KR100670442B1 - Battery pack - Google Patents

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KR100670442B1
KR100670442B1 KR1020050115031A KR20050115031A KR100670442B1 KR 100670442 B1 KR100670442 B1 KR 100670442B1 KR 1020050115031 A KR1020050115031 A KR 1020050115031A KR 20050115031 A KR20050115031 A KR 20050115031A KR 100670442 B1 KR100670442 B1 KR 100670442B1
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battery
charge
gas sensor
gas
battery pack
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KR1020050115031A
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손태영
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

Provided is a battery pack, which improves safety of a battery by blocking a charge/discharge route immediately after gas is detected in the vicinity of a safety vent. The battery pack(100) comprises: at least one rechargeable battery(110); a control part(120) that detects voltage of the battery(110) and outputs certain control signals according to the detection result; charge and discharge switches(130) that are installed on a charge/discharge route of the battery(110) and turn a charge/discharge state of the battery(110) on/off; and a gas sensor(140) that is installed at a predetermined position of the battery(110) and detects gas generating from the battery(110). The control part(120) turns the charge/discharge switches off when the gas sensor(140) detects gas.

Description

전지 팩{Battery pack}Battery pack {Battery pack}

도 1은 본 발명에 따른 전지 팩을 도시한 블럭도이다.1 is a block diagram illustrating a battery pack according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 전지 팩에서 가스 센서의 설치 위치를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an installation position of a gas sensor in a battery pack according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 전지 팩에서 가스 센서에 의한 전지 팩의 동작 순서를 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an operation sequence of a battery pack by a gas sensor in the battery pack according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

100; 본 발명에 의한 전지 팩100; Battery pack according to the present invention

110; 전지 120; 제어부110; Battery 120; Control

130; 충방전 스위치 131; 충전 스위치130; Charge / discharge switch 131; Charge switch

132; 방전 스위치 140; 가스 센서132; Discharge switch 140; Gas sensor

150; 전류 센서 L1,L2; 충방전 경로150; Current sensors L1, L2; Charge and discharge path

P+,P-; + 단자, -단자P +, P-; + Terminal,-terminal

111; 극판 조립체 111a; 양극판111; Pole plate assembly 111a; Positive plate

111b; 세퍼레이터 111c; 음극판111b; Separator 111c; Negative plate

112a; 양극탭 112b; 음극탭112a; Positive electrode tab 112b; Negative electrode tab

113; 절연 케이스 114; 캡 플레이트113; Insulated case 114; Cap plate

115; 안전 벤트 116a; 전극 단자115; Safety vent 116a; Electrode terminals

116b; 절연 가스켓 117a; 양극 리드116b; Insulating gasket 117a; Anode lead

117b; 음극 리드 118a; 절연 플레이트117b; Negative lead 118a; Insulation Plate

118b; 단자 플레이트 118c; 주액구118b; Terminal plate 118c; Pour

118d; 플러그 119; 캔118d; Plug 119; Cans

본 발명은 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세히는 과충전시 발생하는 가스를 직접 감지하여 충방전 경로를 차단함으로써 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있는 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a battery pack, and more particularly, to a battery pack capable of further improving the safety of a battery by directly detecting a gas generated during overcharge and blocking a charge / discharge path.

일반적으로 전지 팩은 충방전 가능한 적어도 하나의 전지와, 충방전 경로에 설치되어 충방전 상태에 따라 온/오프되는 충전 스위치 및 방전 스위치와, 상기 전지의 전압 및 전류를 감지하여 상기 충전 스위치 및 방전 스위치를 제어하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 제어부는 통상 전지에 병렬로 연결되어 전압을 감지하고, 또한 충방전 경로에 직렬로 설치된 전류 센서를 이용하여 전류를 감지하게 된다. 더불어, 상기 제어부에는 전지의 온도를 감지하여 충방전 경로를 차단하기 위한 온도 센서가 더 연결될 수도 있다.In general, a battery pack includes at least one battery capable of charge and discharge, a charge switch and a discharge switch installed in a charge / discharge path and on / off according to a charge / discharge state, and the charge switch and discharge by sensing a voltage and a current of the battery. It includes a control unit for controlling the switch. Here, the control unit is usually connected in parallel to the battery to sense the voltage, and also to sense the current using a current sensor installed in series in the charge and discharge path. In addition, the control unit may further be connected to a temperature sensor for detecting the temperature of the battery to block the charge and discharge path.

계속해서, 상기 전지를 제외한 충전 스위치, 방전 스위치, 제어부, 전류 센서 등은 통상 보호회로기판(Protect Circuit Board) 위에서 전자 부품 형태로 형성 된다. 즉, 일반적으로 전지 팩이라 함은 전지에 보호회로기판이 부착되고, 또한 전지와 보호회로기판이 하나의 케이스에 장착된 것을 말한다.Subsequently, a charge switch, a discharge switch, a controller, a current sensor, etc., except for the battery, are usually formed in the form of electronic components on a protective circuit board. That is, a battery pack generally means that a protection circuit board is attached to a battery, and a battery and a protection circuit board are mounted in one case.

