KR20230145710A - Battery pack having preventing malfunction and overheat - Google Patents
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Abstract
배터리팩은 재충전 가능한 배터리; 상기 배터리의 대전류 경로와 전기적으로 연결되어 상기 대전류 경로의 충방전 방향을 설정하는 충방전 스위칭소자; 상기 충방전 스위칭소자의 대전류 경로와 전기적으로 연결된 온도퓨즈; 상기 온도퓨즈와 전기적으로 연결되어 상기 온도퓨즈를 오프(off) 시키는 온도퓨즈용 스위칭소자; 상기 충방전 스위칭소자 사이에 전기적으로 연결되어 상기 충방전 스위칭소자를 온/오프 시키며, 상기 배터리와 전기적으로 연결되어 상기 배터리의 전압을 측정하는 보호회로; 상기 보호회로와 전기적으로 연결되어 상기 보호회로에서 출력된 배터리 전압 정보 및 상기 보호회로의 동작상태 정보에 대한 신호를 입력 받으며, 상기 배터리의 대전류경로와 전기적으로 연결되어 상기 대전류 경로에 흐르는 전류를 감지하고, 상기 온도퓨즈용 스위칭소자와 전기적으로 연결되어 상기 온도퓨즈용 스위칭소자를 온시키는 마이크로 컨트롤러 유닛; 및 상기 마이크로 컨트롤러 유닛과 상기 온도퓨즈용 스위칭소자가 전기적으로 연결되는 경로에 형성된 노이즈 제거 유닛을 포함하고, 상기 온도퓨즈는 퓨즈와, 상기 퓨즈를 가열하는 히터를 포함하며, 상기 온도퓨즈용 스위칭소자를 순방향으로 하여 상기 온도퓨즈용 스위칭소자와 상기 온도퓨즈를 전기적으로 연결시키는 전류 역류 방지용 다이오드가 형성되고, 상기 온도퓨즈용 스위칭소자는 전계효과 트랜지스터로 형성되며, 상기 전계효과 트랜지스터의 소오스는 접지와 전기적으로 연결되고, 상기 소오스와 상기 접지를 전기적으로 연결시키는 전류 조절용 저항이 더 형성되어 상기 전계효과 트랜지스터의 전류량을 조절한다.The battery pack is a rechargeable battery; a charge/discharge switching element that is electrically connected to the high current path of the battery and sets a charge/discharge direction of the high current path; A thermal fuse electrically connected to the high current path of the charge/discharge switching element; A switching element for a thermal fuse that is electrically connected to the thermal fuse and turns off the thermal fuse; a protection circuit electrically connected between the charge and discharge switching elements to turn the charge and discharge switching elements on/off, and electrically connected to the battery to measure the voltage of the battery; It is electrically connected to the protection circuit to receive signals about the battery voltage information output from the protection circuit and the operation status information of the protection circuit, and is electrically connected to the high current path of the battery to detect the current flowing in the high current path. and a microcontroller unit electrically connected to the switching element for the thermal fuse to turn on the switching element for the thermal fuse; and a noise removal unit formed in a path where the microcontroller unit and the switching element for the thermal fuse are electrically connected, wherein the thermal fuse includes a fuse and a heater for heating the fuse, and the switching element for the thermal fuse. A diode for preventing backflow of current is formed to electrically connect the switching element for the thermal fuse and the thermal fuse in the forward direction. The switching element for the thermal fuse is formed of a field effect transistor, and the source of the field effect transistor is connected to ground and A current control resistor that is electrically connected and electrically connects the source and the ground is further formed to control the amount of current of the field effect transistor.
Description
본 발명은 안전 회로 및 이를 이용한 배터리팩에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류가 흐르는 대전류 경로를 차단하는 안전 회로 및 이를 이용한 배터리팩에 관한 것이다.The present invention relates to a safety circuit and a battery pack using the same. More specifically, it relates to a safety circuit that blocks a large current path through which current flows and a battery pack using the same.
일반적으로 이차 전지는 일회용 전지와 달리 충전을 하면 반복해서 사용할 수 있는 전지로, 주로 통신용, 정보 처리용, 오디오/비디오용 휴대기기의 주 전원으로 사용되고 있다. 최근에 이차 전지에 대한 관심이 집중되고 개발화가 급속히 이루어지고 있는 주된 이유는 이차 전지가 초경량, 고에너지밀도, 고출력전압, 낮은 자가방전율, 환경 친화적 배터리 및 긴 수명을 가진 전원이기 때문이다.In general, secondary batteries are batteries that can be used repeatedly when charged, unlike disposable batteries, and are mainly used as the main power source for portable devices for communication, information processing, and audio/video. The main reason why interest in secondary batteries is focused and development is progressing rapidly is because secondary batteries are ultra-light, high energy density, high output voltage, low self-discharge rate, environmentally friendly batteries, and long-life power sources.
이차 전지는 전극 활물질에 따라 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬이온(Li-ion)전지 등으로 나뉘며, 특히 리튬이온전지는 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 경우와 고체 폴리머 전해질 혹은 겔 상의 전해질을 사용하는 경우로 나뉠 수 있다. 또한, 전극조립체가 수용되는 용기의 형태에 따라 캔형과 파우치형 등 다양한 종류로 나눠진다.Secondary batteries are divided into nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries and lithium-ion (Li-ion) batteries depending on the electrode active material. In particular, lithium-ion batteries use either a liquid electrolyte or a solid polymer electrolyte or gel depending on the type of electrolyte. It can be divided into cases of using the upper electrolyte. In addition, depending on the shape of the container in which the electrode assembly is accommodated, it is divided into various types such as can type and pouch type.
한편, 이러한 재충전 가능한 이차 전지는 노트 피씨와 같은 휴대용 전자제품에 복수 개의 이차 전지가 팩으로 실장되어 사용된다. 또한, 이러한 배터리팩 형태의 이차 전지에는 충방전 제어회로가 내장되어 충방전에 관한 사항을 제어하게 된다. 충방전 제어회로는 이차전지의 충방전 스위칭 소자를 온(on)/오프(off) 하여 충방전 경로를 연결 또는 차단하고, 그로 인해 배터리팩은 충방전을 하게 된다. 만약, 배터리팩의 충방전을 진행하던 도중에, 충방전 스위칭 소자가 동작하지 않게 되면, 배터리팩은 과충전 또는 과방전되고, 이에 따라 과열 및 폭발의 위험이 있다.Meanwhile, these rechargeable secondary batteries are used in portable electronic products such as notebook PCs with a plurality of secondary batteries mounted in a pack. In addition, this battery pack type secondary battery has a built-in charging and discharging control circuit to control matters related to charging and discharging. The charge/discharge control circuit turns on/off the charge/discharge switching element of the secondary battery to connect or block the charge/discharge path, which causes the battery pack to charge/discharge. If the charging/discharging switching element does not operate while charging and discharging the battery pack is in progress, the battery pack is overcharged or overdischarged, and there is a risk of overheating and explosion.
