KR20170062857A - System and method of battery cell protection circuit with ptc device - Google Patents

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Abstract

PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 방법에 있어서, 배터리 셀 온도를 측정하는 배터리 셀 온도 측정 단계; 상기 측정한 배터리 셀의 온도와 기설정된 소정의 기준 온도를 비교하여 소정의 기준 온도 도달 여부를 판단하는 배터리 셀 온도 비교 판단 단계; 및 배터리 셀 온도 비교 판단 결과, 소정의 기준 온도 도달 여부에 따라 PTC 소자로 입력되는 전류 값에 변화를 주어 PTC 소자를 구동하는 PTC 소자 구동단계;를 포함하여 단계를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 방법이 제시된다.A method of protecting a battery cell using a PTC device, the method comprising: measuring a battery cell temperature; Comparing a measured temperature of the battery cell with a predetermined reference temperature to determine whether a predetermined reference temperature has been reached; And a PTC device driving step of driving the PTC device by changing a current value inputted to the PTC device according to whether or not a predetermined reference temperature is reached as a result of comparison of the battery cell temperature. A protection method is presented.

Description

PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF BATTERY CELL PROTECTION CIRCUIT WITH PTC DEVICE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery cell protection system using a PTC device,

본 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 시스템 및 방법 에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 때, PTC 소자가 배터리 셀로 인가되는 충전 전류를 확실히 차단하게 하여 배터리 셀을 보호하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for protecting a battery cell using the PTC device, and more particularly, to a system and method for protecting a battery cell using a PTC device, more specifically, when a temperature of the battery cell is higher than a predetermined reference temperature, System and method.

리튬이온 2차 전지는 과충전 및 과전류가 유입되면 셀 내부의 온도 상승으로The lithium-ion secondary battery, when overcharged or overcurrent flows,

누액, 폭발 발화의 위험성이 크다.There is a great risk of leakage and explosion.

안정성을 상대적으로 증가시킨 리튬 폴리머 전지(LPB)도 안정성의 문제를 완전히 해결하지 못하여, 여전히 short circuit에 의한 폭발의 위험성으로부터 자유로울 수 없다.The lithium polymer battery (LPB), which has relatively increased stability, can not completely solve the problem of stability, and still can not be free from the risk of explosion by short circuit.

따라서, 배터리 셀 단독으로는 안정성을 충족할 수 없기 때문에 전지의 보호를 위하여 여러 가지 보호 장치가 장착이 요구된다.Therefore, since the battery cell alone can not satisfy the stability, it is required to install various protection devices for protecting the battery.

리튬 배터리 및 배터리 팩에 장착되는 대표적인 보호 장치로는 PCM(Protected Circuit Module), PTC 소자(Positive Temperature Coefficient Device) 혹은 온도 퓨즈(Thermal fuse)등이 있으며, 이 중에서 PTC 소자는 과전류 및 과충전 시에 배터리 셀 내부로 유입되는 전류를 차단하여 배터리 셀의 온도를 하강시켜 전지의 안정적인 보호역할을 수행하는 기능을 하고 있다.Typical protection devices installed in lithium batteries and battery packs include Protected Circuit Module (PCM), Positive Temperature Coefficient Device (PTC), or Thermal fuse. Among them, PTC device is a battery And functions to stably protect the battery by lowering the temperature of the battery cell by interrupting the current flowing into the cell.

PTC 소자의 동작특성은 정상 상태에서는 정격 전류를 공급하는 저(低) 저항체이지만 한계치(전류 또는 온도) 이상의 상태가 지속되는 비정상적인 상태에서는 고(高) 저항체로 스스로 전환되어 전류를 차단하게 된다. 그리고, 이상상태의 원인이 제거되면 초기의 정상 상태로 자동복구가 된다.The operating characteristics of the PTC device are low resistors that supply the rated current in the steady state, but they switch themselves to the high resistance device in the abnormal state where the state over the limit value (current or temperature) is continued and interrupt the current. When the cause of the abnormal state is removed, the initial state is automatically restored.

하지만, PTC 소자는 온도가 상승함에 따라, 허용 전류 및 차단 전류가 선형적을 감소하는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성은 배터리 셀로 인가되는 충전 전류를 차단해야 하는 소정의 기준 온도 이상에서도 PTC 소자의 차단 전류 값이 인가되는 충전 전류 값보다 높아, 배터리 셀로 공급되는 충전 전류를 차단하지 못하여 배터리 셀의 안전성을 떨어뜨리는 문제점을 발생시키기도 한다.However, as the temperature rises, the PTC device has the characteristic that the allowable current and the cut-off current decrease linearity. This characteristic is higher than the charge current value applied to the PTC device even when the charge current applied to the battery cell exceeds a predetermined reference temperature at which the charge current should be cut off. Thus, the charge current supplied to the battery cell can not be blocked, Tipping can also cause problems.

따라서, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 때, PTC 소자로 하여금 배터리 셀로 인가되는 충전 전류를 확실히 차단하도록 하여 배터리 셀을 보호할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.Therefore, in order to solve such a conventional problem, it is required to develop a technology for protecting the battery cell by allowing the PTC element to surely block the charging current applied to the battery cell when the temperature of the battery cell is higher than a predetermined reference temperature .

KRKR 10-2001-006989010-2001-0069890 AA

본 발명은 이와 같이 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 때 PTC 소자가 배터리 셀로 인가되는 충전 전류를 차단하지 못하는 경우, PTC 소자로 소정 온도일 때의 PTC 소자의 차단 전류보다 높은 충전 전류를 인가시켜, PTC 소자가 충전 전류를 차단하게 함으로서, 배터리 셀을 보호하고자 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.If the temperature of the battery cell is higher than the predetermined reference temperature and the PTC device can not block the charging current applied to the battery cell, the charging current is higher than the breaking current of the PTC device at the predetermined temperature The present invention provides a system and method for protecting a battery cell using a PTC device in order to protect a battery cell by causing a PTC device to shut off a charging current.

PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 방법에 있어서, 배터리 셀 온도를 측정하는 배터리 셀 온도 측정 단계; 상기 측정한 배터리 셀의 온도와 기설정된 소정의 기준 온도를 비교하여 소정의 기준 온도 도달 여부를 판단하는 배터리 셀 온도 비교 판단 단계; 및 배터리 셀 온도 비교 판단 결과, 소정의 기준 온도 도달 여부에 따라 PTC 소자로 입력되는 전류 값에 변화를 주어 PTC 소자를 구동하는 PTC 소자 구동단계; 를 포함하여 단계를 구성할 수 있다. A method of protecting a battery cell using a PTC device, the method comprising: measuring a battery cell temperature; Comparing a measured temperature of the battery cell with a predetermined reference temperature to determine whether a predetermined reference temperature has been reached; And driving the PTC device by changing a current value input to the PTC device according to whether or not a predetermined reference temperature is reached as a result of comparing the battery cell temperature; May comprise a step.

상기 PTC 소자 구동 단계는, 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이하의 구간에서는, 제1 전류 값이 PTC 소자에 인가되도록 하는 제1 전류 PTC 소자 구동 단계; 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상의 구간에서는, 제2 전류 값이 PTC 소자에 인가되도록 하는 제2 전류 PTC 소자 구동 단계; 를 포함하여 단계를 구성할 수 있다. The PTC element driving step may include a first current PTC element driving step in which a first current value is applied to the PTC element in a section where the temperature of the battery cell is equal to or lower than a predetermined reference temperature; A second current PTC element driving step in which a second current value is applied to the PTC element in a section where the temperature of the battery cell is equal to or higher than a predetermined reference temperature; May comprise a step.

상기 제1 전류 PTC 소자 구동 단계에서 인가되는 제1 전류 값은, 외부 충전기로부터 인가되는 정상 충전 전류이고, 상기 제2 전류 PTC 소자 구동 단계에서 인가되는 제2 전류 값은, 외부 충전기로부터 인가되는 정상 충전 전류를 증폭한 증폭 충전 전류 인 것을 특징으로 할 수 있다.Wherein the first current value applied in the first current PTC device driving step is a normal charge current applied from the external charger and the second current value applied in the second current PTC device driving step is a normal current value applied from the external charger, And an amplification charge current obtained by amplifying the charge current.

상기 증폭 충전 전류는, 상기 소정의 기준 온도에서의 PTC 소자 차단 전류 값 이상으로 증폭된 충전 전류인 것을 특징으로 할 수 있다. And the amplified charge current is a charge current amplified by at least the PTC device cut-off current value at the predetermined reference temperature.

외부로부터 배터리로 충전 전류를 공급하는 외부 충전기; 외부 충전기로부터 전류를 공급받아 충전되는 배터리 셀; 배터리 셀의 온도를 측정하고, 상기 측정한 배터리 셀의 온도와 소정의 기준 온도를 비교하며, 비교 결과에 따라 스위치를 제어하는 제어부; 및 배터리 셀을 보호하기 위한 배터리 셀 보호 회로; 를 포함할 수 있다. An external charger for supplying a charging current from the outside to the battery; A battery cell that is charged by receiving a current from an external charger; A controller for measuring a temperature of the battery cell, comparing the measured temperature of the battery cell with a predetermined reference temperature, and controlling the switch according to the comparison result; And a battery cell protection circuit for protecting the battery cell; . ≪ / RTI >

상기 배터리 셀 보호 회로는, 상기 외부 충전기로부터 공급되는 정상 충전 전류를 증폭하여 증폭 충전 전류를 출력하는 충전 전류 증폭회로; 상기 외부 충전기로부터 공급되는 정상 충전 전류와 상기 충전 전류 증폭 회로에서 출력된 증폭 충전 전류 중에서 선택적으로 PTC 소자에 전류를 인가하는 스위치; 를 포함하여 구성되어 충전 전류를 선택하여 출력할 수 있다. Wherein the battery cell protection circuit comprises: a charge current amplification circuit for amplifying a normal charge current supplied from the external charger and outputting an amplified charge current; A switch for selectively applying a current to the PTC device from a normal charge current supplied from the external charger and an amplified charge current output from the charge current amplification circuit; So that the charging current can be selected and output.

상기 충전 전류 인가 회로로부터 선택된 충전 전류를 입력 받아 배터리 셀로 전류를 공급하거나, 입력 받는 충전 전류가 PTC 소자의 차단 전류 이상일 경우, 상기 충전 전류가 배터리 셀로 입력되는 것을 차단하여 배터리 셀을 보호하는 PTC 소자; 를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.A PTC device for protecting the battery cell by blocking input of the charging current into the battery cell when the charging current is supplied from the charging current application circuit to the battery cell, ; And a control unit.

상기 충전 전류 증폭 회로는, 배터리 셀의 온도가 소정의 온도 이상일 때,The charge current amplifying circuit, when the temperature of the battery cell is equal to or higher than a predetermined temperature,

PNP형 트랜지스터를 이용해, 소정의 온도에서의 PTC 소자 차단 전류 이상으로 정상 충전 전류를 증폭하는 것을 특징으로 할 수 있다. The PNP transistor is used to amplify the normal charge current at a temperature equal to or higher than the PTC device cut-off current at a predetermined temperature.

