KR20110019085A - 이차전지 - Google Patents

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KR20110019085A KR1020090076660A KR20090076660A KR20110019085A KR 20110019085 A KR20110019085 A KR 20110019085A KR 1020090076660 A KR1020090076660 A KR 1020090076660A KR 20090076660 A KR20090076660 A KR 20090076660A KR 20110019085 A KR20110019085 A KR 20110019085A
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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 충전된 전압보다 낮은 사용전압을 제공할 수 있는 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 의하면, 충방전이 가능한 배터리 셀을 구비하는 셀 유닛; 상기 셀 유닛과 전기적으로 연결되며 상기 셀 유닛의 충방전을 위해 형성된 외부 단자부; 및 전류제공 회로부를 구비하며 상기 셀 유닛과 상기 외부 단자부를 전기적으로 연결하는 보호회로를 포함하며, 상기 전류제공 회로부는 서로 분리된 충전경로 및 방전경로와, 상기 방전경로 상에서 상기 셀 유닛의 출력전압을 사용전압으로 강하시키는 전압강하 유닛과, 상기 충전경로 및 방전경로 상에서의 역전류를 방지하는 역전류 방지 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.
이차전지, 보호회로, 전압강하, 외부단자, 역전류, 다이오드

Description

이차전지{SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지에 관한 것이다.
최근 전자, 통신 및 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 휴대용 전자기기의 보급이 늘어나고 있다. 휴대용 전지기기의 전원으로는 재충전이 가능한 이차전지가 주로 사용되고 있다.
현재 팩 형태의 전지가 이차전지로 널리 사용되고 있다. 팩 형태의 전지는 전기 에너지를 저장하고 제공하는 베어셀과, 베어셀의 충방전을 제어하는 보호회로부가 하나의 유닛으로 통합된 형태이다.
이차전지 중 리튬-이온 전지의 평균 작동전압은 3.7V로서, 1.2V 내지 1.5V의 작동전압을 갖는 기존의 AA, AAA 사이즈 일차전지와 호환되지 않는다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 충전된 전압보다 낮은 사용전압을 제공할 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 충전된 전압보다 낮은 사용전압을 제공하면서 충전경로 및 방전경로 상에서 역전류를 방지할 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명이 또 다른 목적은 충전된 전압보다 낮은 사용전압을 제공하면서 충전경로와 방전경로가 하나의 전극 단자에 연결된 이차전지를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일측면에 따르면, 충방전이 가능한 배터리 셀을 구비하는 셀 유닛; 상기 셀 유닛과 전기적으로 연결되며 상기 셀 유닛의 충방전을 위해 형성된 외부 단자부; 및 전류제공 회로부를 구비하며 상기 셀 유닛과 상기 외부 단자부를 전기적으로 연결하는 보호회로를 포함하며, 상기 전류제공 회로부는 서로 분리된 충전경로 및 방전경로와, 상기 방전경로 상에서 상기 셀 유닛의 출력전압을 사용전압으로 강하시키는 전압강하 유닛과, 상기 충전경로 및 방전경로 상에서의 역전류를 방지하는 역전류 방지 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.
상기 전압강하 유닛은 스텝다운 DC-DC 컨버터일 수 있다.
상기 역전류 방지 유닛은 상기 충전경로 상에 충전방향에 대해 순방향으로 설치된 제1 다이오드와, 상기 방전경로 상에 방전방향에 대해 순방향으로 설치된 제2 다이오드를 구비할 수 있다. 상기 전압강하 유닛의 출력전압은 상기 사용전압보다 상기 제2 다이오드에 의한 감압값만큼 높을 수 있다. 상기 역전류 방지 유닛의 제1 다이오드 및 제2 다이오드는 쇼트키 다이오드일 수 있다.
상기 역전류 방지 유닛은 상기 충전경로 상에 설치된 제1 스위칭 소자와, 상기 방전경로 상에 설치된 제2 스위칭 소자를 구비할 수 있다. 이때, 상기 전압강하 유닛은 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자에 제어신호를 제공할 수 있다. 또한, 상기 역전류 방지 유닛의 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 FET일 수 있다.