또한, 배터리팩에 탑재된 비가역성의 안전회로가 무전기와 같은 특정 주파수등에 의해 오동작하는 경우, 상기 안전회로는 비가역성이므로 다시 배터리팩이 동작하지 않는 문제가 있다.Additionally, if the irreversible safety circuit mounted on the battery pack malfunctions due to a specific frequency such as a radio, there is a problem in that the battery pack does not operate again because the safety circuit is irreversible.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 배터리팩의 과충전 또는 과방전에 의한 과열 및 폭발의 위험을 방지하는 배터리팩을 제공한다.The present invention to solve the above problems provides a battery pack that prevents the risk of overheating and explosion due to overcharging or overdischarging of the battery pack.
또한, 본 발명은 배터리팩의 안전회로가 무선주파수 등에 의해 오동작 하는 것을 방지하는 배터리팩을 제공한다.Additionally, the present invention provides a battery pack that prevents the safety circuit of the battery pack from malfunctioning due to radio frequencies, etc.
일실시예로서, 배터리팩은 재충전 가능한 배터리; 상기 배터리의 대전류 경로와 전기적으로 연결되어 상기 대전류 경로의 충방전 방향을 설정하는 충방전 스위칭소자; 상기 충방전 스위칭소자의 대전류 경로와 전기적으로 연결된 온도퓨즈; 상기 온도퓨즈와 전기적으로 연결되어 상기 온도퓨즈를 오프(off) 시키는 온도퓨즈용 스위칭소자; 상기 충방전 스위칭소자 사이에 전기적으로 연결되어 상기 충방전 스위칭소자를 온/오프 시키며, 상기 배터리와 전기적으로 연결되어 상기 배터리의 전압을 측정하는 보호회로; 상기 보호회로와 전기적으로 연결되어 상기 보호회로에서 출력된 배터리 전압 정보 및 상기 보호회로의 동작상태 정보에 대한 신호를 입력 받으며, 상기 배터리의 대전류경로와 전기적으로 연결되어 상기 대전류 경로에 흐르는 전류를 감지하고, 상기 온도퓨즈용 스위칭소자와 전기적으로 연결되어 상기 온도퓨즈용 스위칭소자를 온시키는 마이크로 컨트롤러 유닛; 및 상기 마이크로 컨트롤러 유닛과 상기 온도퓨즈용 스위칭소자가 전기적으로 연결되는 경로에 형성된 노이즈 제거 유닛을 포함하고, 상기 온도퓨즈는 퓨즈와, 상기 퓨즈를 가열하는 히터를 포함하며, 상기 온도퓨즈용 스위칭소자를 순방향으로 하여 상기 온도퓨즈용 스위칭소자와 상기 온도퓨즈를 전기적으로 연결시키는 전류 역류 방지용 다이오드가 형성되고, 상기 온도퓨즈용 스위칭소자는 전계효과 트랜지스터로 형성되며, 상기 전계효과 트랜지스터의 소오스는 접지와 전기적으로 연결되고, 상기 소오스와 상기 접지를 전기적으로 연결시키는 전류 조절용 저항이 더 형성되어 상기 전계효과 트랜지스터의 전류량을 조절한다.In one embodiment, the battery pack includes a rechargeable battery; a charge/discharge switching element that is electrically connected to the high current path of the battery and sets a charge/discharge direction of the high current path; A thermal fuse electrically connected to the high current path of the charge/discharge switching element; A switching element for a thermal fuse that is electrically connected to the thermal fuse and turns off the thermal fuse; a protection circuit electrically connected between the charge and discharge switching elements to turn the charge and discharge switching elements on/off, and electrically connected to the battery to measure the voltage of the battery; It is electrically connected to the protection circuit to receive signals about the battery voltage information output from the protection circuit and the operation status information of the protection circuit, and is electrically connected to the high current path of the battery to detect the current flowing in the high current path. and a microcontroller unit electrically connected to the switching element for the thermal fuse to turn on the switching element for the thermal fuse; and a noise removal unit formed in a path where the microcontroller unit and the switching element for the thermal fuse are electrically connected, wherein the thermal fuse includes a fuse and a heater for heating the fuse, and the switching element for the thermal fuse. A diode for preventing backflow of current is formed to electrically connect the switching element for the thermal fuse and the thermal fuse in the forward direction. The switching element for the thermal fuse is formed of a field effect transistor, and the source of the field effect transistor is connected to ground and A current control resistor that is electrically connected and electrically connects the source and the ground is further formed to control the amount of current of the field effect transistor.
본 발명에 따른 배터리팩은 무전기에서 송출된 특정 주파수의 전력증폭 기능에 의해 온도 퓨즈를 융단하는 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자를 동작시키는 회로가 오동작을 일으키지 않게 되므로, 배터리의 충방전을 원할히 수행할 수 있는 효과를 갖는다.In the battery pack according to the present invention, the switching element that blows the thermal fuse and the circuit that operates the switching element do not malfunction due to the power amplification function of the specific frequency transmitted from the radio, so charging and discharging of the battery can be performed smoothly. It has an effect.
도 1은 본 발명의 본 발명의 일시예에 따른 안전회로의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전회로의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리팩의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리팩의 블럭도이다.1 is a block diagram of a safety circuit according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram of a safety circuit according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
이하 설명되는 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.The present invention described below can be modified in various ways and can have various embodiments. Specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 구분하여 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Additionally, terms such as first and second may be used to separately describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
또한 본 출원에서 적어도 2개의 상이한 실시예들이 각각 기재되어 있을 경우, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 별다른 기재가 없더라도 각 실시예들은 구성요소의 전부 또는 일부를 상호 병합 및 혼용하여 사용할 수 있다.In addition, when at least two different embodiments are described in the present application, all or part of the components of each embodiment can be merged and used interchangeably without departing from the technical spirit of the present invention. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전회로의 블록도이다.1 is a block diagram of a safety circuit according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 안전회로(100)는 온도퓨즈(110), 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와, 마이크로 컨트롤러 유닛(130) 및, 노이즈 제거유닛(140)을 포함하여 형성된다.As shown in Figure 1, the safety circuit 100 of the present invention includes a thermal fuse 110, a switching element 120 for the thermal fuse, a microcontroller unit 130, and a noise removal unit 140. is formed
온도퓨즈(110)는 대전류 경로(30)와 전기적으로 연결된다. 이러한 온도퓨즈(110)는 임계값의 온도에 달했을 때 녹아내리거나, 내부저항이 무한대로 증가하여 전류를 차단하는 퓨즈(111)와, 퓨즈(111)에 열을 가하는 히터(112)를 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 퓨즈(111)는 가역적 또는 비가역적인 퓨즈가 될 수 있다.The thermal fuse 110 is electrically connected to the high current path 30. This thermal fuse 110 includes a fuse 111 that melts when it reaches a critical temperature or blocks the current as its internal resistance increases infinitely, and a heater 112 that applies heat to the fuse 111. can be formed. At this time, the fuse 111 may be a reversible or irreversible fuse.