한편, 상기 전지(예를 들면, 리튬 이온 이차 전지)는 정전압/정전류 충전법을 사용하기 때문에 충전기에서 충전 전압 및 전류가 정확하게 제어되면 과충전 현상은 없다. 그러나, 충전기가 파손되거나 어떤 원인에 의해 이상 충전을 하는 경우가 있으며, 이러한 경우에는 전지 내부의 양극 활물질 전위가 지속적으로 상승하는 특성으로 인해 전지 전압이 계속 상승하고, 또한 이상 발열 현상이 발생한다.On the other hand, since the battery (eg, lithium ion secondary battery) uses the constant voltage / constant current charging method, there is no overcharge phenomenon when the charging voltage and the current are accurately controlled in the charger. However, the charger may be damaged or abnormally charged for some reason. In this case, the battery voltage continues to increase due to the characteristic of the positive electrode active material potential of the battery continuously rising, and an abnormal heat generation phenomenon occurs.

이와 같이 전지 전압이 계속 상승하게 되면 전지 내부의 전해액 및 활물질이 분해되면서 다량의 가스가 발생한다. 또한, 이러한 가스는 바로 전지를 스웰링시킨다. 따라서, 전지에는 스웰링 발생시 파열되면서 내부의 가스를 외부로 방출하도록 하는 안전 벤트(상대적으로 얇게 형성된 영역)가 형성되어 있다. 또한, 통상 전지의 스웰링시에는 전지의 온도도 함께 상승하므로, 상기 제어부가 전지의 온도를 감지하여 상기 충전 스위치 또는 방전 스위치를 오프시키도록 하고 있다. 즉, 종래에는 전지가 과충전 상태가 되면 내부에서 가스가 발생하고, 이어서 상기 가스에 의한 압력이나 온도에 의해, 안전 벤트가 동작되도록 하거나 또는 충방전 경로가 차단되도록 하고 있다.As the battery voltage continues to rise as described above, a large amount of gas is generated as the electrolyte and the active material inside the battery are decomposed. This gas also swells the cell immediately. Therefore, the battery is formed with a safety vent (relatively thinly formed region) which causes the internal gas to be released to the outside while being ruptured when swelling occurs. In addition, since the temperature of the battery also increases during the swelling of the battery, the controller detects the temperature of the battery and turns off the charge switch or the discharge switch. That is, conventionally, when the battery is in an overcharged state, gas is generated internally, and then the safety vent is operated or the charge / discharge path is blocked by the pressure or temperature caused by the gas.

그러나, 상술한 바와 같이 전지의 과충전시 제일 먼저 발생하는 것은 가스이고, 이러한 가스 발생후 전지 압력 및 온도가 상승함으로써, 상기 가스의 존재 유무에 따라 전지의 충방전 경로를 차단하는 것이 전지의 안전성 측면에서 더 유리하다 할 것이다. 그러나, 아직까지 상기와 같이 전지의 과충전시 전지 내부에서 발생 하는 가스를 직접 감지하여 충방전 경로를 차단하는 장치는 개발되지 않고 있다.However, as described above, the first thing that occurs when the battery is overcharged is a gas, and after such gas generation, the battery pressure and temperature increase, so that the charge / discharge path of the battery is blocked according to the presence or absence of the gas. Will be more advantageous. However, a device for blocking charge and discharge paths by directly detecting a gas generated inside the battery when the battery is overcharged as described above has not been developed.

더불어, 종래에는 상기 안전 벤트가 동작하여 전지의 내부 가스가 외부로 방출되는 순간에도, 실제로 충전 스위치 및 방전 스위치는 오프되지 않을 수 있다. 즉, 상기 제어부에 의한 충전 스위치 및 방전 스위치의 온/오프 동작은 상기 안전 벤트의 동작 상태와 전혀 관계가 없기 때문이다. 그러나, 안전 벤트가 동작하였다는 것은 전지의 안전성에 심각한 위험이 있다는 것이므로, 상기 충전 스위치 및 방전 스위치를 오프시키는 것이 좋을 것이다. 그런데, 종래에는 이와 같이 안전 벤트의 동작에 연동하여 충전 스위치 및 방전 스위치를 오프시키는 장치가 개발되지 않고 있다.In addition, conventionally, even when the safety vent is operated to release the internal gas of the battery to the outside, the charge switch and the discharge switch may not be actually turned off. That is, the on / off operation of the charge switch and the discharge switch by the control unit is not related to the operation state of the safety vent at all. However, since the operation of the safety vent is a serious risk to the safety of the battery, it would be better to turn off the charge switch and the discharge switch. However, in the related art, an apparatus for turning off the charge switch and the discharge switch in association with the operation of the safety vent has not been developed.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전지 내부 또는 전지 외부의 안전 벤트 부근에서 소정 가스가 감지되면 바로 충방전 경로를 차단하여 안전성을 향상시킨 전지 팩을 제공하는데 있다.The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to provide a battery pack that improves safety by blocking the charge and discharge path immediately when a predetermined gas is detected in the vicinity of the safety vent inside the battery or outside the battery. have.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전지 팩은 적어도 하나의 충방전 가능한 전지와, 상기 전지의 전압을 감지하고, 상기 감지 결과에 따라 소정 제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 전지의 충방전 경로에 설치되어 상기 전지의 충방전 상태를 온/오프시킬 수 있는 충방전 스위치와, 상기 전지의 소정 위치에 설치되어, 상기 전지로부터 발생하는 가스를 감지하는 가스 센서를 포함하고, 상기 제어부는 상기 가스 센서로부터 소정 가스가 감지되면, 상기 충방전 스위치를 오프 시킴을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the battery pack according to the present invention includes at least one rechargeable battery, a controller for sensing a voltage of the battery and outputting a predetermined control signal according to the sensing result, and charging and discharging the battery. A charge / discharge switch installed in a path to turn on / off a state of charge / discharge of the battery, and a gas sensor installed at a predetermined position of the battery to sense gas generated from the battery, wherein the controller includes When the predetermined gas is detected from the gas sensor, the charge and discharge switch is characterized in that the off.