상기 보호회로의 전류제공 회로부는 충방전 인식 유닛을 더 구비할 수 있다. 이때, 상기 충방전 인식 유닛은 상기 전압강하부와 상기 충전경로 또는 방전경로를 전기적으로 연결하는 인식용 저항일 수 있다.
상기 셀 유닛은 전기적으로 연결된 다수의 배터리 셀을 구비할 수 있다.
상기 보호회로부는 상기 셀 유닛과 상기 전류제공 회로부를 전기적으로 연결하며 충방전을 스위칭하는 충방전 제어 회로부를 더 구비할 수 있다.
상기 외부 단자부는 상기 전류제공 회로부의 충전경로 및 방전경로와 함께 전기적으로 연결된 제1 전극 단자를 구비할 수 있다.
상기 외부 단자부는 상기 전류제공 회로부의 충전경로와 전기적으로 연결된 충전용 제1 전극 단자와, 상기 전류제공 회로부의 방전경로와 전기적으로 연결된 방전용 제1 전극 단자를 구비할 수 있다.
상기 이차전지의 사용전압은 1.2V 내지 1.5V일 수 있다.
상기 이차전지는 AA 사이즈 또는 AAA 사이즈의 일차전지와 호환하여 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면,
충방전이 가능한 적어도 하나의 배터리 셀을 구비하는 셀 유닛; 상기 셀 유닛과 전기적으로 연결되며 상기 셀 유닛의 충방전을 위해 형성된 외부 단자부; 및 전류제공 회로부를 구비하며, 상기 셀 유닛과 상기 외부 단자부를 전기적으로 연결하는 보호회로를 포함하며, 상기 보호회로의 전류제공 회로부는 서로 분리된 충전경로 및 방전경로와, 상기 방전경로 상에서 전압을 강하시키는 전압강하부를 구비하며, 상기 외부 단자부는 상기 전류제공 회로부의 충전경로 및 방전경로와 함께 전기적으로 연결된 제1 전극 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지가 제공된다.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 본 발명에 의하면, 이차전지가 충전된 전압보다 낮은 방전전압을 제공하므로, 이차전지가 기존의 일차전지와 호환될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 이차전지가 충전된 전압보다 낮은 방전전압을 제공하면서 충전경로 및 방전경로 상에서 역전류를 방지하므로, 충방전이 안정적으로 이루어진다.
그리고, 본 발명에 의하면, 충전된 전압보다 낮은 방전전압을 제공하면서 충전경로와 방전경로가 하나의 전극 단자에 연결되므로, 이차전지와 외부기기의 연결 이 용이해진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지에 대한 회로도이다.
도1을 참조하면, 이차전지(100)는 셀 유닛(110)과, 보호회로부(120)와, 외부 단자부(150)를 구비한다.
셀 유닛(110)은 배터리 셀(111)을 구비한다. 셀 유닛(110)에는 제1 전극(110a)과 제2 전극(110b)이 마련된다. 셀 유닛(110)은 전기 에너지를 반복적으로 저장하고 저장된 전기 에너지를 외부에 제공한다. 본 실시예에서는 제1 전극(110a)이 양극이고 제2 전극(110b)이 음극인 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 배터리 셀(111)이 평균 3.7V의 작동 전압을 갖는 리튬 이온 전지인 것으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 제한 되는 것은 아니다. 배터리 셀(111)은 리튬 폴리머 전지 등 충방전이 가능한 다른 형태일 수 있다. 본 실시예에서는 셀 유닛(110)이 하나의 배터리 셀(111)을 구비하는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 셀 유닛(110)은 2개 이상의 배터리 셀이 직렬, 병렬 또는 직렬과 병렬의 조합으로 연결되어 형성될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
보호회로부(120)는 충방전 제어 회로부(130)와, 전류제공 회로부(140)를 구비한다. 보호회로(120)는 셀 유닛(110)과 외부 단자부(150)를 전기적을 연결하며, 충방전을 제어함으로써 이차전지(100)를 보호한다.
충방전 제어 회로부(130)는 충방전 스위칭부(131)와, 충방전 제어부(134)와, 전류 검출부(137)를 구비한다. 충방전 제어 회로부(130)는 셀 유닛(110)의 충방전을 제어한다.
상기 충방전 스위칭부(131)는 충전 스위칭 소자(132)와 방전 스위칭 소자(133)를 구비한다. 충방전 스위칭부(131)는 충전 및 방전 시에 전류의 올바른 흐름만을 허용한다.