가역적 퓨즈로는 정특성 서미스터등으로 형성될 수 있는데, 이러한 정특성 서미스터는 히터(112)의 가열에 의해 저항값이 무한대로 증가하여 전류를 차단하였다가, 온도가 다시 내려가면 저항값이 내려가 전류를 흘려보낼 수 있다. 비가역적 퓨즈로는 일반적으로 많이 사용되는 납선이나 세라믹형의 퓨즈가 사용될 수 있는데, 이러한 비가역적 퓨즈에 한계전류 값을 넘어 전류가 흐르면 납선이나 세락믹이 단선되어 전류를 차단할 수 있다. 이때, 퓨즈(111)가 연결되는 대전류 경로(30)는 배터리가 충방전되는 대전류 경로이거나 전자제품 내에 전력을 공급하는 경로일 수 있다.The reversible fuse can be formed of a positive characteristic thermistor, etc., and the resistance value of this positive characteristic thermistor increases infinitely by heating of the heater 112 to block the current, and when the temperature decreases again, the resistance value decreases and the current decreases. can flow. As an irreversible fuse, a commonly used lead wire or ceramic type fuse can be used. If a current exceeds the current limit value flows through such an irreversible fuse, the lead wire or ceramic may break and block the current. At this time, the high-current path 30 to which the fuse 111 is connected may be a high-current path through which a battery is charged or discharged, or a path that supplies power to electronic products.
또한, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)는 온도퓨즈(110)와 전기적으로 연결될 수 있는데, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)에서 출력된 신호에 의해 온도퓨즈용 스위칭소자(120)가 온(on) 됨으로써, 히터(112)를 가열시키고, 가열된 히터(112)는 열에 의해 온도퓨즈(110)를 오프 시킬 수 있다.In addition, the switching element 120 for a thermal fuse may be electrically connected to the thermal fuse 110, and the switching element 120 for a thermal fuse is turned on by a signal output from the microcontroller unit 130, The heater 112 is heated, and the heated heater 112 can turn off the thermal fuse 110 by heat.
마이크로 컨트롤러 유닛(130)은 대전류 경로(30)와 전기적으로 연결되어 대전류 경로(30)에 흐르는 전류를 감지하고, 감지된 전류값이 어느 특정한 임계값을 넘게되면, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)에 전기적으로 연결된 온도퓨즈용 스위칭소자(120)에 신호를 출력하여 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 온(on) 시킨다. 더 상세하게 설명하면 먼저, 전류를 측정하는 방법은 대전류 경로(30)에 설치된 센스 레지스터(20)의 양 단에 걸리는 전압을 측정하여 전류를 측정할 수 있다. 이때, 대전류 경로(30)에 과전류가 흘러 마이크로 컨트롤러 유닛(130)이 이를 검출하였을 때, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 전기적으로 연결된 마이크로 컨트롤러 유닛(130)은 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 온 시키게 되고, 과전류 상태가 해제 될까지 온도퓨즈(110)에 전류가 흐르게 된다. 따라서, 과전압 및 과전류 상태가 지속되면, 온도퓨즈(110)는 과열되어 융단되어 진다. 이 부분에서 마이크로 컨트롤러 유닛이 전류를 측정하는 것에 대하여, 센스 레지스터(20)에 대해 예를 들어 언급하였지만, 본 발명에서 마이크로 컨트롤러 유닛(130)이 전류를 측정하는 수단에 대해 센서 레지스터(20)로 한정하는 것은 아니다.The microcontroller unit 130 is electrically connected to the high current path 30 and detects the current flowing in the high current path 30, and when the detected current value exceeds a certain threshold, the microcontroller unit 130 is electrically connected to the high current path 30. A signal is output to the thermal fuse switching element 120 connected to the thermal fuse switching element 120. To explain in more detail, first, the current can be measured by measuring the voltage applied to both ends of the sense resistor 20 installed in the large current path 30. At this time, when an overcurrent flows in the large current path 30 and the microcontroller unit 130 detects it, the microcontroller unit 130 electrically connected to the switching element 120 for a thermal fuse is connected to the switching element 120 for a thermal fuse. is turned on, and current flows through the thermal fuse 110 until the overcurrent condition is cleared. Therefore, if the overvoltage and overcurrent conditions continue, the thermal fuse 110 overheats and melts. In this part, the sense register 20 is mentioned as an example for the microcontroller unit to measure the current, but in the present invention, the microcontroller unit 130 uses the sensor register 20 as a means for measuring the current. It is not limited.
노이즈 제거유닛(140)은 마이크로 컨트롤러 유닛(130)과 온도퓨즈용 스위칭소자(120)가 전기적으로 연결되는 경로에 형성된다. 이러한 노이즈 제거유닛(140)은 마이크로 컨트롤러 유닛(130)에서 출력된 신호가 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 온(on) 시켜 온도퓨즈(110)를 가열시킬 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)에서 발생된 노이즈를 차단하고, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)에서 마이크로 컨트롤러 유닛(130)까지의 전기적 경로인 인쇄회로 패턴들이 외부 전파에 의해 안테나 기능을 하여 노이즈 전류를 형성하는 것을 방지한다. 특히, 본 발명의 안전회로의 주변에서 소형 핸드 무전기의 송신기능을 실행하였을 때, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 마이크로 컨트롤러 유닛(130)를 연결시키는 도선에 노이즈로 인한 전류가 발생되어 온도퓨즈용 스위칭소자(120)가 온(on) 되는 것을 방지한다. 이러한 노이즈 제거유닛(140)은 콘덴서와 저항등의 수동소자를 이용한 수동필터 등으로 형성될 수 있으며, 수동소자나 능동소자를 이용한 평활회로나, 정전류 기능을 가진 정전압 IC 소자 등의 집적회로를 이용하여 형성할 수 있다.The noise removal unit 140 is formed in a path where the microcontroller unit 130 and the thermal fuse switching element 120 are electrically connected. This noise removal unit 140 is operated by the microcontroller unit 130 when the signal output from the microcontroller unit 130 turns on the switching element 120 for the thermal fuse to heat the thermal fuse 110. It blocks the generated noise and prevents the printed circuit patterns, which are the electrical path from the thermal fuse switching element 120 to the microcontroller unit 130, from functioning as an antenna due to external radio waves and forming a noise current. In particular, when the transmission function of a small hand radio is executed in the vicinity of the safety circuit of the present invention, a current due to noise is generated in the conductor connecting the switching element 120 for thermal fuse and the microcontroller unit 130, thereby causing the thermal fuse. Prevents the switching element 120 from turning on. This noise removal unit 140 can be formed as a passive filter using passive elements such as condensers and resistors, and may be formed using an integrated circuit such as a smoothing circuit using passive elements or active elements, or a constant voltage IC element with a constant current function. It can be formed by doing so.
