이스에 삽입되어, 서로 직렬 연결되는 다수개의 리튬 1차 전지;

상기 케이스의 내부에 배치되며, 상기 리튬 1차 전지와 연결되어 상기 리튬 1차 전지의 잔류 용량을 측정하는 잔류 용량 측정부;

상기 잔류 용량 측정부와 연결되며, 일단은 상기 케이스의 외측으로 돌출되어 상기 잔류 용량 측정부를 구동하는 스위치; 및

상기 잔류 용량 측정부와 연결되며, 일단은 상기 케이스의 외측으로 노출되어 상기 잔류 용량 측정부에 의하여 측정된 잔류 용량을 표시하는 잔류 용량 표시부;를 포함하는 리튬 1차 전지 팩.
제1항에 있어서, 상기 잔류 용량 측정부는,

상기 리튬 1차 전지와 연결된 부하회로; 및

상기 부하회로를 통해 흐르는 전류값을 측정하는 전류 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 1차 전지 팩.
제1항에 있어서, 상기 잔류 용량 표시부는,

잔류 용량을 색깔 별로 표시하는 LED인 것을 특징으로 하는 리튬 1차 전지 팩.
제1항에 있어서, 상기 잔류 용량 표시부는,

숫자, 문자, 기호, 도형 중 선택된 적어도 하나로 표시하는 LCD인 것을 특징으로 하는 리튬 1차 전지 팩.