여기서, 상기 가스 센서는 전지의 과충전시 발생하는 가스를 감지할 수 있다.Here, the gas sensor may detect a gas generated when the battery is overcharged.

또한, 상기 가스 센서는 전지의 과충전시 발생하는 이산화탄소, 탄산 가스, 산소 또는 수소중 적어도 어느 하나를 감지할 수 있다.In addition, the gas sensor may detect at least one of carbon dioxide, carbon dioxide, oxygen or hydrogen generated when the battery is overcharged.

또한, 상기 가스 센서는 전지의 내부에 설치될 수 있다.In addition, the gas sensor may be installed inside the battery.

또한, 상기 가스 센서는 전지의 외부에 설치될 수 있다.In addition, the gas sensor may be installed outside the battery.

또한, 상기 전지는 극판 조립체 및 전해액이 수용되는 캔과, 상기 캔에 결합되어 상기 극판 조립체 및 전해액이 외부로 유출되지 않도록 하는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 가스 센서는 전지 내부인 캡 플레이트의 내측에 설치될 수 있다.In addition, the battery includes a can plate for accommodating the electrode plate assembly and the electrolyte, and a cap plate coupled to the can to prevent the electrode plate assembly and the electrolyte from flowing out, and the gas sensor is disposed inside the cap plate that is inside the cell. Can be installed.

또한, 상기 전지는 극판 조립체 및 전해액이 수용되는 캔과, 상기 캔에 결합되어 상기 극판 조립체 및 전해액이 외부로 유출되지 않도록 하는 동시에, 소정 영역에 상대적으로 두께가 얇게 형성되어 전지 내압 증가시 파열되는 안전 벤트를 갖는 캡 플레이트를 포함하고, 상기 가스 센서는 상기 캡 플레이트의 안전 벤트 외측에 설치될 수 있다.In addition, the battery is coupled to the can and accommodates the electrode plate assembly and the electrolyte, so that the electrode plate assembly and the electrolyte is not leaked to the outside, and at the same time is formed relatively thin in a predetermined area is ruptured when the battery internal pressure increases It includes a cap plate having a safety vent, the gas sensor may be installed outside the safety vent of the cap plate.

또한, 상기 충방전 스위치는 충방전 경로에 직렬로 연결된 충전 스위치 및 방전 스위치를 포함하고, 상기 제어부는 가스 센서로부터 소정 가스가 감지될 경우 상기 충전 스위치를 오프시킬 수 있다.The charge / discharge switch may include a charge switch and a discharge switch connected in series with the charge / discharge path, and the controller may turn off the charge switch when a predetermined gas is detected from a gas sensor.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 전지 팩은 가스 센서가 전지의 내측 및/또는 전지의 외측인 안전 벤트 부근에 설치됨으로써, 전지 내부 및/또는 외부에서 가 스를 감지할 수 있게 된다.As described above, in the battery pack according to the present invention, the gas sensor is installed near the safety vent that is inside the battery and / or the outside of the battery, so that gas can be detected inside and / or outside the battery.

상기 전지의 내측에 가스 센서가 설치된 경우에는, 전지의 과충전에 의해 가스가 발생된 후 온도 및 압력이 상승하게 되는데, 위와 같이 하여 가스를 먼저 감지함으로써, 전지의 내부 상태를 훨씬 더 빨리 감지할 수 있게 된다. 물론, 본 발명은 이와 같이 전지 내부에 일정량의 가스가 발생하면 바로 충방전 상태를 정지시킴으로써, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.When the gas sensor is installed inside the battery, the temperature and the pressure are increased after the gas is generated by the overcharging of the battery. By detecting the gas as described above, the internal state of the battery can be detected much faster. Will be. Of course, the present invention can improve the safety of the battery by stopping the charging and discharging state as soon as a certain amount of gas generated inside the battery.