이때, 온도퓨즈용 스위칭 소자(120)를 순방향으로 하여 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 온도퓨즈(110)를 전기적으로 연결시키는 전류 역류 방지용 다이오드(113)가 형성될 수 있으며, 전류 역류 방지용 다이오드(113)는 온도퓨즈용 스위칭소자(120)의 드레인을 순방향으로 하여 연결될 수 있다. 이러한 전류 방지용 다이오드(113)는 히터(112)로 흘러드는 전류를 차단하여 히터(112)의 오동작을 방지한다.At this time, a current backflow prevention diode 113 may be formed to electrically connect the thermal fuse switching element 120 and the thermal fuse 110 with the thermal fuse switching element 120 in the forward direction, and the current backflow prevention diode may be formed. (113) may be connected with the drain of the thermal fuse switching element 120 in the forward direction. This current prevention diode 113 blocks the current flowing into the heater 112 to prevent malfunction of the heater 112.
또한, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)는 전계효과 트랜지스터 또는 바이폴라 트랜지스터등의 스위칭 소자로 형성될 수 있으며, 전계효과 트랜지스터로 형성된 경우에 온도퓨즈용 스위칭소자(120)의 게이트가 노이즈 제거유닛(140)과 전기적으로 연결되고, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)에서 출력된 신호가 노이즈 제거유닛(140)에 의해 노이즈가 제거되어 게이트에 입력될 수 있다.In addition, the switching element 120 for a thermal fuse may be formed of a switching element such as a field effect transistor or a bipolar transistor. In the case where it is formed of a field effect transistor, the gate of the switching element 120 for a thermal fuse is connected to the noise removal unit 140. ), and the signal output from the microcontroller unit 130 has noise removed by the noise removal unit 140 and can be input to the gate.
이때, 전계효과 트랜지스터의 소오스는 접지와 전기적으로 연결되고, 상기 소오스와 접지를 전기적으로 연결시키는 전류 조절용 저항(114)이 더 형성될 수 있다. 이러한 전류 조절용 저항(114)은 전계효과 트랜지스터의 드레인에서 소오스로 흐르는 전류를 조절하기 위해서 형성되며, 전류 조절용 저항(114)의 저항값을 조절하여 히터(112)에 흐르는 전류량을 조절할 수 있게 된다.At this time, the source of the field effect transistor is electrically connected to ground, and a current control resistor 114 may be further formed to electrically connect the source and ground. This current control resistor 114 is formed to control the current flowing from the drain to the source of the field effect transistor, and the amount of current flowing in the heater 112 can be adjusted by adjusting the resistance value of the current control resistor 114.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전 회로의 블록도이다.Figure 2 is a block diagram of a safety circuit according to another embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 안전회로(200)는 온도퓨즈(110), 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와, 마이크로 컨트롤러 유닛(130) 및, 노이즈방지용 다이오드(210)을 포함하여 형성된다. 이부분에서 온도퓨즈(110), 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)은 이미 설명하였기에 중복되는 설명은 피하기로 한다.As shown in FIG. 2, the safety circuit 200 includes a thermal fuse 110, a switching element 120 for the thermal fuse, a microcontroller unit 130, and a noise prevention diode 210. In this part, the thermal fuse 110, the thermal fuse switching element 120, and the microcontroller unit 130 have already been described, so redundant explanation will be avoided.
먼저, 노이즈 제거유닛은 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 순방향으로 하여 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 마이크로 컨트롤러 유닛(130)을 전기적으로 연결시키는 노이즈방지용 다이오드(210)를 구비하여 형성된다. 이러한 노이즈방지용 다이오드(210)는 노이즈를 제거하기 위한 복잡한 회로 대신에 노이즈방지용 다이오드만으로 노이즈를 제거할 수 있다. 이러한 노이즈방지용 다이오드(210)는 주파수 대역이 낮은 신호를 통과시키는 쇼트키 다이오드로 형성되어 노이즈를 더 제거할 수 있다.First, the noise removal unit is formed by providing a noise prevention diode 210 that electrically connects the thermal fuse switching element 120 and the microcontroller unit 130 with the thermal fuse switching element 120 in the forward direction. This noise-prevention diode 210 can remove noise only with a noise-prevention diode instead of a complicated circuit for removing noise. This noise prevention diode 210 is formed as a Schottky diode that passes signals with a low frequency band, so that noise can be further removed.
이때, 노이즈방지용 다이오드(210)와 마이크로 컨트롤러 유닛(130) 사이를 연결하는 인쇄회로 패턴(211)의 길이는 0.5mm 내지 3mm 이내 일 수 있다. 만약, 노이즈방지용 다이오드(210)를 3mm보다 큰 인쇄회로 패턴에 전기적으로 연결하였을 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)의 근처에서 휴대용 무전기의 송신기능을 실행하게 되면, 3mm보다 큰 인쇄회로 패턴(211)이 안테나 역할을 하게되어 노이즈 전류를 발생시키고, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)은 오동작을 일으켜 온도퓨즈용 스위칭소자(120)가 온(on) 될 수 있다. 그에 따라, 히터(112)는 가열되고 온도퓨즈(110)가 오프 됨으로 인해 대전류 경로(30)는 차단된다. 이와 반대로, 인쇄회로 패턴이 0.5mm보다 작게 되면, 마이크로 컨트롤러 유닛(130)의 터미널 단자와 근접되어 노이지 방지용 다이오드(210)를 마이크로 컨트롤러 유닛(130)에 전기적으로 접속시키기 어렵게 될 수 있다.At this time, the length of the printed circuit pattern 211 connecting the noise prevention diode 210 and the microcontroller unit 130 may be within 0.5 mm to 3 mm. If the noise prevention diode 210 is electrically connected to a printed circuit pattern larger than 3 mm and the transmitting function of the portable radio is executed near the microcontroller unit 130, the printed circuit pattern 211 larger than 3 mm This acts as an antenna and generates noise current, and the microcontroller unit 130 may malfunction and the switching element 120 for a thermal fuse may be turned on. Accordingly, the heater 112 is heated and the thermal fuse 110 is turned off, thereby blocking the high current path 30. On the contrary, if the printed circuit pattern is smaller than 0.5 mm, it may be difficult to electrically connect the anti-noise diode 210 to the microcontroller unit 130 because it is close to the terminal terminal of the microcontroller unit 130.
또한, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 노이즈방지용 다이오드(210)를 전기적으로 연결시키는 전류 완충용 저항(220)이 더 구성될 수 있다. 이러한 전류 완충용 저항(220)은 휴대용 무전기가 인쇄회로 패턴(211)의 근처에서 송신기능을 실행할 때, 인쇄회로 패턴(211)에 형성되는 노이즈 전류를 완충시켜 온도퓨즈용 스위칭소자(120)가 온(on) 되는 것을 더 방지한다.In addition, a current buffering resistor 220 that electrically connects the thermal fuse switching element 120 and the noise prevention diode 210 may be further configured. This current buffering resistor 220 buffers the noise current formed in the printed circuit pattern 211 when the portable radio performs a transmitting function near the printed circuit pattern 211, so that the thermal fuse switching element 120 Further prevents it from turning on.