상기 제어부는, 배터리 셀의 온도를 측정하는 배터리 셀 온도 측정부; 상기 배터리 셀 온도 측정부에서 측정한 배터리 셀의 온도를 소정의 기준 온도와 비교하여 소정의 기준 온도 도달 여부를 판단하는 배터리 셀 온도 비교 판단부; 및 상기 배터리 셀 온도 비교 판단 결과, 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 경우, 상기 외부 충전기의 출력이 증폭 충전 전류로 증폭되어 PTC 소자로 인가되도록 스위치를 제어하는 스위치 제어부; 를 더 포함할 수 있다.The controller may include: a battery cell temperature measuring unit for measuring a temperature of the battery cell; A battery cell temperature comparator for comparing the temperature of the battery cell measured by the battery cell temperature measuring unit with a predetermined reference temperature to determine whether a predetermined reference temperature has been reached; And a switch controller for controlling the switch so that the output of the external charger is amplified by the amplified charge current and applied to the PTC device when the temperature of the battery cell is equal to or higher than a predetermined reference temperature as a result of the battery cell temperature comparison. As shown in FIG.

상기 스위치는, 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이하일 경우,When the temperature of the battery cell is lower than a predetermined reference temperature,

외부 충전기로부터의 정상 충전 전류가 PTC 소자로 공급되도록 경로를 제공하며, 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 경우, 상기 정상 충전 전류가 증폭 충전 전류로 증폭되어 PTC 소자로 공급되도록 경로를 제공하는 것을 특징으로 할 수 있다.Providing a path for supplying a normal charge current from an external charger to the PTC device and providing a path for the normal charge current to be amplified to an amplified charge current and supplied to the PTC device when the temperature of the battery cell is above a predetermined reference temperature . ≪ / RTI >

PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 회로 시스템은, 저장부를 추가로 포함하며, 상기 저장부는, 배터리 셀의 사용 최대 온도에 해당하는 소정의 기준 온도를 저장하며, 상기 제어부에 소정의 기준 온도 값 데이터를 제공하는 배터리 셀 온도 저장부; 및 소정의 기준 온도 일 때의 PTC 소자의 허용 전류 및 차단 전류 값을 저장하여, 상기 충전 전류 증폭 회로에서 전류를 증폭함에 있어, 전류의 증폭 정도에 기준 값을 제공하는 PTC 소자 전류 저장부; 를 더 포함할 수 있다.The battery cell protection circuit system using the PTC device further includes a storage unit, wherein the storage unit stores a predetermined reference temperature corresponding to a maximum temperature of use of the battery cell, and provides predetermined reference temperature value data to the control unit A battery cell temperature storage unit; And a PTC device current storage unit for storing the allowable current and the cutoff current value of the PTC device at a predetermined reference temperature and for providing a reference value to the degree of amplification of the current in the charge current amplifying circuit; As shown in FIG.

본 발명의 실시 예에 따른 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 시스템 및 방법은 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상인 경우에 PTC 소자가 배터리 셀로 인가되는 충전 전류를 차단하지 못해 배터리 셀의 안전성을 감소시켰던 종래의 기술에 비해 본 발명은 배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상인 경우, PTC 소자가 배터리 셀로 되는 충전 전류를 확실히 차단하게 하여 배터리 셀을 안전하게 보호하여 안전성을 보장할 수 있다.The system and method for protecting a battery cell using a PTC device according to an embodiment of the present invention can reduce the safety of the battery cell because the PTC device can not block the charge current applied to the battery cell when the temperature of the battery cell is higher than a predetermined reference temperature Compared with the conventional technology, the present invention can securely protect the battery cell by safely blocking the charging current, which becomes the battery cell, when the temperature of the battery cell is equal to or higher than the predetermined reference temperature.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 회로의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 회로의 구성에 포함된 배터리 관리 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 회로의 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of a battery cell protection circuit using a PTC device according to an embodiment of the present invention; FIG.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery cell protection circuit using a PTC device, and more particularly,
3 is a flowchart of a battery cell protection circuit using a PTC device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, Is provided to fully inform the user.

본 발명의 실시 예에 따른 소정의 기준 온도는 배터리 셀의 최대 사용 온도에 소정의 오차 범위의 온도를 의미한다.The predetermined reference temperature according to an embodiment of the present invention means a temperature within a predetermined error range with respect to the maximum use temperature of the battery cell.

1. 본 발명의 실시 예에 따른 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 시스템 의 일 예1. An example of a battery cell protection system using a PTC device according to an embodiment of the present invention

본 발명은 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 기준 온도 이상으로서 배터리 셀(200)로 인가되는 충전 전류가 차단되어야 할 때, 배터리 셀(200)을 보호하는 PTC 소자(320)가 충전 전류를 차단하지 못하는 경우, PTC 소자(320)로 인가되는 충전 전류를 소정의 온도 일 때의 PTC 소자(320) 차단 전류보다 높게 증폭시켜 PTC 소자(320)가 인가되는 증폭 충전 전류를 차단하도록 해, 배터리 셀(200)을 보호하는 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 회로 시스템이다.When the charging current applied to the battery cell 200 is cut off when the temperature of the battery cell 200 is equal to or higher than the predetermined reference temperature, the PTC device 320 for protecting the battery cell 200 charges the charging current The charge current applied to the PTC device 320 is amplified to be higher than the cut-off current of the PTC device 320 at a predetermined temperature to block the amplified charge current applied to the PTC device 320, And a battery cell protection circuit system using a PTC element that protects the cell 200.