상기 전지의 외측인 안전 벤트 근처에 가스 센서가 설치된 경우에는, 전지의 내압이 상승하게 되면, 상기 안전 벤트가 파열되어 내부의 가스가 외부로 배출되는데, 위와 같이 안전 벤트를 통해 배출되는 가스를 상기 가스 센서가 감지하게 된다. 물론, 본 발명은 상기와 같은 안전 벤트의 동작과 동시에, 충방전 상태도 정지시킴으로써, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.When the gas sensor is installed near the safety vent outside the battery, when the internal pressure of the battery increases, the safety vent is ruptured and the gas inside is discharged to the outside. The gas sensor will detect it. Of course, the present invention can improve the safety of the battery by stopping the charge and discharge state at the same time as the operation of the safety vent as described above.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 전지 팩을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a battery pack according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전지 팩(100)은 전지(110)와, 제어부(120)와, 충방전 스위치(130)와, 가스 센서(140)를 포함한다. 여기서, 상기 충방전 스위치(130)는 충방전 경로(L1)에 직렬로 설치된 충전 스위치(131) 및 방전 스위치(132)일 수 있다. 또한, 본 발명은 충방전 경로(L2)에 충방전 전류 감지를 위한 전 류 센서(150)가 더 설치될 수 있다. 도면중 미설명 부호 P+는 전지 팩(100)의 + 단자이고, 미설명 부호 P-는 전지 팩(100)의 - 단자이다.As shown, the battery pack 100 according to the present invention includes a battery 110, a controller 120, a charge / discharge switch 130, and a gas sensor 140. Here, the charge and discharge switch 130 may be a charge switch 131 and a discharge switch 132 installed in series in the charge and discharge path (L1). In addition, in the present invention, the current sensor 150 for detecting the charge and discharge current may be further installed in the charge and discharge path (L2). In the figure, reference numeral P + denotes a + terminal of the battery pack 100, and reference numeral P− denotes a − terminal of the battery pack 100.

먼저 상기 전지(110)는 통상의 충방전 가능한 전지(110)일 수 있다. 이러한 전지(110)는 적어도 하나 이상의 개수로 구비될 수 있으며, 본 발명에서 상기 전지(110)의 개수를 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 충방전 가능한 전지(110)는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 그 등가물중 어느 하나가 가능하나, 여기서 상기 전지(110)의 종류를 한정하는 것은 아니다. First, the battery 110 may be a conventional chargeable / dischargeable battery 110. The battery 110 may be provided in at least one or more numbers, it is not limited to the number of the battery 110 in the present invention. In addition, the charge-dischargeable battery 110 may be any one of a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or an equivalent thereof, where the type of the battery 110 is limited. It is not.

상기 제어부(120)는 상기 전지(110)에 병렬로 연결되어 상기 전지(110)의 전압을 감지할 수 있다. 물론, 상기 제어부(120)는 기본적으로 상기 전지(110)의 전압이 과충전 또는 과방전 전압이 될 경우 상기 충방전 스위치(130)(즉, 충전 스위치(131) 또는 방전 스위치(132))에 소정 제어 신호를 출력하여 오프되도록 한다. 더불어, 상기 제어부(120)는 전류 센서(150)에 병렬로 연결되어, 전지(110)의 전류를 감지할 수 있다. 즉, 전류 센서(150)의 저항은 이미 알고 있는 상태이고, 상기 전류 센서(150)를 통한 전압을 감지하면 옴의 법칙에 의해 상기 전류 센서(150)를 통과하는 전류를 계산할 수 있기 때문이다. 물론, 상기 제어부(120)는 상기 전류 센서(150)로부터 감지된 전류가 과충전 전류 또는 과방전 전류일 경우 상기 충전 스위치(131) 또는 방전 스위치(132)에 소정 제어 신호를 출력하여 오프되도록 한다.The controller 120 may be connected to the battery 110 in parallel to sense the voltage of the battery 110. Of course, when the voltage of the battery 110 becomes an overcharge or overdischarge voltage, the controller 120 is predetermined to the charge / discharge switch 130 (that is, the charge switch 131 or the discharge switch 132). Output a control signal to turn off. In addition, the controller 120 may be connected to the current sensor 150 in parallel to sense a current of the battery 110. That is, since the resistance of the current sensor 150 is already known, and if the voltage through the current sensor 150 is detected, the current passing through the current sensor 150 can be calculated by Ohm's law. Of course, the controller 120 outputs a predetermined control signal to the charge switch 131 or the discharge switch 132 when the current sensed by the current sensor 150 is an overcharge current or an overdischarge current, so that the controller 120 is turned off.

상기 충방전 스위치(130)는 상술한 바와 같이 충방전 경로(L1)에 충전 스위 치(131) 및 방전 스위치(132)가 서로 직렬로 연결되어 이루어져 있다. 이러한 충전 스위치(131) 및 방전 스위치(132)는 통상의 전계효과트랜지스터(FET)일 수 있으며, 게이트의 전위가 상기 제어부(120)에 의해 제어됨으로써, 온/오프 상태가 결정된다.As described above, the charge / discharge switch 130 includes a charge switch 131 and a discharge switch 132 connected to each other in series in the charge / discharge path L1. The charge switch 131 and the discharge switch 132 may be ordinary field effect transistors (FETs), and the on / off state of the gate is controlled by the control unit 120.

상기 가스 센서(140)는 상기 전지(110)의 소정 위치에 설치됨으로써, 상기 전지(110)의 과충전시 발생하는 가스를 감지하게 된다. 물론, 상기 가스 센서(140)는 소정 가스를 감지하게 되면, 이를 소정 전기적 신호로 변환하여 상기 제어부(120)에 출력한다. 그러면, 상기 제어부(120)는 상기 충전 스위치(131) 또는 방전 스위치(132)에 소정 제어 신호를 출력함으로써, 상기 충전 스위치(131) 또는 방전 스위치(132)가 오프되도록 한다. 즉, 본 발명에 의한 전지 팩(100)은 과충전으로 인해 소정 가스가 발생하면 바로 충방전 상태가 정지되도록 한다.The gas sensor 140 is installed at a predetermined position of the battery 110 to detect a gas generated when the battery 110 is overcharged. Of course, when the gas sensor 140 detects a predetermined gas, the gas sensor 140 converts the gas into a predetermined electrical signal and outputs it to the control unit 120. Then, the controller 120 outputs a predetermined control signal to the charge switch 131 or the discharge switch 132, so that the charge switch 131 or the discharge switch 132 is turned off. That is, the battery pack 100 according to the present invention allows the charge / discharge state to stop immediately when a predetermined gas is generated due to overcharging.