이때, 전류 완충용 저항(220)은 저항의 소비 전력이 1/2W 내지 1/16W로 형성될 수 있다. 이러한 전류 완충용 저항(220)은 노이즈방지용 다이오드(210)와 마이크로 컨트롤러 유닛(130) 및 노이즈 제거유닛(140)이 송신 출력 4W의 소형 무전기에 인접하였을 때, 노이즈 전류를 완충시키는 효과를 보였다. 또한, 핸드 무전기의 주파수 대역은 UHF나 VHF의 주파수 대역에서 실험을 하였으며, 특히, 400MHz 에서 470MHz 의 대역에서 인쇄회로 패턴(211)에 형성되는 노이즈 전류가 완충되는 것을 확인하였다.At this time, the current buffering resistor 220 may have a power consumption of 1/2W to 1/16W. This current buffering resistor 220 showed the effect of buffering noise current when the noise prevention diode 210, microcontroller unit 130, and noise removal unit 140 were adjacent to a small radio with a transmission output of 4W. In addition, the frequency band of the hand radio was tested in the UHF or VHF frequency band, and in particular, it was confirmed that the noise current formed in the printed circuit pattern 211 was buffered in the 400MHz to 470MHz band.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리팩의 블록도이다.Figure 3 is a block diagram of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기한 안전 회로를 이용한 본 발명의 배터리팩(300)은 재충전 가능한 배터리(310)와, 충방전 스위칭소자(320), 온도퓨즈(110), 온도퓨즈용 스위칭소자(120), 보호회로(330), 마이크로 컨트롤러 유닛(340) 및, 노이즈 제거유닛(140)을 포함하여 형성된다.As shown in FIG. 3, the battery pack 300 of the present invention using the above-described safety circuit includes a rechargeable battery 310, a charge/discharge switching element 320, a thermal fuse 110, and a switching element for the thermal fuse. It is formed including 120, a protection circuit 330, a microcontroller unit 340, and a noise removal unit 140.
배터리(310)는 재충전 가능하고, 적어도 하나 이상의 배터리(310)가 직렬 또는 병렬로 연결된 다. 또한, 배터리(310)는 리튬폴리머전지 또는 리튬이온전지로 구성될 수 있으며, 그 형태로는 전극조립체는 금속형 캔에 수납하여 개구부를 밀봉한 각형전지나, 전극조립체를 파우치로 밀봉한 파우치형 전지로 구성될 수 있다.The battery 310 is rechargeable, and at least one battery 310 is connected in series or parallel. In addition, the battery 310 may be composed of a lithium polymer battery or a lithium ion battery, and may be a prismatic battery in which the electrode assembly is stored in a metal can and the opening is sealed, or a pouch-type battery in which the electrode assembly is sealed with a pouch. It can be composed of:
충방전 스위칭소자(320)는 배터리(310)의 대전류 경로(30)와 전기적으로 연결되어 대전류 경로(30)의 충방전 방향을 설정한다. 이러한 충방전 스위칭소자(320)는 P채널형이나 N채널형의 전계효과 트랜지스터로 형성될 수 있는데, 충전 스위칭소자(321)의 소오스와 드레인에는 방전경로 차단용 기생다이오드(321a)가 전기적으로 연결되어 충전시에 방전경로로 흐르는 전류를 차단할 수 있다. 또한, 방전 스위칭소자(322)의 소오스와 드레인에는 충전경로 차단용 기생다이오드(322a)가 전기적으로 연결되어 방전시에 충전경로로 흐르는 전류를 차단할 수 있다.The charge/discharge switching element 320 is electrically connected to the high current path 30 of the battery 310 and sets the charge/discharge direction of the high current path 30. This charge/discharge switching device 320 may be formed of a P-channel type or N-channel type field effect transistor, and a parasitic diode 321a for blocking the discharge path is electrically connected to the source and drain of the charge switching device 321. This can block the current flowing through the discharge path during charging. Additionally, a parasitic diode 322a for blocking the charging path is electrically connected to the source and drain of the discharge switching element 322 to block the current flowing through the charging path during discharging.
도 3에서는 충전경로가 반시계방향으로 형성되어 있으며, 방전경로는 시계방향으로 형성되어 있는데, 이때, 배터리(310)의 양극과 음극이 도시된 대전류경로(30)와 반대방향으로 연결되면 충전경로와 방전경로도 서로간에 바뀌게 된다.In Figure 3, the charging path is formed counterclockwise, and the discharge path is formed clockwise. In this case, when the positive and negative electrodes of the battery 310 are connected in the opposite direction to the large current path 30 shown, the charging path and discharge paths also change with each other.
온도퓨즈(110)는 배터리(310)의 대전류 경로(30)와 전기적으로 연결된다. 이러한 온도퓨즈(110)는 앞서 설명한 실시예에서 그 기능과 구성이 같으므로 이 부분에서 중복되는 설명은 피하기로 한다.The thermal fuse 110 is electrically connected to the high current path 30 of the battery 310. Since this thermal fuse 110 has the same function and configuration as the previously described embodiment, duplicate description will be avoided in this part.
또한, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)는 온도퓨즈(110)와 전기적으로 연결되어 온도퓨즈(110)를 오프(off) 시킬 수 있으며, 앞서 설명한 실시예에 기재된 바와 같이 그 기능과 그 구성이 같다.In addition, the switching element 120 for the thermal fuse is electrically connected to the thermal fuse 110 and can turn off the thermal fuse 110, and its function and configuration are the same as those described in the previously described embodiment. .
보호회로(330)는 충방전 스위칭소자(320) 사이에 전기적으로 연결되어 배터리(310)의 충전 또는 방전의 상태에 따라 충방전 스위칭소자(320)를 온/오프 시키며, 배터리(310)와 전기적으로 연결되어 배터리(310)의 전압을 측정한다. 이때, 배터리(310)의 과충전 또는 과방전 검출시 충방전 스위칭소자(320)를 오프(off) 시켜 전류를 차단시킴으로써 배터리(310)를 보호하게 된다. 또한, 보호회로(330)는 배터리(310)에서 검출된 전압 및 충방전 스위칭 소자(321, 322)의 동작상태를 마이크로 컨트롤러 유닛(340)에게 전달할 수 있다.The protection circuit 330 is electrically connected between the charging and discharging switching elements 320 and turns the charging and discharging switching elements 320 on/off depending on the charging or discharging state of the battery 310, and is electrically connected to the battery 310. is connected to measure the voltage of the battery 310. At this time, when overcharging or overdischarging of the battery 310 is detected, the charging/discharging switching device 320 is turned off to block the current to protect the battery 310. Additionally, the protection circuit 330 may transmit the voltage detected in the battery 310 and the operating states of the charge/discharge switching elements 321 and 322 to the microcontroller unit 340.