충전 스위칭 소자(132)는 충전 FET(전계효과트랜지스터)(132a) 및 충전 FET(132a)에 병렬로 형성된 충전 FET용 기생 다이오드(132b)를 구비한다. 충전 FET(132a)는 드레인과 소스가 셀 유닛(110)의 대전류 경로(10)상에 놓이도록 설치된다. 본 발명에서 대전류 경로(10)는 셀 유닛(110)의 충방전 전류가 흐르는 경로를 의미한다. 충전 FET(132a)는 게이트를 통해 충방전 제어부(134)로부터 입력되는 제어 신호를 받아 온 또는 오프 된다. 충전 FET(132a)는 충전시 온 되어 셀 유닛(110)으로 충전 전류를 인가시키는 역할을 한다.
충전 FET용 기생 다이오드(132b)는 충전 전류 방향에 대하여 역방향으로 형성된다. 충전 FET용 기생 다이오드(132b)는 충전 FET(132a)가 오프 되었을 때, 충 전 전류를 차단하고 방전 전류의 경로를 제공한다.
상기 방전 스위칭 소자(133)는 방전 FET(133a) 및 방전 FET(133a)에 병렬로 형성된 방전 FET용 기생 다이오드(133b)를 구비한다.
상기 방전 FET(133a)는 드레인과 소스가 셀 유닛(110)의 대전류 경로(10)상에 놓이도록 설치된다. 방전 FET(133a)는 게이트를 통해 충방전 제어부(124)로부터 입력되는 제어 신호를 받아 온 또는 오프 된다. 방전 FET(133a)는 방전시 온 되어 외부 단자부(150)를 통해 외부 부하(미도시)에 셀 유닛(110)에 의한 방전 전류를 인가시키는 역할을 한다.
방전 FET용 기생 다이오드(133b)는 방전 전류 방향에 대하여 역방향으로 형성된다. 방전 FET용 기생 다이오드(133b)는 방전 FET(133a)가 오프 되었을 때, 방전 전류를 차단하고 충전 전류의 경로를 제공한다.
충방전 제어부(134)는 아날로그 프론트 엔드(AFE : Analog Front End)(135)와 마이크로 프로세서 유닛(MPU : Micro-Processor Unit)(136)을 구비한다.
아날로그 프론트 엔드(135)는 셀 유닛(110)의 제1 전극(110a)과 제2 전극(110b)에 각각 전기적으로 연결된다. 또한, 아날로그 프론트 엔드(135)는 충전 FET(132a)의 게이트와, 방전 FET(133a)의 게이트에 전기적으로 연결된다. 아날로그 프론트 엔드(135)는 셀 유닛(110)의 제1 전극(110a)과 제2 전극(110b)의 전압차인 개로전압을 검출하여 셀 유닛(110)의 과방전 모드, 만방전 모드, 만충전 모드 및, 과충전 모드를 판단하고, 각각의 모드에 따라 충방전 스위칭부(131)의 충전 FET(132a) 및 방전 FET(133a)를 온 또는 오프시킨다. 이 경우, 아날로그 프론트 엔드(135)는 충방전 스위칭부(131)를 제어하기 위해 전력 제어 회로가 내장된다.
아날로그 프론트 엔드(135)는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit; ASIC)로서, 셀 유닛(110)의 개로전압을 즉각적으로 검출하고 충방전 스위칭부(131)를 구동시키기 위한 전력구동형 회로소자이다. 따라서, 아날로그 프론트 엔드(135)는 각각의 모드에 따라 매우 빠른 응답속도로 충방전 스위칭부(131)의 충전 FET(132a) 및 방전 FET(133a)를 온 또는 오프시켜 셀 유닛(110)을 1차적으로 보호하는 역할을 한다.