여기서, 상기 가스 센서(140)에 의해 감지되는 가스는 전지(110)의 과충전시 주로 발생하는 이산화탄소 가스, 탄산 가스, 산소 가스, 수소 가스 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 가스의 종류를 한정하는 것은 아니다. 또한, 일례로 감지하고자 하는 가스가 이산화탄소 가스일 경우, 상기 가스 센서(140)는 가스크로마토그래피를 이용한 가스 센서, 반도체형 가스 센서, 고체전해질식 가스 센서 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나일 수 있으나, 여기서 그 가스 센서(140)의 종류를 한정하는 것은 아니다.Here, the gas detected by the gas sensor 140 may be any one selected from carbon dioxide gas, carbon dioxide gas, oxygen gas, hydrogen gas, or an equivalent thereof, which is mainly generated when the battery 110 is overcharged. It does not limit the kind. In addition, when the gas to be detected is, for example, carbon dioxide gas, the gas sensor 140 may be any one selected from a gas sensor using a gas chromatography, a semiconductor gas sensor, a solid electrolyte gas sensor, or an equivalent thereof. The type of the gas sensor 140 is not limited here.

한편, 상기 전지(110)를 제외한 제어부(120), 충방전 스위치(130), 전류 센서(150), + 단자(P+) 및 - 단자(P-)는 모두 보호회로기판(도시되지 않음)에 설치될 수 있다. 물론, 상기 가스 센서(140)는 일측이 상기 보호회로기판에 설치되고, 타측이 상기 전지(110)에 설치된다. 이를 좀더 자세히 설명하기로 한다.Meanwhile, except for the battery 110, the controller 120, the charge / discharge switch 130, the current sensor 150, the + terminal (P +), and the-terminal (P-) are all disposed on a protective circuit board (not shown). Can be installed. Of course, one side of the gas sensor 140 is installed on the protection circuit board, and the other side is installed on the battery 110. This will be explained in more detail.

도 2는 본 발명에 따른 전지 팩에서 가스 센서의 설치 위치를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an installation position of a gas sensor in a battery pack according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 전지 팩(100)에서 가스 센서(140a,140b)는 기본적으로 전지(110)의 내부에 설치되거나, 전지(110)의 외부에 설치되거나 또는 전지(110)의 내부 및 외부에 동시 설치될 수 있다. 이러한 가스 센서(140a,140b)와 전지(110) 사이의 관계를 좀더 명확히 설명하기 위해, 상기 전지(110)의 구조를 설명한다. 여기서, 상기 전지(110)는 가스 센서(140a,140b)의 설치 위치를 설명하기 위한 일례일 뿐이며, 본 발명에서 상기 전지(110)의 구조를 한정하는 것은 아니다.As shown, in the battery pack 100 according to the present invention, the gas sensors 140a and 140b are basically installed inside the battery 110, installed outside the battery 110, or inside the battery 110. It can be installed at the same time and outside. In order to more clearly describe the relationship between the gas sensors 140a and 140b and the battery 110, the structure of the battery 110 will be described. Here, the battery 110 is only one example for explaining the installation position of the gas sensor (140a, 140b), it does not limit the structure of the battery 110 in the present invention.

상기 전지(110)는 기본적으로 극판 조립체(111) 및 전해액(도시되지 않음)을 수납하기 위해 캔(119)이 구비된다. 물론, 상기 극판 조립체(111)에는 양극탭(112a) 및 음극탭(112b)이 연결되어 상부로 소정 길이 연장되어 있다. 더욱이, 상기 극판 조립체(111)의 상부에는 극판 조립체(111)의 이동이나 쇼트 현상을 방지하기 위해 절연 케이스(113)가 설치되어 있다. 또한, 상기 캔(119)의 상부에는 상기 극판 조립체(111)나 전해액이 외부로 유출되지 않도록 하는 캡 플레이트(114)가 결합되어 있다.The battery 110 is basically provided with a can 119 for accommodating the electrode plate assembly 111 and an electrolyte (not shown). Of course, the positive electrode tab 112a and the negative electrode tab 112b are connected to the electrode plate assembly 111 to extend a predetermined length upward. In addition, an insulating case 113 is installed at an upper portion of the electrode plate assembly 111 to prevent movement or short-circuit of the electrode plate assembly 111. In addition, a cap plate 114 is coupled to the upper portion of the can 119 so that the electrode plate assembly 111 and the electrolyte do not flow out.