마이크로 컨트롤러 유닛(340)은 보호회로(330)와 전기적으로 연결되어 보호회로(330)에서 출력된 배터리 전압정보 및 보호회로(330)의 동작상태 정보에 대한 신호를 입력받으며, 배터리(310)의 대전류 경로(30)와 전기적으로 연결되어 대전류 경로(30)에 흐르는 전류를 감지하고, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 전기적으로 연결되어 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 온 시킨다. 먼저, 배터리(310)에 흐르는 전류를 감지하는 방법은 센서 레지스터(20)를 이용하여 감지할 수 있다. 구체적으로는 마이크로 컨트롤러 유닛(340)이 배터리(310)의 대전류 경로에 연결된 센서 레지스터(20)와 전기적으로 연결되어 센서 레지스터(20)의 전압을 측정하고, 센서 레지스터(20)의 전압에 따라 배터리(310)의 대전류 경로에 흐르는 전류를 계산할 수 있다. 이때, 과전류가 유입되면 온도퓨즈용 스위칭 소자(120)에 온(on) 신호를 출력하여 온도퓨즈(110)를 융단시키게 된다. 또한, 마이크로 컨트로러 유닛(340)은 보호회로(330)와 전기적으로 연결될 수 있는데, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)은 보호회로(330)가 충방전 스위칭 소자(321, 322)가 동작되는 정보를 읽어들여 충방전 스위칭 소자(321, 322)가 보호회로(330)에 의해 제어되지 않아 항상 온(on) 상태를 유지하는 등의 불완전 상태 및 위험 상태에 있는 경우에 이를 인식할 수 있게 된다. 이때, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)은 온도 퓨즈용 스위칭 소자(120)에 온(on) 신호를 보내 온도퓨즈(110)를 융단시킬 수 있다. 또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)은 통신기능을 내장할 수 있으며, 배터리(310)의 상태 정보를 데이타 라인을 통해서, 외부의 부하인 휴대용 전자제품의 전력관리 시스템에 그 정보를 전달할 수 있다.The microcontroller unit 340 is electrically connected to the protection circuit 330 and receives signals about the battery voltage information output from the protection circuit 330 and the operation status information of the protection circuit 330, and is connected to the protection circuit 330. It is electrically connected to the high current path 30 to detect the current flowing in the high current path 30, and is electrically connected to the thermal fuse switching element 120 to turn on the thermal fuse switching element 120. First, the current flowing in the battery 310 can be detected using the sensor resistor 20. Specifically, the microcontroller unit 340 is electrically connected to the sensor resistor 20 connected to the high current path of the battery 310, measures the voltage of the sensor resistor 20, and measures the battery voltage according to the voltage of the sensor resistor 20. The current flowing in the large current path of (310) can be calculated. At this time, when overcurrent flows in, an on signal is output to the switching element 120 for the thermal fuse to melt the thermal fuse 110. In addition, the microcontroller unit 340 may be electrically connected to the protection circuit 330. The microcontroller unit 340 reads information on how the protection circuit 330 operates the charge/discharge switching elements 321 and 322. This can be recognized when the charging/discharging switching elements 321 and 322 are not controlled by the protection circuit 330 and are in an incomplete or dangerous state, such as always remaining in the on state. At this time, the microcontroller unit 340 may melt the thermal fuse 110 by sending an on signal to the switching element 120 for the thermal fuse. In addition, the microcontroller unit 340 may have a built-in communication function and can transmit the status information of the battery 310 to the power management system of the portable electronic product, which is an external load, through a data line.
이때, 노이즈 제거유닛(140)은 마이크로 컨트롤러 유닛(340)과 온도퓨즈용 스위칭소자(120)가 전기적으로 연결되는 경로에 형성된다. 이러한 노이즈 제거유닛(140)은 마이크로 컨트롤러 유닛(340)에서 출력되는 신호의 노이즈를 제거하여 온도퓨즈용 스위칭소자(120) 및 마이크로 컨트롤러 유닛(340)과 전기적으로 연결된 인쇄회로 패턴에서 발생하는 노이즈 전류를 차단하게 된다. 특히, 소형 무전기가 본 발명의 배터리팩(300)에 근접하여 송신기능을 실행하였을 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)이 오동작하거나 마이크로 컨트롤러 유닛(340) 주변에 형성된 인쇄회로 패턴이 노이즈 전류를 발생시켜 온도퓨즈용 스위칭소자(120)가 온(on) 되는 것을 막게 된다. 또한, 보호회로(330)가 충방전 스위칭소자(320)에 신호를 보내 충방전 스위칭소자(320)가 온(on) 또는 오프(off) 동작시 발생하는 서지 전압 및 임펄스 전류가 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 통해 흘러드는 것을 방지하기도 한다. 또한, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)이 보호회로(330), 센스 레지스터(20) 및, 부하 또는 충전기(700)등과 신호의 입/출력을 실행하거나, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)의 중앙 연산부가 연산기능등의 내부연산을 실행할 때, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)이 자체에서 발생하는 소신호 노이즈 전류가 온도퓨즈용 스위칭소자(120)로 흘러드는 것을 노이즈 제거유닛(140)에 의해 차단될 수 있다. 이러한 노이즈 제거유닛(140)은 앞서 설명한 또 다른 실시예에 기재된 바와 같이 그 구성이 같으므로, 이 부분에서 중복되는 설명은 피하기로 한다.At this time, the noise removal unit 140 is formed in a path where the microcontroller unit 340 and the thermal fuse switching element 120 are electrically connected. This noise removal unit 140 removes noise from the signal output from the microcontroller unit 340 and removes the noise current generated from the printed circuit pattern electrically connected to the thermal fuse switching element 120 and the microcontroller unit 340. will be blocked. In particular, when a small radio performs a transmission function in close proximity to the battery pack 300 of the present invention, the microcontroller unit 340 malfunctions or the printed circuit pattern formed around the microcontroller unit 340 generates noise current. This prevents the switching element 120 for the thermal fuse from turning on. In addition, the protection circuit 330 sends a signal to the charge/discharge switching device 320, and the surge voltage and impulse current generated when the charge/discharge switching device 320 is turned on or off operates as a switching device for the thermal fuse. It also prevents flow through the element 120. In addition, the microcontroller unit 340 performs signal input/output with the protection circuit 330, the sense register 20, and the load or charger 700, or the central operation unit of the microcontroller unit 340 performs an operation function. When executing an internal operation such as a small signal noise current generated by the microcontroller unit 340 itself, it may be blocked by the noise removal unit 140 from flowing into the switching element 120 for a thermal fuse. Since this noise removal unit 140 has the same structure as that described in the other embodiment described above, duplicate description will be avoided in this part.
또한, 온도퓨즈(110)는 퓨즈(111)와, 퓨즈(111)를 가열하는 히터(112)를 포함하여 형성될 수 있으며, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 온(on) 되었을 때, 히터(112)에 전류가 흘러 히터(112)는 가열되고, 가열된 히터(112)에 의해 퓨즈(111)가 단선되어 배터리(310)의 과충전 혹은 과열 등의 위험한 상태에서 벗어나도록 전류를 차단하게 된다. 이러한 온도퓨즈(110)는 전술한바 있으므로, 중복되는 설명은 하지 않기로 한다.In addition, the thermal fuse 110 may be formed to include a fuse 111 and a heater 112 that heats the fuse 111, and when the switching element 120 for the thermal fuse is turned on, the heater As current flows through (112), the heater 112 is heated, and the fuse 111 is blown by the heated heater 112, blocking the current to avoid dangerous states such as overcharging or overheating of the battery 310. . Since this thermal fuse 110 has been described above, redundant description will not be given.