상기 마이크로 프로세서 유닛(136)은 마이크로 프로세서(미도시)와, 마이크로 프로세서와 전기적으로 연결되는 수동소자(미도시), 능동소자(미도시) 및 메모리(미도시)를 구비한다. 마이크로 프로세서 유닛(136)은 아날로그 프론트 엔드(135)와 전기적으로 연결되어 셀 유닛(110)의 개로전압 정보를 입력 받고, 셀 유닛(110)의 개로전압을 검출한다. 또한, 마이크로 프로세서 유닛(136)은 아날로그 프론트 엔드(135)에 설정되는 과방전, 만방전, 만충전 및, 과충전 모드의 설정 전압을 변경시킬 수 있다. 또한, 마이크로 프로세서 유닛(136)은 아날로그 프론트 엔드(135)에 제어 신호를 출력하여 충방전 스위칭부(131)를 제어할 수 있다. 또한, 마이크로 프로세서 유닛(136)은 셀 유닛(110)의 충전 전류 및 방전 전류를 계산한다. 이 경우, 마이크로 프로세서 유닛(135)은 전류 검출 소자(137)의 양 단과 전기적으로 연결되어 전류 검출 소자(137)의 양 단 전압차의 변화정도를 측정하여 전류를 계산하게 된다.
전류 검출 소자(137)는 대전류 경로(10) 상에 설치된다. 전류 검출 소자(137)의 양 단이 마이크로 프로세서 유닛(136)에 전기적으로 연결된다. 본 실시예의 경우, 전류 검출 소자(137)는 센스 레지스터(Sense Resistor)로 형성된다. 마이크로 프로세서 유닛(136)은 전류 검출 소자(137)의 양 단 전압차를 측정함으로써, 대전류 경로(10) 상에 흐르는 충전 전류 및 방전 전류를 계산한다.
전류제공 회로부(140)는 충전경로(141) 및 방전경로(142)와, 역전류 방지 유닛(143)과, 전압강하 유닛(144)을 구비한다. 전류제공 회로부(140)는 적절한 충전 전류와 방전 전류를 제공한다.
충전경로(141)와 방전경로(142)는 대전류 경로(10) 상에서 서로 전기적으로 분리되어 형성된다. 충전경로(141)는 충전전류가 흐를 수 있는 경로를 제공하며, 방전경로(142)에는 방전전류가 흐를 수 있는 경로를 제공한다.
역전류 방지 유닛(143)은 충전경로(141) 상에 설치된 제1 다이오드(143a)와, 방전경로(142) 상에 설치된 제2 다이오드(143b)를 구비한다. 역전류 방지 유닛(143)은 충전경로(141) 및 방전경로(142)에서 역전류가 흐르는 것을 방지한다. 즉, 역전류 방지 유닛(143)는 충전경로(141)에서 방전전류가 흐르는 것을 방지하고, 방전경로(142)에서 충전전류가 흐르는 것을 방지한다.
제1 다이오드(143a)는 충전경로(141) 상에서 방전방향에 대하여 역방향으로 설치된다. 따라서, 제1 다이오드(143a)는 충전경로(141)에서 전류가 방전방향으로 흐르는 것을 방지한다.
제2 다이오드(143b)는 방전경로(142) 상에서 충전방향에 대하여 역방향으로 설치된다. 따라서, 제2 다이오드(143b)는 방전경로(142)에서 전류가 충전방향으로 흐르는 것을 방지한다. 제2 다이오드(143b)가 일반 다이오드인 경우에는, 방전전류가 제2 다이오드(143b)를 지나면서 약 0.7V 감압된다. 제2 다이오드(143b)가 쇼트키(schottky) 다이오드인 경우에는 방전전류가 제2 다이오드(143b)를 지나면서 약 0.3V 감압된다.
전압강하 유닛(144)은 방전경로(142) 상에 설치되어 셀 유닛(110)의 출력전압을 원하는 전압으로 강하하여 사용전압으로 방전시킨다. 본 실시예에서는 전압강하 유닛(144)이 통상의 구성을 갖는 스텝다운 방식의 DC-DC 컨버터인 것으로 설명한다. 전압강하 유닛(144)은 방전경로(142) 상에서 방전방향에 대하여 역전류 방지 유닛(143)의 제2 다이오드(143b) 보다 앞서서 위치한다. 전압강하 유닛(144)의 출력 전압은 원하는 사용전압과 제2 다이오드(143b)에 의한 감압을 고려하여 결정된다. 제2 다이오드(143b)가 일반 다이오드인 경우에는, 일반 다이오드에 의한 감압정도를 고려하여 전압강하 유닛(144)은 원하는 방전전압보다 약 0.7V 정도 높은 전압으로 출력한다. 또한, 제2 다이오드(143b)가 쇼트키 다이오드인 경우에는, 쇼트키 다이오드에 의한 감압정도를 고려하여 전압강하 유닛(144)은 원하는 방전전압보다 약 0.3V 정도 높은 전압으로 출력한다.
외부 단자부(150)는 제1 전극 단자(151)와, 제2 전극 단자(152)를 구비한다. 외부 단자부(150)에는 충전 및 방전을 위하여 충전기(미도시) 또는 외부 부하(미도시)와 같은 외부 기기가 전기적으로 연결된다. 도시되지는 않았으나, 외부 단자부(150)는 제3 단자(미도시)를 더 구비할 수 있다. 제3 단자(미도시)는 충방전 제어부(134)와 연결되며, 충방전 제어부(134)는 충방전시 필요한 데이터를 제3 단자(미도시)를 통해 충전기(미도시) 또는 외부 부하(미도시)와 주고받는다.
제1 전극 단자(151)는 전류제공 회로부(140)의 충전경로(141) 및 방전경로(142)와 전기적으로 연결된다. 제1 전극 단자(151)는 대전류 경로(10) 상에서 셀 유닛(110)의 제1 전극(110a)과 전기적으로 연결되어, 충방전용 양극 단자로서 기능하게 된다. 전류제공 회로부(140)의 충전경로(141)와 방전경로(142)가 제1 전극 단자(151)에 함께 전기적으로 연결되므로, 사용이 용이하다.
제2 전극 단자(152)는 대전류 경로(10) 상에서 셀 유닛(110)의 제2 전극(110b)와 전기적으로 연결되어, 충방전용 음극 단자로서 기능하게 된다.
이제, 도1을 참조하여 상기 제1 실시예의 작용을 상세히 설명한다. 본 실시예에서는 충전전압은 4.2V이며, 외부 단자부(150)를 통해 방전되는 사용전압이 1.5V이고, 과충전 모드는 셀 유닛(110)의 전압이 4.2V 내지 4.3V일 때이고, 과방전 모드는 셀 유닛(110)의 전압이 2.3V 내지 2.6V일 때이며, 대전류 경로(10) 상에 2A 내지 6A의 전류가 흐를 때 과전류가 흐르는 것으로 설정한다.
먼저, 이차전지(100)의 충전 작용을 설명한다. 이차전지(100)의 충전을 위해 이차전지(100)의 외부 단자부(150)가 충전기(미도시)에 전기적으로 연결된다. 이차전지(100)에 충전기(미도시)가 연결되면, 충방전 제어 회로부(130)의 충전 스위칭 소자(132)는 온되고, 방전 스위칭 소자(133)는 오프된다. 이 상태에서 외부 단자부(150)의 제1 전극 단자(151)와 제2 전극 단자(152)를 통해 4.2V, 0.5C의 충전이 이루어진다. 충전전류는 전류제공 회로부(140)의 충전경로(141)를 통해 셀 유닛(110)으로 흐른다. 이때, 충전전류는 전류제공 회로부(140)의 방전경로(142)에 설치된 제2 다이오드(143b)에 의해 방전경로(142)로는 흐르지 않는다. 셀 유닛(110)의 전압이 4.2V 내지 4.3V인 경우에는 과충전 모드가 되어 충전 스위칭 소자(132)가 오프되어 충전이 중단된다. 대전류 경로(10) 상에 과전류에 해당되는 2A 내지 6A의 전류가 흐르는 경우에도 충전 스위칭 소자(132)가 오프되어 충전이 중단된다.
다음, 이차전지(100)의 방전 작용을 설명한다. 이차전지(100)의 방전을 위해 이차전지(100)의 외부 단자부(150)에 외부 부하(미도시)가 전기적으로 연결된다. 이차전지(100)에 외부 부하(미도시)가 연결되면, 충방전 제어 회로부(130)의 방전 스위칭 소자(133)는 온되고, 충전 스위칭 소자(132)는 오프된다. 전류제공 회로부(140)의 전압강하 유닛(144)은 셀 유닛(110)의 출력전압을 강하한다. 전압강하 유닛(144)의 출력 전압은 제2 다이오드(143b)에 의한 감압을 고려하여 결정된다. 제2 다이오드(143b)가 일반 다이오드인 경우에는, 일반 다이오드에 의한 감압정도를 고려하여 전압강하 유닛(144)은 사용전압인 1.5V 보다 약 0.7V 정도 높은 2.2V 의 전압으로 출력한다. 또한, 제2 다이오드(143b)가 쇼트키 다이오드인 경우에는, 쇼트키 다이오드에 의한 감압정도를 고려하여 전압강하 유닛(144)은 사용전압인 1.5V 보다 약 0.3V 정도 높은 1.8V의 전압으로 출력한다. 이때, 방전전류는 전류제공 회로부(140)의 충전 경로(141) 상에 설치된 제1 다이오드(143a)에 의해 충전경로(141)로는 흐르지 않는다. 외부 단자부(150)의 제1 전극 단자(151)와 제2 전극 단자(152)에는 사용전압인 약 1.5V의 전압이 인가된다. 셀 유닛(110)의 전압이 2.3V 내지 2.6V인 경우에는 과방전 모드가 되어 방전 스위칭 소자(133)가 오프되어 방전이 중단된다. 대전류 경로(10) 상에 과전류에 해당되는 2A 내지 6A의 전류가 흐르는 경우에도 방전 스위칭 소자(133)가 오프되어 방전이 중단된다.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에 대한 회로도이다.
도2를 참조하면, 이차전지(200)는 셀 유닛(110)과, 보호회로부(120)와, 외부 단자부(250)를 구비한다. 셀 유닛(110)과 보호회로부(120)의 구성 및 작용은 도1에 도시한 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
외부 단자부(250)는 충전용 제1 전극 단자(251a)와, 방전용 제2 전극 단자(252a)와, 제2 전극 단자(152)를 구비한다. 충전용 제1 전극 단자(251a)는 전류제공 회로부(140)의 충전경로(141)와 전기적으로 연결된다. 방전용 제1 전극 단자(251b)는 전류제공 회로부(140)의 방전경로(142)와 전기적으로 연결된다. 제2 전극 단자(152)의 구성 및 작용은 도1에 도시한 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이차전지(200)의 충전은 충전용 제1 전극 단자(251a)와 제2 전극 단자(152)에 충전기(미도시)가 전기적으로 연결되어 이루어진다. 이차전지(200)의 방전은 방전용 제1 전극 단자(251b)와 제2 전극 단자(152)에 외부 부하(미도시)가 전기적으로 연결되어 이루어진다. 그 외의 구성 및 작용은 도1에 도시한 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에 대한 회로도이다.
도3을 참조하면, 이차전지(300)는 셀 유닛(110)과, 보호회로부(320)와, 외부 단자부(150)를 구비한다. 셀 유닛(110)과 외부 단자부(150)의 구성 및 작용은 도1에 도시한 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
보호회로부(320)는 충방전 제어 회로부(130)와, 전류제공 회로부(340)를 구비한다. 충전 제어 회로부(130)의 구성 및 작용은 도1에 도시한 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 전류제공 회로부(340)는 충전경로(141) 및 방전경로(142)와, 역전류 방지 유닛(343)과, 전압강하 유닛(344)과, 충방전 인식 유닛(345)을 구비한다. 충전경로(141)와 방전경로(142)의 구성 및 작용은 도1에 도시한 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
역전류 방지 유닛(343)은 충전경로(141) 상에 설치된 제1 스위칭 소자(343a)와, 방전경로(142) 상에 설치된 제2 스위칭 소자(343b)를 구비한다. 본 실시예에서는 제1 스위칭 소자(343a)와 제2 스위칭 소자(343b)가 FET인 것으로 설명한다. 충전시에는 충전경로(141) 상에 설치된 제1 스위칭 소자(343a)가 온되고, 방전경 로(142) 상에 설치된 제2 스위칭 소자(343b)는 오프된다. 방전시에는 방전경로(142) 상에 설치된 제2 스위칭 소자(343b)가 온되고, 충전경로(141) 상에 설치된 제1 스위칭 소자(343a)는 오프된다. 그에 따라, 충전경로(141) 및 방전경로(142)에서의 역전류가 방지된다. 전압강하 유닛(344)은 충방전 인식 유닛(345)로부터 충전 및 방전 상태를 인식하여 역전류 방지 유닛(343)의 제1 스위칭 소자(343a)와 제2 스위칭 소자(343b)에 제어신호를 출력한다. 충방전 인식 유닛(345)은 충전경로(141)와 전압강하 유닛(344)을 전기적으로 연결하는 인식용 저항(136)으로 이루어진다. 전압강하 유닛(344)은 인식용 저항(136)에 걸리는 전압을 감지함으로써, 충전 및 방전 상태를 인식하게 된다.
그 외의 구성 및 작용은 도1에 도시한 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이상 본 발명을 상기 실시예들을 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 이차전지에 대한 회로도이다.
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 이차전지에 대한 회로도이다.
도3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 이차전지에 대한 회로도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 이차전지 110 : 셀 유닛
120 : 보호회로 130 : 충방전 제어 회로부
140 : 전류제공 회로부 141 : 충전경로
142 : 방전경로 143 : 역전류 방지부
144 : 전압강하부 150 : 외부 단자부

Claims (17)

  1. 충방전이 가능한 배터리 셀을 구비하는 셀 유닛;
    상기 셀 유닛과 전기적으로 연결되며 상기 셀 유닛의 충방전을 위해 형성된 외부 단자부; 및
    전류제공 회로부를 구비하며 상기 셀 유닛과 상기 외부 단자부를 전기적으로 연결하는 보호회로부를 포함하며,
    상기 전류제공 회로부는 서로 분리된 충전경로 및 방전경로와, 상기 방전경로 상에서 상기 셀 유닛의 출력전압을 사용전압으로 강하시키는 전압강하 유닛과, 상기 충전경로 및 방전경로 상에서의 역전류를 방지하는 역전류 방지 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압강하 유닛은 스텝다운 DC-DC 컨버터인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 역전류 방지 유닛은 상기 충전경로 상에 충전방향에 대해 순방향으로 설치된 제1 다이오드와, 상기 방전경로 상에 방전방향에 대해 순방향으로 설치된 제2 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압강하 유닛의 출력전압은 상기 사용전압보다 상기 제2 다이오드에 의한 감압값 만큼 높은 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 역전류 방지 유닛의 제2 다이오드는 쇼트키 다이오드인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 역전류 방지 유닛은 상기 충전경로 상에 설치된 제1 스위칭 소자와, 상기 방전경로 상에 설치된 제2 스위칭 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전압강하 유닛은 상기 제1 스위칭 소자와 상기 제2 스위칭 소자에 제어신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 역전류 방지 유닛의 상기 제1 스위칭 소자 및 상기 제2 스위칭 소자는 FET인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로의 전류제공 회로부는 충방전 인식 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 충방전 인식 유닛은 상기 전압강하 유닛과 상기 충전경로 또는 방전경로를 전기적으로 연결하는 인식용 저항을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 셀 유닛은 전기적으로 연결된 다수의 배터리 셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 보호회로부는 상기 셀 유닛과 상기 전류제공 회로부를 전기적으로 연결하며 충방전을 스위칭하는 충방전 제어 회로부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 외부 단자부는 상기 전류제공 회로부의 충전경로 및 방전경로와 함께 전기적으로 연결된 제1 전극 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 외부 단자부는 상기 충전경로와 전기적으로 연결된 충전용 제1 전극 단자와, 상기 방전경로와 전기적으로 연결된 방전용 제1 전극 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 사용전압이 1.2V 내지 1.5V인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제1항에 있어서,
    AA 사이즈 또는 AAA 사이즈의 일차전지와 호환하여 사용되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 충방전이 가능한 적어도 하나의 배터리 셀을 구비하는 셀 유닛;
    상기 셀 유닛과 전기적으로 연결되며 상기 셀 유닛의 충방전을 위해 형성된 외부 단자부; 및
    전류제공 회로부를 구비하며 상기 셀 유닛과 상기 외부 단자부를 전기적으로 연결하는 보호회로부를 포함하며,
    상기 보호회로부의 전류제공 회로부는 서로 분리된 충전경로 및 방전경로와, 상기 방전경로 상에서 전압을 강하시키는 전압강하 유닛를 구비하며,
    상기 외부 단자부는 상기 전류제공 회로부의 충전경로 및 방전경로와 함께 전기적으로 연결된 제1 전극 단자를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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