여기서, 상기 가스 센서(140a)는 도시된 바와 같이 전지(110)의 내부로서 상기 캡 플레이트(114)의 내측에 설치될 수 있다. 즉, 절연 케이스(113)와 캡 플레이트(114) 사이에 소정 공간이 존재하게 되는데, 이러한 공간에 가스 센서(140a)가 설치될 수 있다. 물론, 상기 가스 센서(140a)는 전기적 신호를 제어부(120)로 전달하기 위해, 배선(141a)을 통하여 보호회로기판에 연결될 수 있다. 이와 같이 하여, 본 발명은 상기 가스 센서(140a)가 전지(110) 내부에 설치됨으로써, 전지(110) 내부의 가스량을 즉각적으로 감지하고, 이를 보호회로기판에 설치된 제어부(120)쪽에 전달하게 된다. 물론, 상기 제어부(120)는 충방전 스위치(130)를 오프시킴으로써, 전지(110)의 충방전 상태가 정지되도록 한다.Here, the gas sensor 140a may be installed inside the cap plate 114 as the inside of the battery 110 as shown. That is, a predetermined space exists between the insulating case 113 and the cap plate 114, and the gas sensor 140a may be installed in the space. Of course, the gas sensor 140a may be connected to the protection circuit board through the wiring 141a to transmit an electrical signal to the control unit 120. In this way, in the present invention, since the gas sensor 140a is installed inside the battery 110, the gas sensor 140a immediately detects the amount of gas inside the battery 110, and transmits the gas amount to the control unit 120 installed on the protection circuit board. . Of course, the controller 120 turns off the charge / discharge switch 130 to stop the charge / discharge state of the battery 110.

한편, 상기 가스 센서(140b)는 도시된 바와 같이 전지(110)의 외부로서 상기 캡 플레이트(114)의 외측에 설치될 수 있다. 즉, 상기 캡 플레이트(114)의 소정 영역에는 상대적으로 두께가 얇은 안전 벤트(115)가 형성되어 있는데, 상기 안전 벤트(115) 근처 또는 그 상부에 가스 센서(140b)가 설치될 수 있다. 물론, 이러한 가스 센서(140b)는 배선(141b)을 통하여 상기 보호회로기판과 전기적으로 연결된다. 이와 같이 하여, 본 발명은 상기 안전 벤트(115)가 작동하여 가스가 전지(110) 외부로 배출되면, 이를 상기 가스 센서(140b)가 감지하고, 이를 보호회로기판에 설치된 제어부(120)쪽에 전달하게 된다. 물론, 상기 제어부(120)는 충방전 스위치(130)를 오프시킴으로써, 전지(110)의 충방전 상태가 정지되도록 한다.Meanwhile, the gas sensor 140b may be installed outside the cap plate 114 as the outside of the battery 110 as shown. That is, a relatively thin safety vent 115 is formed in a predetermined region of the cap plate 114, and a gas sensor 140b may be installed near or above the safety vent 115. Of course, the gas sensor 140b is electrically connected to the protective circuit board through the wiring 141b. In this way, when the safety vent 115 is operated and gas is discharged to the outside of the battery 110, the present invention detects the gas sensor 140b and transfers it to the control unit 120 installed on the protection circuit board. Done. Of course, the controller 120 turns off the charge / discharge switch 130 to stop the charge / discharge state of the battery 110.

계속해서, 상기 전지(110)의 양극탭(112a)은 상기 캡 플레이트(114)에 접속되어 있고, 상기 캡 플레이트(114)는 양극 리드(117a)를 통하여 보호회로기판에 접속되어 있다. 더불어, 상기 음극탭(112b)은 캡 플레이트(114)에 결합된 전극 단자(116a)에 접속되어 있고, 상기 전극 단자(116a)는 음극 리드(117b)를 통하여 보호회로기판에 접속되어 있다. 물론, 상기 전극 단자(116a)와 캡 플레이트(114)와의 절연을 위해, 상기 전극 단자(116a)의 외주연에는 절연 가스켓(116b)이 결합되어 있다. 도면중 미설명 부호 118a은 절연 플레이트(118a)이고, 미설명 부호 118b는 단자 플레이트이이며, 118c는 캡 플레이트에 형성된 주액구, 118d는 주액구를 막는 플러그이다. 또한 도면중 미설명 부호 111a는 양극판이고, 111b는 세퍼레이터이며, 111c는 음극판이다.Subsequently, the positive electrode tab 112a of the battery 110 is connected to the cap plate 114, and the cap plate 114 is connected to the protective circuit board through the positive electrode lead 117a. In addition, the negative electrode tab 112b is connected to the electrode terminal 116a coupled to the cap plate 114, and the electrode terminal 116a is connected to the protective circuit board through the negative electrode lead 117b. Of course, the insulating gasket 116b is coupled to the outer circumference of the electrode terminal 116a to insulate the electrode terminal 116a from the cap plate 114. In the figure, reference numeral 118a denotes an insulating plate 118a, reference numeral 118b denotes a terminal plate, 118c denotes a liquid injection hole formed in a cap plate, and 118d denotes a plug that blocks the liquid injection hole. In the figure, reference numeral 111a denotes a positive electrode plate, 111b denotes a separator, and 111c denotes a negative electrode plate.