또한, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 순방향으로 하여 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 온도퓨즈(110)를 전기적으로 연결시키는 전류 역류 방지용 다이오드(113)가 더 형성될 수 있다. 이때, 전류 역류 방지용 다이오드(113)는 배터리(310)의 방전시에 접지부에서 온도퓨즈(110)로 흐르는 방전전류를 원천적으로 차단하여 히터(112)가 과열되는 것을 방지한다. 온도퓨즈(110)와 전류 역류 방지용 다이오드(113) 및 온도퓨즈용 스위칭소자(120)는 전술한 바 있으므로, 이 부분에서 중복되는 설명은 피하기로 한다.In addition, a diode 113 for preventing backflow of current that electrically connects the thermal fuse switching element 120 and the thermal fuse 110 in the forward direction may be further formed. At this time, the current backflow prevention diode 113 prevents the heater 112 from overheating by fundamentally blocking the discharge current flowing from the ground portion to the thermal fuse 110 when the battery 310 is discharged. Since the thermal fuse 110, the diode 113 for preventing backflow of current, and the switching element 120 for the thermal fuse have been described above, redundant description will be avoided in this part.
또한, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)는 전계효과 트랜지스터로 형성될 수 있으며, 전계효과 트랜지스터로 형성된 온도퓨즈용 스위칭소자(120)의 소오스는 접지와 전기적으로 연결되고, 소오스와 접지가 전기적으로 연결되는 사이에는 전류 조절용 저항(114)이 전기적으로 연결되어 전계효과 트랜지스터의 전류량을 조절할 수 있다. 전계효과 트랜지스터에 흐르는 전류량은 배터리(310) 및 배터리(310)와 연결된 부하(700)의 용량에 따라 결정되므로, 전류 조절용 저항(114)의 저항값을 조절하여 히터(112)에 인가되는 전류량을 조절할 수 있다.In addition, the switching element 120 for a thermal fuse may be formed of a field effect transistor, and the source of the switching element 120 for a thermal fuse formed of a field effect transistor is electrically connected to ground, and the source and ground are electrically connected. During this time, the current control resistor 114 is electrically connected to control the amount of current of the field effect transistor. Since the amount of current flowing through the field effect transistor is determined by the capacity of the battery 310 and the load 700 connected to the battery 310, the amount of current applied to the heater 112 is adjusted by adjusting the resistance value of the current control resistor 114. It can be adjusted.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 다른 배터리팩의 블록도이다.Figure 4 is a block diagram of a battery pack according to another embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기한 안전 회로를 이용한 본 발명의 배터리팩(400)은 재충전 가능한 배터리(310)와, 충방전 스위칭소자(320), 온도퓨즈(110), 온도퓨즈용 스위칭소자(120), 보호회로(330), 마이크로 컨트롤러 유닛(340) 및 노이즈방지용 다이오드(210)를 포함하여 형성된다. 이 부분에서 배터리(310), 충방전 스위칭소자(320), 온도퓨즈(110), 온도퓨즈용 스위칭소자(120), 보호회로(330) 및, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)은 전술한 바 있으므로, 상세한 설명은 생략 하기로 한다.As shown in FIG. 4, the battery pack 400 of the present invention using the above-described safety circuit includes a rechargeable battery 310, a charge/discharge switching element 320, a thermal fuse 110, and a switching element for the thermal fuse. It is formed including 120, a protection circuit 330, a microcontroller unit 340, and a noise prevention diode 210. In this part, the battery 310, the charge/discharge switching element 320, the thermal fuse 110, the thermal fuse switching element 120, the protection circuit 330, and the microcontroller unit 340 have been described above, Detailed description will be omitted.
노이즈 제거유닛은 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 순방향으로하여 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 마이크로 컨트롤러 유닛(340)를 전기적으로 연결시키는 노이즈방지용 다이오드(210)로 형성된다. 이러한 노이즈방지용 다이오드(210)는 마이크로 컨트롤러 유닛(340)이 배터리(310)의 과열 또는 지속적인 과충전 등의 불안정 상태나 충방전 스위칭소자(320)의 과열 또는 쇼트등의 상태에서 온도퓨즈(110)를 융단시키기 위한 신호를 온도퓨즈용 스위칭소자(120)에 출력하게 될때, 이 출력되는 신호에 커플링된 노이즈 전류를 차단하게 된다. 더욱이, 마이크로 컨트롤러 유닛(340) 근처에서 소형 무전기의 송신기능을 사용할 때, 노이즈방지용 다이오드(210)와 전기적으로 연결된 인쇄회로 패턴들이 안테나 역할을 하여 노이즈 전류를 발생시키게 될 때에는 노이즈방지용 다이오드(210)가 노이즈 전류를 감쇄시켜 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 온(on) 되지 않게 한다. 따라서, 온도퓨즈(110)도 융단되지 않게 된다. 이때, 노이즈방지용 다이오드(210)는 쇼트키 다이오드로 형성되어 고주파특성을 가진 노이즈 전류를 차단할 수 있다.The noise removal unit is formed of a noise prevention diode 210 that electrically connects the thermal fuse switching element 120 and the microcontroller unit 340 in the forward direction. This noise prevention diode 210 operates the thermal fuse 110 when the microcontroller unit 340 is in an unstable state such as overheating or continuous overcharging of the battery 310 or in a state such as overheating or short circuit of the charge/discharge switching element 320. When a signal for melting is output to the switching element 120 for a thermal fuse, the noise current coupled to the output signal is blocked. Furthermore, when using the transmission function of a small radio near the microcontroller unit 340, when printed circuit patterns electrically connected to the noise prevention diode 210 act as an antenna and generate noise current, the noise prevention diode 210 Attenuates the noise current so that the switching element 120 for the thermal fuse is not turned on. Accordingly, the thermal fuse 110 also does not melt. At this time, the noise prevention diode 210 is formed as a Schottky diode and can block noise current with high frequency characteristics.
이때, 노이즈방지용 다이오드(210)와 마이크로 컨트롤러 유닛(340) 사이를 연결하는 인쇄회로 패턴(211)의 길이는 0.5mm 내지 3mm 이내 일 수 있다. 이러한 인쇄회로 패턴(211)의 길이는 전술한바 있으므로, 이 부분에서 중복되는 설명을 하지 않기로 한다.At this time, the length of the printed circuit pattern 211 connecting the noise prevention diode 210 and the microcontroller unit 340 may be within 0.5 mm to 3 mm. Since the length of the printed circuit pattern 211 has been described above, redundant description will not be provided in this part.