본 발명은 제어부(420)가 배터리 셀(200)의 온도를 측정하여 저장부(410)에 미리 저장되어 있던 배터리 셀(200)의 소정의 기준 온도와 비교 판단한다. 비교 판단 결과에 따라, 제어부(420)는 스위치(311)를 제어하여 PTC 소자(320)로 정상 충전 전류 또는 증폭 충전 전류를 인가시킨다. 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 기준 온도 이상인 경우, PNP형 트랜지스터(312a)를 포함하여 구성된 충전 전류 증폭 회로(312)에서 정상 충전 전류를 증폭한 증폭 충전 전류를 출력하여, 그 증폭 충전 전류를 PTC 소자(320)로 인가해, PTC 소자(320)가 증폭 충전 전류를 차단하도록 함으로서, 소정의 기준 온도 이상에서 배터리 셀(200)을 보호하고자 하는 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 회로 시스템이다.The controller 420 measures the temperature of the battery cell 200 and compares the temperature of the battery cell 200 with a predetermined reference temperature of the battery cell 200 previously stored in the storage unit 410. According to the comparison result, the controller 420 controls the switch 311 to apply the normal charge current or the amplified charge current to the PTC element 320. [ When the temperature of the battery cell 200 is equal to or higher than the predetermined reference temperature, the charge current amplifying circuit 312 including the PNP transistor 312a outputs the amplified charge current obtained by amplifying the normal charge current, To the PTC device 320 so that the PTC device 320 blocks the amplified charge current to protect the battery cell 200 at a predetermined reference temperature or higher.

외부 충전기(100)는 배터리 셀(200)로 정상 충전 전류를 공급한다.The external charger 100 supplies a normal charging current to the battery cell 200.

배터리 셀(200)은 배터리 팩을 구성하며 일반적인 충/방전이 가능한 배터리 셀(200)으로서, 전자기기에 전원을 공급하는 장치이다.The battery cell 200 is a battery cell 200 constituting a battery pack and capable of normal charging / discharging, and is a device for supplying power to an electronic device.

한편, 배터리 셀(200)은 최대 사용 온도가 존재하는데, 배터리 셀(200)의 온도를 최대 사용 온도에 해당하는 소정의 기준 온도 이하로 유지해야 배터리 셀(200)의 안전성을 보장 할 수 있다.On the other hand, the maximum operating temperature of the battery cell 200 is maintained, and the temperature of the battery cell 200 can be maintained below a predetermined reference temperature corresponding to the maximum operating temperature to ensure the safety of the battery cell 200.

안전성을 유지하며 배터리 셀(200)을 사용하기 위해서는 소정의 기준 온도 이상에서 배터리 셀(200)로 공급되는 충전 전류를 차단해 배터리 셀(200)의 온도 상승을 방지해야 한다.In order to maintain safety and to use the battery cell 200, the charging current supplied to the battery cell 200 at a predetermined reference temperature or higher is blocked to prevent the temperature rise of the battery cell 200.

배터리 셀 보호 회로(300)는 외부 충전기(100)로부터 출력되는 정상 충전 전류 또는 정상 충전 전류를 증폭한 증폭 충전 전류를 선택적으로 PTC 소자(320)로 인가하여 배터리 셀(200)로 정상 충전 전류를 인가하거나, 증폭 충전 전류를 차단하여 배터리 셀(200)을 보호하고자 하는 회로이다.The battery cell protection circuit 300 selectively applies a normal charge current output from the external charger 100 or an amplified charge current obtained by amplifying the normal charge current to the PTC device 320 so that the normal charge current is supplied to the battery cell 200 Or to protect the battery cell 200 by shutting off the amplification charge current.

배터리 셀 보호 회로(300)는 스위치(311)와 충전 전류 증폭 회로(312)를 포함하여 구성된 충전 전류 인가 회로(310)와 PTC 소자(320)를 포함하여 구성된다.The battery cell protection circuit 300 includes a charge current application circuit 310 and a PTC device 320 which are configured to include a switch 311 and a charge current amplification circuit 312.

충전 전류 인가 회로(310)는 PTC 소자(320)로 정상 충전 전류 또는 증폭 충전 전류 등의 충전 전류를 인가할 수 있도록 구성된 회로이다.The charge current applying circuit 310 is a circuit configured to apply a charge current such as a normal charge current or an amplified charge current to the PTC element 320. [

충전 전류 인가 회로(310)는 스위치(311)와 충전 전류 증폭 회로(312)를 포함하여 구성된다.The charging current applying circuit 310 includes a switch 311 and a charging current amplifying circuit 312.

스위치(311)는 제어부(420)의 제어에 따라, 외부 충전기로부터 공급되는 정상 충전 전류와 충전 전류 증폭회로(312)에서 출력된 증폭 충전 전류 중에서 선택적으로 PTC 소자에 전류를 인가하는 경로를 제공한다.The switch 311 provides a path for selectively applying a current to the PTC device from the normal charge current supplied from the external charger and the amplified charge current output from the charge current amplification circuit 312 under the control of the controller 420 .

보다 구체적으로는, 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 기준 온도 이하일 때는 정상 충전 전류가 PTC 소자(320)로 인가 될 수 있는 경로를 제공하며, 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 때는 증폭 충전 전류가 PTC 소자(320)로 인가 될 수 있는 경로를 제공한다.More specifically, when the temperature of the battery cell 200 is lower than a predetermined reference temperature, a normal charge current can be applied to the PTC device 320. When the temperature of the battery cell 200 is lower than a predetermined reference temperature The amplification charge current can be supplied to the PTC device 320. [0064] FIG.

충전 전류 증폭 회로(312)는 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 경우, 외부 충전기로부터 공급되는 정상 충전 전류를 증폭하여 증폭 충전 전류를 출력한다. 또한, 충전 전류 증폭 회로(132)는 PNP형 트랜지스터(312a)를 포함하여 구성된다.The charge current amplifying circuit 312 amplifies the normal charge current supplied from the external charger and outputs the amplified charge current when the temperature of the battery cell 200 is equal to or higher than the predetermined reference temperature. Further, the charge current amplifying circuit 132 includes the PNP transistor 312a.

PNP형 트랜지스터(400)는 일반적으로 전류를 증폭하는 기능을 할 수 있다. 따라서, PNP형 트랜지스터(400)는 정상 충전 전류를 증폭시킨다. 이 때, 증폭할 충전 전류의 증폭 정도는 배터리 셀(200)의 소정의 기준 온도일 때의 PTC 소자(320) 차단 전류 이상의 값을 가지도록 충전 전류를 증폭한다.The PNP transistor 400 can generally function to amplify a current. Thus, the PNP transistor 400 amplifies the normal charge current. At this time, the degree of amplification of the charge current to be amplified is amplified so as to have a value equal to or larger than the cut-off current of the PTC device 320 at a predetermined reference temperature of the battery cell 200.

PTC 소자(320)는 일반적으로 온도가 상승함에 따라 PTC 소자(320) 내의 저항이 증가하여, PTC 소자(320)의 허용 전류 및 차단 전류가 선형적으로 감소하는 특성을 가진다.The PTC element 320 generally has a characteristic in which the resistance in the PTC element 320 increases as the temperature rises, and the allowable current and the cutoff current of the PTC element 320 linearly decrease.

PTC 소자(320)는 배터리 셀(200)의 온도가 증가함에 따라 상승된 주위 온도의 영향을 받아 온도가 점차 상승하게 되면, PTC 소자(320)의 허용 전류 및 차단 전류가 선형적으로 감소하고, 배터리 셀(200)로 인가되는 전류를 제한하여 배터리 셀(200)을 안전 온도 내에서 보호하는 역할을 한다.The PTC device 320 linearly decreases the allowable current and the cut-off current of the PTC device 320 when the temperature gradually increases due to the influence of the increased ambient temperature as the temperature of the battery cell 200 increases, And functions to protect the battery cell 200 within a safe temperature by restricting the current applied to the battery cell 200.

PTC 소자(320)는 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 온도 이하일 경우, 충전 전류 인가 회로(310)로부터 정상 충전 전류를 공급받아 배터리 셀(200)로 정상 충전 전류를 인가한다.The PTC device 320 receives a normal charge current from the charge current applying circuit 310 and applies a normal charge current to the battery cell 200 when the temperature of the battery cell 200 is lower than a predetermined temperature.

반면, 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 온도 이상일 경우, 충전 전류 증폭 회로(312)로부터 출력 받은 증폭 충전 전류를 충전 전류 인가 회로(310)를 통해 공급 받아 증폭 충전 전류를 차단하여 배터리 셀(200)로 전류가 인가되는 것을 방지한다.On the other hand, when the temperature of the battery cell 200 is equal to or higher than the predetermined temperature, the amplified charge current outputted from the charge current amplifying circuit 312 is supplied through the charge current applying circuit 310 to block the amplified charge current, 200 to prevent current from being applied.

배터리 관리 시스템(400)은 일반적으로 배터리 팩의 충/방전을 제어하는 역할을 한다.The battery management system 400 generally controls charge / discharge of the battery pack.

본 발명의 실시 예에 따른 배터리 관리 시스템(400)은 저장부(410)와 제어부(420)를 포함하여 구성할 수 있다.The battery management system 400 according to the embodiment of the present invention may include a storage unit 410 and a control unit 420.

저장부(410)는 배터리 셀(200)의 최대 사용 온도를 저장한 배터리 셀 온도 저장부(411)와 PTC 소자(320)의 허용 전류 및 차단 전류 값을 저장하는 PTC 소자(320)의 전류 저장부(412)를 추가로 포함하여 구성된다.The storage unit 410 includes a battery cell temperature storage unit 411 storing the maximum use temperature of the battery cell 200 and a current storage unit 411 of the PTC device 320 storing the allowable current and the cutoff current value of the PTC device 320. [ (412). ≪ / RTI >

배터리 셀 온도 저장부(411)는 배터리 셀(200)의 소정의 기준 온도를 저장하고, 제어부(420)가 측정한 배터리 셀(200)의 온도를 비교할 수 있도록 제어부(420)로 데이터를 제공한다.The battery cell temperature storage unit 411 stores a predetermined reference temperature of the battery cell 200 and provides data to the control unit 420 so that the temperature of the battery cell 200 measured by the control unit 420 can be compared .

PTC 소자(320)의 전류 저장부(412)는 배터리 셀(200)의 소정의 기준 온도일 때의 PTC 소자(320) 허용 전류 및 차단 전류 값을 저장한다.The current storage unit 412 of the PTC device 320 stores the allowable current and the cut-off current value of the PTC device 320 at a predetermined reference temperature of the battery cell 200.

이를 통해, PTC 소자(320)의 전류 저장부(412)는 PNP형 트랜지스터(312a)가 충전 전류를 증폭할 시, PTC 소자(320)의 차단 전류 값 이상으로 전류를 증폭할 수 있게 증폭 정도의 기준 값을 제공한다.Accordingly, when the PNP transistor 312a amplifies the charge current, the current storage unit 412 of the PTC device 320 is controlled to have a degree of amplification Provide a reference value.

제어부(420)은 배터리 셀(200)의 온도를 측정하는 배터리 셀 온도 측정부(421), 측정한 배터리 셀(200)의 온도를 배터리 셀 온도 저장부(411)에 저장된 소정의 기준 온도와 비교 판단하는 배터리 셀 온도 비교 판단부(422), 비교 판단 결과에 따라, 스위치(311)를 제어하는 스위치 제어부(423)를 추가로 포함하여 구성된다.The control unit 420 includes a battery cell temperature measuring unit 421 for measuring the temperature of the battery cell 200 and a comparator 420 for comparing the measured temperature of the battery cell 200 with a predetermined reference temperature stored in the battery cell temperature storing unit 411 And a switch control unit 423 for controlling the switch 311 in accordance with the result of the comparison determination.

배터리 셀 온도 측정부(421)는 배터리 셀(200)의 온도를 측정하는 기능을 한다.The battery cell temperature measuring unit 421 measures the temperature of the battery cell 200.

배터리 셀 온도 비교 판단부(422)는 배터리 셀 온도 측정부(421)에서 측정한 배터리 셀(200)의 온도와 배터리 셀 온도 저장부(421)로부터 전송 받은 배터리 셀(200)의 소정의 기준 온도 값 데이터와 비교하여, 배터리 셀(200) 온도의 소정의 기준 온도 도달 여부를 판단한다.The battery cell temperature comparison and determination unit 422 compares the temperature of the battery cell 200 measured by the battery cell temperature measurement unit 421 with the predetermined reference temperature of the battery cell 200 received from the battery cell temperature storage unit 421 Value data to determine whether the temperature of the battery cell 200 reaches a predetermined reference temperature.

스위치 제어부(423)는 배터리 셀 온도 비교 판단부(422)의 비교 판단 결과에 따라, 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 기준 온도 값 이상인 경우, 상기 외부 충전기의 출력이 증폭 충전 전류로 증폭되어 PTC 소자로 인가되도록 스위치를 제어한다.When the temperature of the battery cell 200 is equal to or higher than the predetermined reference temperature value, the switch control unit 423 amplifies the output of the external charger to the amplified charge current according to the comparison result of the battery cell temperature comparison determination unit 422 And controls the switch to be applied to the PTC device.

2. 본 발명의 실시 예에 따른 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 방법2. Method for protecting a battery cell using a PTC device according to an embodiment of the present invention

본 발명은 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 배터리 셀(200)의 온도를 측정하여, 측정한 배터리 셀(200)의 온도가 배터리 셀(200)의 소정의 기준 온도에 도달하는 지 판단한다. 그 이후, 배터리 셀(200)의 온도의 소정의 기준 온도 도달 여부에 따라, PTC 소자(320)로 입력되는 전류 값에 변화를 주어 PTC 소자(320)를 구동하고 배터리 셀(200)을 보호하고자 하는 PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 회로의 보호 방법이다.In order to accomplish the object of the present invention described above, the present invention measures the temperature of a battery cell (200), determines whether a temperature of the measured battery cell (200) reaches a predetermined reference temperature of the battery cell do. Thereafter, in order to protect the battery cell 200 by driving the PTC device 320 by changing the current value inputted to the PTC device 320 according to whether the temperature of the battery cell 200 reaches a predetermined reference temperature A battery cell protection circuit using a PTC device.

이와 같은 배터리 셀의 보호 방법으로는 배터리 셀 온도 측정 단계(S110), 배터리 셀(200)의 온도와 소정의 기준 온도 값을 비교하고 소정의 기준 온도 도달 여부를 판단하는 배터리 셀 온도 비교 판단 단계(S120), 소정의 기준 온도 도달 여부에 따라 PTC 소자(320)로 입력하는 전류를 다르게 하여 PTC 소자(320)를 구동하는 PTC 소자 구동 단계(S130)로 구성된다.The method of protecting the battery cell includes a battery cell temperature measurement step S110, a battery cell temperature comparison step of comparing a temperature of the battery cell 200 with a predetermined reference temperature value and determining whether a predetermined reference temperature has been reached S120), and driving a PTC device 320 by changing a current input to the PTC device 320 according to whether a predetermined reference temperature is reached or not (step S130).

이하에서는 도 3을 참고하여 각 단계를 상세히 설명한다.Hereinafter, each step will be described in detail with reference to FIG.

배터리 셀 온도 측정 단계(S110)는 배터리 셀(200)의 온도를 측정하는 단계이다.The battery cell temperature measurement step S110 is a step of measuring the temperature of the battery cell 200. [

배터리 셀 온도 비교 단계(S120)는 배터리 셀 온도 측정 단계(S110)에서 측정된 배터리 셀(200)의 온도와 저장부(410)에 미리 저정된 소정의 기준 온도와 비교하여, 소정의 기준 온도 도달 여부를 판단하는 단계이다. The battery cell temperature comparison step S120 compares the temperature of the battery cell 200 measured in the battery cell temperature measurement step S110 with a predetermined reference temperature stored in advance in the storage part 410, Or not.

PTC 소자 구동 단계(S130)는 배터리 셀(200) 온도가 소정의 기준 온도 도달하는지 여부에 따라, PTC 소자(320)로 입력되는 전류 값에 변화를 주어 PTC 소자(320)를 구동하는 단계이며, 입력되는 전류 값에 따라 제 1 전류 PTC 소자 구동 단계(S131)와 제 2 전류 PTC 소자 구동 단계(S132)로 나눌 수 있다.The PTC device driving step S 130 is a step of driving the PTC device 320 by changing the current value inputted to the PTC device 320 according to whether the temperature of the battery cell 200 reaches a predetermined reference temperature, And may be divided into a first current PTC element driving step S131 and a second current PTC element driving step S132 according to an input current value.

제 1 전류 PTC 소자 구동 단계(S131)는 배터리 셀 온도 비교 판단 단계(S120)의 결과, 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 기준 온도 이하인 경우, PTC 소자(320)로 정상 충전 전류가 인가되도록 하여 PTC 소자(320)를 구동하는 단계이다.The first current PTC element driving step S131 is performed such that the normal charging current is applied to the PTC element 320 when the temperature of the battery cell 200 is equal to or lower than the predetermined reference temperature as a result of the battery cell temperature comparison determination step S120 Thereby driving the PTC device 320. [0064]

제 2 전류 PTC 소자 구동 단계(S132)는 배터리 셀 온도 비교 판단 단계(S120)의 결과, 배터리 셀(200)의 온도가 소정의 기준 온도 이상인 경우, 소정 온도에서의 PTC 소자(320)의 차단 전류보다 크게 증폭한 증폭 충전 전류를 PTC 소자로 공급하여, PTC 소자가 증폭 충전 전류를 차단하도록 PTC 소자(320)를 구동하는 단계이다.The second current PTC element driving step S132 is a step of comparing the cut-off current of the PTC device 320 at the predetermined temperature when the temperature of the battery cell 200 is equal to or higher than the predetermined reference temperature as a result of the battery cell temperature comparison determination step S120 The amplified charge current amplified to a larger extent is supplied to the PTC device, and the PTC device 320 is driven so that the PTC device blocks the amplified charge current.

100: 외부 충전기 200: 배터리 셀
300: 배터리 셀 보호 회로 310: 충전 전류 인가 회로
311 : 스위치 312 : 충전 전류 증폭 회로
312a : PNP형 트랜지스터 320 : PTC 소자
400 : 배터리 관리 시스템 410 : 저장부
411 : 배터리 셀 온도 저장부 412 : PTC 소자 전류 값 저장부
420 : 제어부 421 : 배터리 셀 온도 측정부
422 : 배터리 셀 온도 비교 판단부 423 : 스위치 제어부100: external charger 200: battery cell
300: Battery cell protection circuit 310: Charge current application circuit
311: Switch 312: Charge current amplifying circuit
312a: PNP transistor 320: PTC element
400: battery management system 410: storage unit
411: Battery cell temperature storage unit 412: PTC device current value storage unit
420: control unit 421: battery cell temperature measuring unit
422: Battery cell temperature comparison determination unit 423:

Claims (9)

PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 방법에 있어서,
배터리 셀 온도를 측정하는 배터리 셀 온도 측정 단계;
상기 측정한 배터리 셀의 온도와 기설정된 소정의 기준 온도를 비교하여 소정의 기준 온도 도달 여부를 판단하는 배터리 셀 온도 비교 판단 단계; 및
배터리 셀 온도 비교 판단 결과, 소정의 기준 온도 도달 여부에 따라 PTC 소자로 입력되는 전류 값에 변화를 주어 PTC 소자를 구동하는 PTC 소자 구동단계;
를 포함하여 단계를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 방법.
A method of protecting a battery cell using a PTC device,
A battery cell temperature measuring step of measuring a battery cell temperature;
Comparing a measured temperature of the battery cell with a predetermined reference temperature to determine whether a predetermined reference temperature has been reached; And
A PTC device driving step of driving a PTC device by changing a current value inputted to the PTC device according to whether or not a predetermined reference temperature is reached as a result of comparing the battery cell temperature;
Wherein the step of configuring the battery cell comprises:
청구항 1에 있어서, 상기 PTC 소자 구동 단계는,
배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이하의 구간에서는,
제1 전류 값이 PTC 소자에 인가되도록 하는 제1 전류 PTC 소자 구동 단계;
배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상의 구간에서는,
제2 전류 값이 PTC 소자에 인가되도록 하는 제2 전류 PTC 소자 구동 단계;
를 포함하여 단계를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 방법.
[2] The method of claim 1,
In a section where the temperature of the battery cell is below a predetermined reference temperature,
A first current PTC device driving step in which a first current value is applied to the PTC device;
When the temperature of the battery cell exceeds a predetermined reference temperature,
A second current PTC element driving step in which a second current value is applied to the PTC element;
Wherein the step of configuring the battery cell comprises:
청구항 2에 있어서,
상기 제1 전류 PTC 소자 구동 단계에서 인가되는 제1 전류 값은,
외부 충전기로부터 인가되는 정상 충전 전류이고,
상기 제2 전류 PTC 소자 구동 단계에서 인가되는 제2 전류 값은,
외부 충전기로부터 인가되는 정상 충전 전류를 증폭한 증폭 충전 전류 인 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 방법.
The method of claim 2,
Wherein the first current value applied in the first current PTC device driving step is a first current value,
Is a normal charge current applied from an external charger,
Wherein the second current value applied in the second current PTC device driving step comprises:
And an amplification charge current obtained by amplifying a normal charge current applied from an external charger.
청구항 3에 있어서, 상기 증폭 충전 전류는,
상기 소정의 기준 온도에서의 PTC 소자 차단 전류 값 이상으로 증폭된 충전 전류인 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 방법.
4. The method of claim 3,
Wherein the charging current is a charging current amplified above a PTC device breaking current value at the predetermined reference temperature.
외부로부터 배터리로 충전 전류를 공급하는 외부 충전기;
외부 충전기로부터 전류를 공급받아 충전되는 배터리 셀;
배터리 셀의 온도를 측정하고, 상기 측정한 배터리 셀의 온도와 소정의 기준 온도를 비교하며, 비교 결과에 따라 스위치를 제어하는 제어부; 및
배터리 셀을 보호하기 위한 배터리 셀 보호 회로;
를 포함하는 배터리 셀 보호 시스템에 있어서,
상기 배터리 셀 보호 회로는,
상기 외부 충전기로부터 공급되는 정상 충전 전류를 증폭하여 증폭 충전 전류를 출력하는 충전 전류 증폭회로;
상기 외부 충전기로부터 공급되는 정상 충전 전류와 상기 충전 전류 증폭 회로에서 출력된 증폭 충전 전류 중에서 선택적으로 PTC 소자에 전류를 인가하는 스위치;
를 포함하여 구성되어 충전 전류를 선택하여 출력하는 충전 전류 인가 회로;
상기 충전 전류 인가 회로로부터 선택된 충전 전류를 입력 받아 배터리 셀로 전류를 공급하거나, 입력 받는 충전 전류가 PTC 소자의 차단 전류 이상일 경우, 상기 충전 전류가 배터리 셀로 입력되는 것을 차단하여 배터리 셀을 보호하는 PTC 소자;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 시스템.
An external charger for supplying a charging current from the outside to the battery;
A battery cell that is charged by receiving a current from an external charger;
A controller for measuring a temperature of the battery cell, comparing the measured temperature of the battery cell with a predetermined reference temperature, and controlling the switch according to the comparison result; And
A battery cell protection circuit for protecting the battery cell;
A battery cell protection system comprising:
Wherein the battery cell protection circuit comprises:
A charge current amplifying circuit for amplifying a normal charge current supplied from the external charger and outputting an amplified charge current;
A switch for selectively applying a current to the PTC device from a normal charge current supplied from the external charger and an amplified charge current output from the charge current amplification circuit;
A charge current applying circuit configured to select and output a charge current;
A PTC device for protecting the battery cell by blocking input of the charging current into the battery cell when the charging current is supplied from the charging current application circuit to the battery cell, ;
The battery cell protection system comprising:
청구항 5에 있어서, 상기 충전 전류 증폭 회로는,
배터리 셀의 온도가 소정의 온도 이상일 때,
PNP형 트랜지스터를 이용해, 소정의 온도에서의 PTC 소자 차단 전류 이상으로 정상 충전 전류를 증폭하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 시스템.
The charge pump circuit according to claim 5,
When the temperature of the battery cell is equal to or higher than the predetermined temperature,
Wherein the PNP transistor is used to amplify the normal charge current at a predetermined temperature or higher than the PTC device cut-off current.
청구항 5에 있어서, 상기 제어부는,
배터리 셀의 온도를 측정하는 배터리 셀 온도 측정부;
상기 배터리 셀 온도 측정부에서 측정한 배터리 셀의 온도를 소정의 기준 온도와 비교하여 소정의 기준 온도 도달 여부를 판단하는 배터리 셀 온도 비교 판단부; 및
상기 배터리 셀 온도 비교 판단 결과,
배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 경우, 상기 외부 충전기의 출력이 증폭 충전 전류로 증폭되어 PTC 소자로 인가되도록 스위치를 제어하는 스위치 제어부;
를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 시스템.
6. The apparatus of claim 5,
A battery cell temperature measuring unit for measuring a temperature of the battery cell;
A battery cell temperature comparator for comparing the temperature of the battery cell measured by the battery cell temperature measuring unit with a predetermined reference temperature to determine whether a predetermined reference temperature has been reached; And
As a result of the battery cell temperature comparison,
A switch controller for controlling the switch so that the output of the external charger is amplified by the amplified charge current and applied to the PTC device when the temperature of the battery cell is equal to or higher than a predetermined reference temperature;
Wherein the battery cell protection system further comprises:
청구항 5에 있어서, 상기 스위치는,
배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이하일 경우,
외부 충전기로부터의 정상 충전 전류가 PTC 소자로 공급되도록 경로를 제공하며,
배터리 셀의 온도가 소정의 기준 온도 이상일 경우,
상기 정상 충전 전류가 증폭 충전 전류로 증폭되어 PTC 소자로 공급되도록 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 시스템.
6. The switch according to claim 5,
When the temperature of the battery cell is below a predetermined reference temperature,
Providing a path for normal charge current from the external charger to be supplied to the PTC device,
When the temperature of the battery cell is equal to or higher than a predetermined reference temperature,
Wherein the normal charge current is amplified by the amplified charge current and supplied to the PTC device.
청구항 5에 있어서, PTC 소자를 이용한 배터리 셀 보호 회로 시스템은,
저장부를 추가로 포함하며,
상기 저장부는,
배터리 셀의 사용 최대 온도에 해당하는 소정의 기준 온도를 저장하며, 상기 제어부에 소정의 기준 온도 값 데이터를 제공하는 배터리 셀 온도 저장부; 및
소정의 기준 온도 일 때의 PTC 소자의 허용 전류 및 차단 전류 값을 저장하여, 상기 충전 전류 증폭 회로에서 전류를 증폭함에 있어, 전류의 증폭 정도에 기준 값을 제공하는 PTC 소자 전류 저장부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 보호 시스템.
The battery cell protection circuit system according to claim 5,
Further comprising a storage portion,
Wherein,
A battery cell temperature storage unit for storing a predetermined reference temperature corresponding to a maximum temperature of use of the battery cell and providing predetermined reference temperature value data to the control unit; And
A PTC device current storage unit for storing the allowable current and the cutoff current value of the PTC device at a predetermined reference temperature and for providing a reference value to the degree of amplification of the current in the charge current amplifying circuit;
Wherein the battery cell protection system further comprises:
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