도 3은 본 발명에 따른 전지 팩에서 가스 센서에 의한 전지 팩의 동작 순서를 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an operation sequence of a battery pack by a gas sensor in the battery pack according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명은 전지(110)의 충방전 동작이 시작되면, 가스 센서(140)가 동작한다.(S1)As shown in the drawing, when the charge / discharge operation of the battery 110 starts, the gas sensor 140 operates. (S1)

상기 전지(110)의 충방전 동작중 과충전 등에 의해 상기 전지(110) 내부에서 소정 가스가 발생하거나, 또는 안전 벤트(115)가 동작하여 전지(110) 외부로 가스가 배출되면, 상기 가스 센서(140)가 이를 감지하여 제어부(120)에 소정 전기적 신호를 출력한다.(S2)When the gas is discharged to the outside of the battery 110 when a predetermined gas is generated inside the battery 110 or the safety vent 115 is operated by overcharging or the like during the charge / discharge operation of the battery 110, the gas sensor ( 140 detects this and outputs a predetermined electrical signal to the control unit 120 (S2).

그러면, 상기 제어부(120)는 충방전 스위치(130)에 소정 제어 신호를 출력함으로써, 상기 전지(110)의 충방전 상태가 정지되도록 한다. 예를 들면, 상기 제어부(120)는 충전 스위치(131)에 소정 제어 신호를 출력함으로써, 상기 충전 스위치(131)가 오프되도록 한다.(S3)Then, the controller 120 outputs a predetermined control signal to the charge / discharge switch 130 to stop the charge / discharge state of the battery 110. For example, the controller 120 outputs a predetermined control signal to the charging switch 131 so that the charging switch 131 is turned off (S3).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지 팩은 가스 센서가 전지의 내측 및/또는 전지의 외측인 안전 벤트 부근에 설치됨으로써, 전지 내부 및/또는 외부에서 가스를 감지할 수 있게 된다.As described above, in the battery pack according to the present invention, the gas sensor is installed in the vicinity of the safety vent that is inside the battery and / or outside the battery, so that the gas can be detected inside and / or outside the battery.

따라서, 상기 전지의 내측에 가스 센서가 설치된 경우에는, 전지의 과충전에 의해 가스가 발생된 후 온도 및 압력이 상승하게 되는데, 위와 같이 하여 가스를 먼저 감지함으로써, 전지의 내부 상태를 훨씬 더 빨리 감지할 수 있게 된다. 물론, 본 발명은 이와 같이 전지 내부에 일정량의 가스가 발생하면 바로 충방전 상태를 정지시킴으로써, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, when the gas sensor is installed inside the battery, the temperature and pressure are increased after the gas is generated by the overcharging of the battery, by detecting the gas as described above, the internal state of the battery is detected much faster. You can do it. Of course, the present invention has the effect of improving the safety of the battery by stopping the charging and discharging state as soon as a certain amount of gas generated inside the battery.

상기 전지의 외측인 안전 벤트 근처에 가스 센서가 설치된 경우에는, 전지의 내압이 상승하게 되면, 상기 안전 벤트가 파열되어 내부의 가스가 외부로 배출되는데, 위와 같이 안전 벤트를 통해 배출되는 가스를 상기 가스 센서가 감지하게 된다. 물론, 본 발명은 상기와 같은 안전 벤트의 동작과 동시에, 충방전 상태도 정지시킴으로써, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.When the gas sensor is installed near the safety vent outside the battery, when the internal pressure of the battery increases, the safety vent is ruptured and the gas inside is discharged to the outside. The gas sensor will detect it. Of course, the present invention has the effect of improving the safety of the battery by stopping the charge and discharge state at the same time as the operation of the safety vent as described above.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전지 팩을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for carrying out the battery pack according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention deviates from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Without this, anyone skilled in the art to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

Claims (16)

충방전 가능한 전지에 설치된 가스 센서와,A gas sensor installed in a rechargeable battery, 상기 전지의 충방전 경로에 설치된 충방전 스위치를 포함하고,A charge / discharge switch installed in the charge / discharge path of the battery; 상기 가스 센서로부터 소정 가스가 감지될 경우 상기 충방전 스위치를 오프시킴을 특징으로 하는 전지 팩.And the charging / discharging switch is turned off when a predetermined gas is detected from the gas sensor. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 센서는 전지의 과충전시 발생하는 가스를 감지함을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the gas sensor detects a gas generated when the battery is overcharged. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 센서는 전지의 과충전시 발생하는 이산화탄소, 탄산 가스, 산소 또는 수소중 적어도 어느 하나를 감지함을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the gas sensor detects at least one of carbon dioxide, carbon dioxide, oxygen, and hydrogen generated when the battery is overcharged. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 센서는 전지의 내부에 설치됨을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the gas sensor is installed inside the battery. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 센서는 전지의 외부에 설치됨을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein the gas sensor is installed outside the battery. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는The method of claim 1, wherein the battery 극판 조립체 및 전해액이 수용되는 캔과,A can containing the electrode plate assembly and the electrolyte; 상기 캔에 결합되어 상기 극판 조립체 및 전해액이 외부로 유출되지 않도록 하는 캡 플레이트를 포함하고,A cap plate coupled to the can to prevent the electrode plate assembly and the electrolyte from flowing out; 상기 가스 센서는 전지 내부인 캡 플레이트의 내측에 설치된 것을 특징으로 하는 전지 팩.The gas sensor is a battery pack, characterized in that installed inside the cap plate that is inside the battery. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는The method of claim 1, wherein the battery 극판 조립체 및 전해액이 수용되는 캔과,A can containing the electrode plate assembly and the electrolyte; 상기 캔에 결합되어 상기 극판 조립체 및 전해액이 외부로 유출되지 않도록 하는 동시에, 소정 영역에 상대적으로 두께가 얇게 형성되어 전지 내압 증가시 파열되는 안전 벤트를 갖는 캡 플레이트를 포함하고,And a cap plate coupled to the can to prevent the electrode plate assembly and the electrolyte from leaking to the outside, and having a safety vent formed at a relatively thin thickness in a predetermined region to rupture when the battery pressure increases. 상기 가스 센서는 상기 캡 플레이트의 안전 벤트 외측에 설치된 것을 특징으로 하는 전지 팩.The gas sensor is a battery pack, characterized in that installed outside the safety vent of the cap plate. 제 1 항에 있어서, 상기 충방전 스위치는 충방전 경로에 직렬로 연결된 충전 스위치 및 방전 스위치를 포함하고,The method of claim 1, wherein the charge and discharge switch comprises a charge switch and a discharge switch connected in series to the charge and discharge path, 상기 가스 센서로부터 소정 가스가 감지될 경우 상기 충전 스위치를 오프시킴을 특징으로 하는 전지 팩.And the charging switch is turned off when a predetermined gas is detected from the gas sensor. 적어도 하나의 충방전 가능한 전지와,At least one rechargeable battery; 상기 전지의 전압을 감지하고, 상기 감지 결과에 따라 소정 제어 신호를 출력하는 제어부와,A controller for sensing a voltage of the battery and outputting a predetermined control signal according to the detection result; 상기 전지의 충방전 경로에 설치되어 상기 전지의 충방전 상태를 온/오프시킬 수 있는 충방전 스위치와,A charge / discharge switch installed in a charge / discharge path of the battery to turn on / off a charge / discharge state of the battery; 상기 전지의 소정 위치에 설치되어, 상기 전지로부터 발생하는 가스를 감지하는 가스 센서를 포함하고,A gas sensor installed at a predetermined position of the battery and detecting a gas generated from the battery; 상기 제어부는 상기 가스 센서로부터 소정 가스가 감지되면, 상기 충방전 스위치를 오프시킴을 특징으로 하는 전지 팩.And the control unit turns off the charge / discharge switch when a predetermined gas is detected from the gas sensor. 제 9 항에 있어서, 상기 가스 센서는 전지의 과충전시 발생하는 가스를 감지함을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack as claimed in claim 9, wherein the gas sensor detects a gas generated when the battery is overcharged. 제 9 항에 있어서, 상기 가스 센서는 전지의 과충전시 발생하는 이산화탄소, 탄산 가스, 산소 또는 수소중 적어도 어느 하나를 감지함을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack of claim 9, wherein the gas sensor detects at least one of carbon dioxide, carbon dioxide, oxygen, and hydrogen generated when the battery is overcharged. 제 9 항에 있어서, 상기 가스 센서는 전지의 내부에 설치됨을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack of claim 9, wherein the gas sensor is installed inside the battery. 제 9 항에 있어서, 상기 가스 센서는 전지의 외부에 설치됨을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack of claim 9, wherein the gas sensor is installed outside the battery. 제 9 항에 있어서, 상기 전지는The method of claim 9, wherein the battery 극판 조립체 및 전해액이 수용되는 캔과,A can containing the electrode plate assembly and the electrolyte; 상기 캔에 결합되어 상기 극판 조립체 및 전해액이 외부로 유출되지 않도록 하는 캡 플레이트를 포함하고,A cap plate coupled to the can to prevent the electrode plate assembly and the electrolyte from flowing out; 상기 가스 센서는 전지 내부인 캡 플레이트의 내측에 설치된 것을 특징으로 하는 전지 팩.The gas sensor is a battery pack, characterized in that installed inside the cap plate that is inside the battery. 제 9 항에 있어서, 상기 전지는The method of claim 9, wherein the battery 극판 조립체 및 전해액이 수용되는 캔과,A can containing the electrode plate assembly and the electrolyte; 상기 캔에 결합되어 상기 극판 조립체 및 전해액이 외부로 유출되지 않도록 하는 동시에, 소정 영역에 상대적으로 두께가 얇게 형성되어 전지 내압 증가시 파열되는 안전 벤트를 갖는 캡 플레이트를 포함하고,And a cap plate coupled to the can to prevent the electrode plate assembly and the electrolyte from leaking to the outside, and having a safety vent formed at a relatively thin thickness in a predetermined region to rupture when the battery pressure increases. 상기 가스 센서는 상기 캡 플레이트의 안전 벤트 외측에 설치된 것을 특징으로 하는 전지 팩.The gas sensor is a battery pack, characterized in that installed outside the safety vent of the cap plate. 제 9 항에 있어서, 상기 충방전 스위치는 충방전 경로에 직렬로 연결된 충전 스위치 및 방전 스위치를 포함하고,The method of claim 9, wherein the charge and discharge switch comprises a charge switch and a discharge switch connected in series to the charge and discharge path, 상기 제어부는 가스 센서로부터 소정 가스가 감지될 경우 상기 충전 스위치를 오프시킴을 특징으로 하는 전지 팩.And the control unit turns off the charging switch when a predetermined gas is detected from a gas sensor.
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