또한, 온도퓨즈용 스위칭소자(120)와 노이즈방지용 다이오드(210)를 전기적으로 연결시키는 전류 완충용 저항(220)이 형성될 수 있다. 이러한 전류 완충용 저항(220)은 휴대용 무전기가 인쇄회로 패턴(211)의 근처에서 송신기능을 실행할 때, 인쇄회로 패턴(211)에 형성되는 노이즈 전류를 완충시켜 온도퓨즈용 스위칭소자(120)를 온(on) 되는 것을 더 방지한다.Additionally, a current buffering resistor 220 may be formed to electrically connect the thermal fuse switching element 120 and the noise prevention diode 210. This current buffering resistor 220 buffers the noise current formed in the printed circuit pattern 211 when the portable radio performs the transmission function near the printed circuit pattern 211, thereby providing the thermal fuse switching element 120. Further prevents it from turning on.
이때, 배터리(310), 충방전 스위칭소자(320), 온도퓨즈용 스위칭소자(120), 보호회로(330), 온도퓨즈(110), 노이즈방지용 다이오드(210) 및, 마이크로 컨트롤러 유닛(340)이 송신 출력 4W의 핸드 무전기에 전기적으로 쇼트되지 않도록 인접한 범위 내에 위치하여 송신기능을 실행한 경우, 전류 완충용 저항(220)의 소비 전력은 1/2W 내지 1/16W로 형성하여 노이즈 전류를 완충시킬 수 있다.At this time, the battery 310, the charge/discharge switching element 320, the thermal fuse switching element 120, the protection circuit 330, the thermal fuse 110, the noise prevention diode 210, and the microcontroller unit 340. When the transmission function is executed by being located within an adjacent range to prevent electrical short circuit in a hand radio with a transmission output of 4W, the power consumption of the current buffering resistor 220 is set to 1/2W to 1/16W to buffer the noise current. You can do it.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명에 따른 배터리팩은 무전기에서 송출된 특정 주파수의 전력증폭 기능에 의해 온도 퓨즈를 융단하는 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자를 동작시키는 회로가 오동작을 일으키지 않게 되므로, 배터리의 충방전을 원할히 수행할 수 있는 효과를 갖는다.As described in detail above, the battery pack according to the present invention prevents malfunction of the switching element that blows the thermal fuse and the circuit that operates the switching element by the power amplification function of the specific frequency transmitted from the radio, so the battery pack It has the effect of smoothly performing charging and discharging.
한편, 본 도면에 개시된 실시예는 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.Meanwhile, the embodiments disclosed in these drawings are merely provided as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that in addition to the embodiments disclosed herein, other modifications based on the technical idea of the present invention can be implemented.
20...센스 레지스터
30...대전류 경로
110...온도퓨즈
111...퓨즈
112...히터
113...전류 역류 방지용 다이오드
114...전류 조절용 저항
120...온도퓨즈용 스위칭소자
130, 340...마이크로 컨트롤러 유닛
140...노이즈 제거유닛
210...노이즈 방지용 다이오드
220...전류 완충용 저항
310...배터리
320...충방전 스위칭 소자
321...충전 스위칭 소자
322...방전 스위칭 소자
330...보호회로
700...부하 또는 충전기20...sense resistor 30...high current path
110...thermal fuse 111...fuse
112...Heater 113...Diode to prevent current backflow
114...resistor for current control 120...switching element for thermal fuse
130, 340...microcontroller unit 140...noise removal unit
210...diode for noise prevention 220...resistor for current buffering
310...Battery 320...Charge/discharge switching element
321...charge switching element 322...discharge switching element
330...protection circuit 700...load or charger
Claims (1)
상기 배터리의 대전류 경로와 전기적으로 연결되어 상기 대전류 경로의 충방전 방향을 설정하는 충방전 스위칭소자;
상기 충방전 스위칭소자의 대전류 경로와 전기적으로 연결된 온도퓨즈;
상기 온도퓨즈와 전기적으로 연결되어 상기 온도퓨즈를 오프(off) 시키는 온도퓨즈용 스위칭소자;
상기 충방전 스위칭소자 사이에 전기적으로 연결되어 상기 충방전 스위칭소자를 온/오프 시키며, 상기 배터리와 전기적으로 연결되어 상기 배터리의 전압을 측정하는 보호회로;
상기 보호회로와 전기적으로 연결되어 상기 보호회로에서 출력된 배터리 전압 정보 및 상기 보호회로의 동작상태 정보에 대한 신호를 입력 받으며, 상기 배터리의 대전류경로와 전기적으로 연결되어 상기 대전류 경로에 흐르는 전류를 감지하고, 상기 온도퓨즈용 스위칭소자와 전기적으로 연결되어 상기 온도퓨즈용 스위칭소자를 온시키는 마이크로 컨트롤러 유닛; 및
상기 마이크로 컨트롤러 유닛과 상기 온도퓨즈용 스위칭소자가 전기적으로 연결되는 경로에 형성된 노이즈 제거 유닛을 포함하고,
상기 온도퓨즈는 퓨즈와, 상기 퓨즈를 가열하는 히터를 포함하며,
상기 온도퓨즈용 스위칭소자를 순방향으로 하여 상기 온도퓨즈용 스위칭소자와 상기 온도퓨즈를 전기적으로 연결시키는 전류 역류 방지용 다이오드가 형성되고,
상기 온도퓨즈용 스위칭소자는 전계효과 트랜지스터로 형성되며,
상기 전계효과 트랜지스터의 소오스는 접지와 전기적으로 연결되고, 상기 소오스와 상기 접지를 전기적으로 연결시키는 전류 조절용 저항이 더 형성되어 상기 전계효과 트랜지스터의 전류량을 조절하는 배터리팩.rechargeable battery;
a charge/discharge switching element that is electrically connected to the high current path of the battery and sets a charge/discharge direction of the high current path;
A thermal fuse electrically connected to the high current path of the charge/discharge switching element;
A switching element for a thermal fuse that is electrically connected to the thermal fuse and turns off the thermal fuse;
a protection circuit electrically connected between the charge and discharge switching elements to turn the charge and discharge switching elements on/off, and electrically connected to the battery to measure the voltage of the battery;
It is electrically connected to the protection circuit to receive signals about the battery voltage information output from the protection circuit and the operation status information of the protection circuit, and is electrically connected to the high current path of the battery to detect the current flowing in the high current path. and a microcontroller unit that is electrically connected to the switching element for the thermal fuse and turns on the switching element for the thermal fuse; and
It includes a noise removal unit formed in a path where the microcontroller unit and the switching element for the thermal fuse are electrically connected,
The thermal fuse includes a fuse and a heater that heats the fuse,
A diode for preventing backflow of current is formed to electrically connect the switching element for the thermal fuse and the thermal fuse with the switching element for the thermal fuse in the forward direction,
The switching element for the thermal fuse is formed of a field effect transistor,
A battery pack in which the source of the field effect transistor is electrically connected to ground, and a current control resistor is further formed to electrically connect the source and the ground to control the amount of current of the field effect transistor.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |