KR100782101B1 - Protection circuit and battery pack having the same - Google Patents

Abstract

본 발명은 보호회로 및 이를 포함하는 전지 팩에 관한 것으로, 입력단과 출력단 사이의 전압을 분배하는 전압 분배 수단과, 상기 전압 분배 수단에 의해 분배된 전압에 따라 구동하여 상기 입력단과 출력단 사이에 전류 패스를 형성하는 스위칭 수단을 포함하는 보호회로와, 전지 팩에 있어서, 양전극과 음전극을 갖는 전지 본체 및 상기 전지 본체의 전압을 분배하는 전압 분배 수단과, 상기 전압 분배 수단에 의해 분배된 전압에 따라 구동하여 상기 양전극과 음전극 사이에 전류 패스를 형성하는 스위칭 수단을 포함하는 제어 모듈을 포함하는 전지 팩을 제공한다. 이로써, 전지팩의 온도와 전압 및 전류의 변화를 검출하고 그 결과에 따라 전지를 방전시킬 수 있는 제어모듈을 통해 과충전을 방지하고, 과전류를 제어하고, 열적안정성을 확보할 수 있고, 제어모듈은 전압 분배 수단과 스위칭 수단으로 구성되어 있어서, 회로의 구성을 간략히 할 수 있고, 생산단가를 획기적으로 줄일 수 있다. The present invention relates to a protection circuit and a battery pack including the same, voltage distribution means for distributing a voltage between an input terminal and an output terminal, and a current path between the input terminal and the output terminal by driving according to the voltage distributed by the voltage distribution means. A protective circuit comprising switching means for forming a battery, comprising: a battery pack comprising: a battery main body having a positive electrode and a negative electrode; voltage distribution means for distributing a voltage of the battery main body; and driving according to a voltage distributed by the voltage distribution means. By providing a battery pack including a control module including a switching means for forming a current path between the positive electrode and the negative electrode. This prevents overcharging, controls overcurrent, and ensures thermal stability through a control module capable of detecting changes in temperature, voltage, and current of the battery pack and discharging the battery according to the result. Consisting of the voltage distribution means and the switching means, the circuit configuration can be simplified and the production cost can be drastically reduced.

전지, 배터리, 스위칭 소자, 전압 분배, 트랜지스터, NTC, PTC Cell, Battery, Switching Element, Voltage Distribution, Transistor, NTC, PTC

Description

보호회로 및 이를 포함하는 전지 팩{Protection circuit and battery pack having the same}Protection circuit and battery pack including the same

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지 팩의 개념도. 1 is a conceptual diagram of a battery pack according to a first embodiment of the present invention.

도 2a는 온도에 따른 NTC소자의 저항 특성을 설명하기 위한 그래프.Figure 2a is a graph for explaining the resistance characteristics of the NTC device with temperature.

도 2b는 온도에 따른 PTC소자의 저항 특성을 설명하기 위한 그래프. Figure 2b is a graph for explaining the resistance characteristics of the PTC device with temperature.

도 3a 내지 도 3c는 본 실시예에 따른 제어모듈의 배치를 설명하기 위한 개념도. 3A to 3C are conceptual views for explaining an arrangement of a control module according to the present embodiment.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지 팩의 개념도.4 is a conceptual diagram of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 전지팩의 제 3 실시예를 설명하기 위한 개념도.5A and 5B are conceptual views illustrating a third embodiment of a battery pack of the present invention.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 전지팩의 제 4 실시예를 설명하기 위한 개념도.6A and 6B are conceptual views illustrating a fourth embodiment of the battery pack of the present invention.

도 7은 본 발명의 전지팩의 제 5 실시예를 설명하기 위한 개념도.7 is a conceptual view illustrating a fifth embodiment of the battery pack of the present invention.

도 8은 본 발명의 전지팩의 제 6 실시예를 설명하기 위한 개념도.8 is a conceptual view illustrating a sixth embodiment of the battery pack of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 전지 본체 11, 12 : 전극10: battery body 11, 12: electrode

20, 120, 2000, 3000, 4000 : 제어 모듈20, 120, 2000, 3000, 4000: control module

30, 2100, 3100 : PTC 40 : PCM30, 2100, 3100: PTC 40: PCM

본 발명은 보호회로 및 이를 갖는 전지 팩에 관한 것으로, 특히 전지의 모든 사용조건에서 과충전, 과전류를 보호할 수 있고, 열안정성을 확보할 수 있는 안정장치를 갖는 전지 팩에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection circuit and a battery pack having the same, and more particularly, to a battery pack having a stabilizer capable of protecting overcharge and overcurrent under all use conditions of a battery and ensuring thermal stability.

일반적으로 배터리는 양과 음의 전극판과 전해액으로 구성되어 있어, 화학작용에 의해 직류기전력을 발생시켜 전원으로 사용할 수 있는 장치를 지칭하는 것으로, 내부에 들어 있는 화학물질의 화학에너지를 전기 화학적 산화-환원반응에 의해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. Generally, a battery is composed of a positive and negative electrode plate and an electrolyte, and refers to a device that generates a direct current electromotive force by a chemical reaction and can be used as a power source. It is a device that converts into electrical energy by reduction reaction.

이러한 전지는 사용한 후 재충전이 불가능한 1차 전지와 전압이 사용구간 이하로 떨어질 경우 재충전하여 다시 사용이 가능한 2차 전지로 나누어진다. These batteries are divided into primary batteries that cannot be recharged after use and secondary batteries that can be recharged and reused when the voltage drops below the service interval.

상술한 전지의 동작을 살펴보면, 전지의 음극은 보통 전자를 내어주고 자신은 산화되는 물질이 사용되고 양극은 전자를 받아 자신은 환원되는 물질이 사용된다. 전지가 외부 기기, 예를 들면, 전등, 전자기구와 연결되어 작동할 때, 즉 전지의 방전 반응이 진행될 때, 두 전극은 각각 전기 화학적으로 다른 상태로의 변화를 일으킨다. 이때 전기적 회로는 음극과 양극 방향으로의 네커티브 이온과 포지티브 이온의 물질 이동에 의해 전해질 내부에서 완성된다. Looking at the operation of the battery described above, the negative electrode of the battery is usually used to give electrons and the material is oxidized itself, the positive electrode receives the electrons are used to reduce the material itself. When the battery is operated in connection with an external device such as a light or an electronic device, that is, when the discharge reaction of the battery proceeds, the two electrodes each change to an electrochemically different state. At this time, the electrical circuit is completed in the electrolyte by the mass transfer of negative ions and positive ions toward the cathode and the anode.

1차 전지는 이와 반대 반응이 일어날 수 없어 충전이 불가능한 전지이며 2차 전지는 충전이 진행되어 전지 본래의 화학적 상태로 돌아 갈 수 있는 전지이다. The primary battery is a battery that cannot be charged because the opposite reaction cannot occur. The secondary battery is a battery that can be charged to return to its original chemical state.

따라서, 2차 전지는 재사용이 가능하며 소형의 사이즈로 제작이 용이하며 무게 또한 경량으로 매우 많은 장점을 갖는 반면, 과충전될 경우 양극에서 산소 가스가 발생하고 음극에서는 리튬 금속이 석출되며 전해액이 가스로 분해될 수 있으며, 이 같은 반응이 지속될 경우 폭발 또는 화재의 위험이 크다. 특히 이러한 2차 전지로 사용되는 리튬전지(리튬 이온 전지와 리튬 폴리머 전지)를 이루는 불안정한 재료로 인해 외부의 기계적 충격, 열적 환경 변화, 전기적인 접속 등에 의해 전지 내부의 온도가 급속히 상승하여 전지의 팽창 및 폭발 등이 발생한다. Therefore, the secondary battery is reusable, easy to manufacture in a small size, and has a lot of advantages in weight and light weight, while when overcharged, oxygen gas is generated at the positive electrode, lithium metal is precipitated at the negative electrode, and the electrolyte is a gas. It may decompose, and if this reaction continues, there is a high risk of explosion or fire. In particular, due to the unstable materials forming the lithium battery (lithium ion battery and lithium polymer battery) used as the secondary battery, the internal temperature of the battery rapidly rises due to external mechanical shock, thermal environment change, electrical connection, and the like, thereby expanding the battery. And explosions and the like.

이에 이러한 위험을 방지하기 위해 대부분의 2차 전지에서 PCM(Protection Circuit Module)과 같은 보호회로가 사용된다. In order to prevent such a risk, a protection circuit such as a protection circuit module (PCM) is used in most secondary batteries.

PCM은 배터리에서 충전시 과전류 보호, 과충전 보호, 과방전 보호, 단락 보호의 기능을 수행한다. 이를 위해 PCM은 IC 또는 FET 등의 능동소자와 저항, 커패시터와 같은 수동소자로 이루어져있다. The PCM performs overcurrent protection, overcharge protection, overdischarge protection, and short-circuit protection when charging from a battery. For this purpose, PCM consists of active devices such as ICs or FETs and passive devices such as resistors and capacitors.

이러한 PCM에 관해서는 국내 등록특허공보 제10-301346호, 공개특허공보 제10-2004-13354호 및 등록특허공보 제10-422758호에 개시되어 있다. 등록특허공보 제10-301346호에서는 IC회로를 이용한 PCM을 통해 2차 전지를 보호하고 있지만, IC회로의 단가가 비싸고 회로가 복잡해지는 문제가 내재되어 있다. 또한, 공개특허공보 제10-2004-13354호에서는 다수의 감지 센서와 방전부를 이용한 PCM을 통해 2 차 전지를 보호하고 있다. 즉, 전압 센서 또는 온도 센서로 부터 입력된 값을 제어부에서 판단하여 보호회로부 및 충전/방전부를 제어한다. 하지만, 전압센서, 온도센서들에 의해 그 단가가 비싸고, 센서의 값을 판단하여 방전부를 통해 과도 전류를 방전하여야 하기 때문에 그 회로가 매우 복잡해진다. 또한, 이를 실제로 구현할 경우는 전체 전지의 단가를 상승시키게 되는 요인이 된다. Such PCM is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-301346, Korean Patent Publication No. 10-2004-13354, and Patent Publication No. 10-422758. In Patent Publication No. 10-301346, a secondary battery is protected through a PCM using an IC circuit. However, there is a problem that an IC circuit is expensive and a circuit is complicated. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-13354 protects a secondary battery through PCM using a plurality of sensing sensors and discharge units. That is, the control unit determines the value input from the voltage sensor or the temperature sensor in the control unit and controls the protection circuit unit and the charge / discharge unit. However, the circuit becomes very complicated because the cost is high by the voltage sensor and the temperature sensor, and the transient current must be discharged through the discharge unit by determining the value of the sensor. In addition, the actual implementation of this is a factor that increases the unit cost of the entire battery.

또한, 등록 특허공보 제10-422758호에서는 NTC소자에 과전류 차단 소자 또는 PTC소자가 직렬로 접속된 온도 감지 장치를 통해 NTC소자에 과전류가 흘러드는 것을 차단하여 NTC소자의 소실을 방지하고 있다. 이는 NTC소자가 접속된 온도 감자 단자와 핫측단자와의 접속시 NTC소자를 보호하기 위함을 그 목적으로 할 뿐, 온도 감지 장치를 직접 이용하여 2차 전지를 제어할 수 없다. 따라서, NTC의 변화를 검출하고, 이에 따라 2차 전지를 보호하기 위해서는 별도의 FET와 조절기 IC가 필수적이다. 하지만, 앞서 언급하였듯이 외부의 NTC를 통해 감지된 온도를 조절기 IC와 FET를 이용하여 제어하기 위해서는 회로 구성이 복잡해지고, 이차 전지의 단가를 상승시키는 요인이 된다. In addition, Patent Publication No. 10-422758 prevents the loss of the NTC element by blocking an overcurrent flowing into the NTC element through a temperature sensing device in which an overcurrent blocking element or a PTC element is connected in series to the NTC element. This is only for the purpose of protecting the NTC element when the temperature potato terminal connected to the NTC element and the hot side terminal are connected, and the secondary battery cannot be directly controlled by using the temperature sensing device. Therefore, separate FETs and regulator ICs are essential to detect changes in NTC and thus protect secondary batteries. However, as mentioned above, in order to control the temperature sensed through the external NTC by using a regulator IC and a FET, the circuit configuration becomes complicated and the cost of the secondary battery increases.

이뿐만 아니라, 종래의 PCM을 구성하는 소자들은 자체 소모전류가 크고, 전지의 누설전류와 합산되어 OCV(Open Circuit Voltage)를 낮추는 원인이 된다. 또한, PCM 자체 소모 전력에 의해 전지의 사용시간을 단축시키는 문제가 발생한다. 또한, PCM은 전지의 충전시 과충전 제어, 과전류 도입 제어 등의 역할로 전지의 안정성을 확보하고 있지만, 충전 조건을 제외한 일반 사용조건에서는 전지의 안정성을 보장하기 어려운 문제가 있다. In addition, the devices constituting the conventional PCM have a large self-consumption current and are summed with the leakage current of the battery, causing a decrease in the open circuit voltage (OCV). In addition, a problem of shortening the battery usage time occurs due to power consumption of the PCM itself. In addition, PCM secures the stability of the battery in the role of overcharging control, overcurrent introduction control, etc. during charging of the battery, but there is a problem that it is difficult to ensure the stability of the battery under normal use conditions except the charging condition.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 온도를 감지할 수 있는 온도 센서와, 소정의 전압 변화에 따라 구동하는 스위칭 소자를 포함하는 간단한 제어 모듈을 통해 생산단가를 획기적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 과충전을 방지하고, 과전류를 제어하고, 열적안정성을 확보할 수 있는 보호회로 및 이를 갖는 전지 팩을 제공함을 그 목적으로 한다. Therefore, the present invention not only significantly reduces the production cost through a simple control module including a temperature sensor capable of sensing temperature and a switching element driven according to a predetermined voltage change in order to solve the above problems. It is an object of the present invention to provide a protection circuit capable of preventing overcharge, controlling overcurrent, and ensuring thermal stability, and a battery pack having the same.

본 발명에 따른 입력단과 출력단 사이의 전압을 분배하는 전압 분배 수단 및 상기 전압 분배 수단에 의해 분배된 전압에 따라 구동하여 상기 입력단과 출력단 사이에 전류 패스를 형성하는 스위칭 수단을 포함하는 보호회로를 제공한다. According to the present invention, there is provided a protection circuit including voltage distribution means for distributing a voltage between an input terminal and an output terminal, and switching means for driving according to the voltage distributed by the voltage distribution means to form a current path between the input terminal and the output terminal. do.

여기서, 상기 전압 분배 수단은, 상기 입력단과 출력단 사이에 적어도 2개의 분배수단이 직렬 접속되고, 상기 분배수단은 NTC 소자, PTC 소자 및 분배 저항 소자 중 적어도 어느 하나를 사용하거나, 이들 소자들이 병렬 접속된 소자를 포함하는 것이 바람직하다. 상기의 스위칭 수단은, 상기 입력단에 콜렉트 단자가 접속되고, 상기 출력단에 에미터 단자가 접속되고, 상기 전압 분배 수단의 분배된 전압 값에 따라 구동하는 트랜지스터를 포함하는 것이 바람직하다. In this voltage distributing means, at least two distributing means are connected in series between the input terminal and the output terminal, and the distributing means uses at least one of an NTC element, a PTC element, and a distribution resistor element, or these elements are connected in parallel. It is preferable to include the device which was made. Preferably, the switching means includes a transistor connected to the input terminal, an emitter terminal connected to the output terminal, and driven according to the divided voltage value of the voltage distribution means.

이때, 상기 입력단 또는 출력단에 접속되어 온도에 따라 상기 입력단 또는 출력단의 전류 패스를 제어하는 온도 제어 스위치를 포함하는 것이 효과적이다. 그리고, 상기 온도제어 스위치와 물리적으로 접촉되고, 상기 입력단 사이에 상기 온도 제어 스위치와 병렬접속되거나, 상기 출력단 사이에 상기 온도 제어 스위치와 병렬 접속되거나, 상기 입력단과 상기 트랜지스터의 콜렉트 단자 사이에 접속되거나, 상기 출력단과 상기 트랜지스터의 에미터 단자 사이에 접속된 전류 제어 저항을 포함하는 것이 바람직하다. At this time, it is effective to include a temperature control switch connected to the input terminal or output terminal to control the current path of the input terminal or output terminal in accordance with the temperature. And physically contacted with the temperature control switch, connected in parallel with the temperature control switch between the input terminals, connected in parallel with the temperature control switch between the output terminals, or connected between the input terminal and the collect terminal of the transistor. And a current control resistor connected between the output terminal and the emitter terminal of the transistor.

또한, 본 발명에 따른 전지 팩에 있어서, 양전극과 음전극을 갖는 전지 본체 및 상기 전지 본체의 전압을 분배하는 전압 분배 수단과, 상기 전압 분배 수단에 의해 분배된 전압에 따라 구동하여 상기 양전극과 음전극 사이에 전류 패스를 형성하는 스위칭 수단을 포함하는 제어 모듈을 포함하는 전지 팩을 제공한다. In addition, in the battery pack according to the present invention, a battery main body having a positive electrode and a negative electrode, voltage distribution means for distributing a voltage of the battery main body, and driven according to the voltage distributed by the voltage distribution means, between the positive electrode and the negative electrode Provided is a battery pack including a control module including a switching means for forming a current path.

여기서, 상기 전압 분배 수단은, 상기 양전극과 음전극 사이에 적어도 2개의 분배수단이 직렬 접속되고, 상기 분배수단은 NTC 소자, PTC 소자 및 분배 저항 소자 중 적어도 어느 하나를 사용하거나, 이들이 병렬 접속된 소자를 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 스위칭 수단은, 상기 양전극에 콜렉트 단자가 접속되고, 상기 음전극에 에미터 단자가 접속되고, 상기 전압 분배 수단에 따라 구동하는 트랜지스터를 포함하는 것이 바람직하다. In this voltage distributing means, at least two distributing means are connected in series between the positive electrode and the negative electrode, and the distributing means uses at least one of an NTC element, a PTC element, and a distribution resistance element, or an element in which they are connected in parallel. It is preferable to include. The switching means preferably includes a transistor connected to the positive electrode, an emitter terminal connected to the negative electrode, and driven according to the voltage distribution means.

이때, 상기 트랜지스터의 에미터 단자와 음전극 사이 또는 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자와 양전극 사이에 접속된 전류 제어 저항 및 상기 전류 제어 저항과 물리적으로 접촉되어 상기 음전극 또는 양전극의 전류 패스를 제어하는 온도 제어 스위치를 더 포함하는 것이 바람직하다. At this time, the current control resistor connected between the emitter terminal and the negative electrode of the transistor or between the collector terminal and the positive electrode of the transistor and the temperature control switch which is in physical contact with the current control resistor to control the current path of the negative electrode or the positive electrode. It is preferable to further include.

또한, 본 발명에 따른 전지 팩에 있어서, 양전극과 음전극을 갖는 전지 본체 및 상기 양전극 사이에 병렬 접속된 PTC소자 및 발열소자를 포함하는 전지 팩을 제공한다. In addition, the battery pack according to the present invention provides a battery pack including a battery body having a positive electrode and a negative electrode, and a PTC element and a heat generating element connected in parallel between the positive electrode.

또한, 본 발명에 따른 전지 팩에 있어서, 양전극과 음전극을 갖는 전지 본체 및 상기 음전극 사이에 병렬 접속된 PTC 소자 및 발열 소자를 포함하는 전지 팩을 제공한다. In addition, the battery pack according to the present invention provides a battery pack including a battery body having a positive electrode and a negative electrode, and a PTC element and a heat generating element connected in parallel between the negative electrode.

상기에서, 상기 발열 소자는 저항인 것이 효과적이다. In the above, it is effective that the heat generating element is a resistor.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전지 팩의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of a battery pack according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전지 팩(100)은 양전극(11)과 음전극(12)을 갖는 전지 본체(10)와, 온도에 따라 양전극(11)과 음전극(12) 간을 도통시키는 제어 모듈(20)을 포함한다. 음전극(12)에 접속되어 온도에 따라 외부 전류를 차단하는 PTC소자(30)를 더 포함할 수도 있다. Referring to FIG. 1, the battery pack 100 according to the present embodiment is electrically connected between a battery body 10 having a positive electrode 11 and a negative electrode 12, and a positive electrode 11 and a negative electrode 12 according to temperature. It includes a control module 20 to make. It may further include a PTC element 30 connected to the negative electrode 12 to block the external current according to the temperature.

상기 전지로는 2차 전지 또는 연료전지를 포함한 다양한 전지를 사용할 수 있다. 2차 전지로는 납축전지, 알칼리축전지, 기체전지, 리튬이온전지, 니켈-수소 전지, 니켈-카드뮴전지, 폴리머전지 등을 사용할 수 있다. 소형 2차전지로는 니켈-카드뮴전지에서 니켈-수소전지와 리튬이온전지로 대체되기 시작하였고, 리튬이온전지에 전해질만 폴리머로 바꾼 리튬폴리머전지도 사용되고 있다. 또한, 연료전지로는 알칼리 수용액을 전해질로 사용하는 용융탄산염 연료전지, 고체전해질 연료전지, 인산전해질 연료전지 등을 사용할 수 있다. 이때, 전해질로는 순수한 수소와 산소를 사용하고, 수소 외에 메탄과 천연가스 등의 화석연료를 사용하는 기체연료와, 메탄올 및 히드라진과 같은 액체연료를 사용할 수 있다. As the battery, various batteries including a secondary battery or a fuel cell may be used. As the secondary battery, a lead acid battery, an alkaline storage battery, a gas battery, a lithium ion battery, a nickel-hydrogen battery, a nickel-cadmium battery, a polymer battery, and the like can be used. As small secondary batteries, nickel-cadmium batteries have been replaced by nickel-hydrogen batteries and lithium ion batteries. Lithium polymer batteries, in which only electrolytes are converted to polymers, are used in lithium ion batteries. The fuel cell may be a molten carbonate fuel cell, a solid electrolyte fuel cell, a phosphate electrolyte fuel cell, or the like using an alkaline aqueous solution as an electrolyte. In this case, as the electrolyte, pure hydrogen and oxygen may be used, and gaseous fuel using fossil fuels such as methane and natural gas in addition to hydrogen, and liquid fuels such as methanol and hydrazine may be used.

상기의 제어 모듈(20)은 양전극에 콜렉터 단자가 접속된 트랜지스터(T1)와, 상기 트랜지스터(T1)의 베이스 단자와 양전극(11) 사이에 접속된 NTC소자(21)와, 상기 트랜지스터(T1)의 베이스 단자와 음전극(12) 사이에 접속된 제 1 저항(R1)과, 상기 트랜지스터(T1)의 에미터 단자와 음전극(12) 사이에 접속된 제 2 저항(R2)을 포함한다. 이때, 도 1에서는 제 1 저항(R1)이 베이스 단자와 음전극(12) 사이가 접속된 회로로 도시되었지만, 이에 한정되지 않고, 제 1 저항(R1)이 베이스 단자와 에미터 단자 사이에 접속될 수도 있다. 또한, 양전극(11)과 음전극(12) 사이에는 별도의 커패시터를 더 포함할 수 있다. 또한, NTC소자(21)와 병렬 접속된 커패시터를 더 포함할 수도 있고, 제 1 저항(R1)과 병렬 접속된 커패시터를 더 포함할 수도 있다. The control module 20 includes a transistor T1 having a collector terminal connected to a positive electrode, an NTC element 21 connected between a base terminal of the transistor T1 and a positive electrode 11, and the transistor T1. And a first resistor R1 connected between the base terminal of the transistor and the negative electrode 12, and a second resistor R2 connected between the emitter terminal and the negative electrode 12 of the transistor T1. In this case, although the first resistor R1 is illustrated as a circuit connected between the base terminal and the negative electrode 12 in FIG. 1, the present invention is not limited thereto, and the first resistor R1 may be connected between the base terminal and the emitter terminal. It may be. In addition, a separate capacitor may be further included between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. In addition, the capacitor may further include a capacitor connected in parallel with the NTC element 21, or may further include a capacitor connected in parallel with the first resistor R1.

상기의 트랜지스터(T1)는 NPN 타입의 트랜지스터를 사용하는 것이 효과적이다. 턴온전압은 0.3 내지 0.7V인 것이 바람직하고, 상기의 제 1 저항(R1)의 저항값은 0.5 내지 2㏀인 것이 효과적이며, 제 2 저항(R2)의 저항값은 10 내지 50Ω인 것 이 효과적이다. 이때, 트랜지스터(T1)로 PNP 타입의 트랜지스터를 사용할 수도 있으며, 트랜지스터(T1)와 제 1 저항(R1)이 하나의 칩에 내장된 디지탈 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 본 발명의 제어 모듈(20)을 구성하고 있는 개개의 소자의 특성을 상술한 값에 한정되지 않고, 전지 본체에서 발생되는 전압, 전류에 따라 그 값이 다양하게 변화될 수 있다. 즉, 상기 제 1 저항(R1)으로 NTC, PTC를 사용할 수도 있고, NTC소자(21)로 저항을 사용할 수도 있다.It is effective to use the NPN type transistor as the transistor T1. The turn-on voltage is preferably 0.3 to 0.7V, the resistance of the first resistor R1 is preferably 0.5 to 2 kV, and the resistance of the second resistor R2 is 10 to 50 Ω. to be. At this time, a transistor of the PNP type may be used as the transistor T1, or a digital transistor in which the transistor T1 and the first resistor R1 are embedded in one chip may be used. The characteristics of the individual elements constituting the control module 20 of the present invention are not limited to the above-described values, but may vary in various values depending on the voltage and current generated in the battery main body. That is, NTC and PTC may be used as the first resistor R1, or a resistor may be used as the NTC element 21.

이하, 본 발명에 따른 NTC와 PTC소자의 특성을 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, the characteristics of the NTC and the PTC device according to the present invention will be described.

도 2a는 온도에 따른 NTC소자의 저항 특성을 설명하기 위한 그래프이고, 도 2b는 온도에 따른 PTC소자의 저항 특성을 설명하기 위한 그래프이다. 2A is a graph illustrating resistance characteristics of an NTC device according to temperature, and FIG. 2B is a graph illustrating resistance characteristics of a PTC device according to temperature.

도 2a를 참조하면, NTC소자(21)는 온도가 상승할수록 저항값이 비선형적으로 감소한다. 예를 들어 NTC소자(21)는 상온에서는 약 100kΩ의 저항값을 갖지만, 100도의 온도에서는 저항값이 급격히 감소하여 약 7.4kΩ의 저항값을 갖게 된다. 본 실시예에서는 18 내지 30도의 온도에서 90 내지 150kΩ의 저항값을 갖고 있으며, 90 내지 120도의 온도에서는 4 내지 10kΩ의 저항값을 갖는 NTC소자(21)를 사용하는 것이 바람직하다. 물론 본 발명의 NTC소자의 특성은 이에 한정되지 않고, 제 1 저항 및 트랜지스터의 특성에 따라 그 값이 다양할 수 있다. Referring to FIG. 2A, the NTC element 21 nonlinearly decreases in resistance as temperature increases. For example, the NTC element 21 has a resistance value of about 100 kΩ at room temperature, but at a temperature of 100 degrees, the resistance value rapidly decreases to have a resistance value of about 7.4 kΩ. In this embodiment, it is preferable to use the NTC element 21 having a resistance value of 90 to 150 kΩ at a temperature of 18 to 30 degrees, and a resistance value of 4 to 10 kΩ at a temperature of 90 to 120 degrees. Of course, the characteristics of the NTC device of the present invention are not limited thereto, and their values may vary according to the characteristics of the first resistor and the transistor.

도 2b를 참조하면, PTC소자(30)는 소정 온도에서는 일정한 값을 유지하다. 일정온도 이상이 되면 저항값이 급격히 증가하는 소자이다. 즉, 상온에서는 수 내지 수십Ω의 저항값을 갖지만, 온도가 상승하여 소정 온도 이상이 되면 수백Ω의 저항값을 갖게 되어 거의 부도체로 동작하게 된다. Referring to FIG. 2B, the PTC element 30 maintains a constant value at a predetermined temperature. When the temperature is over a certain temperature, the resistance increases rapidly. That is, at room temperature, it has a resistance value of several to several tens of ohms, but when the temperature rises to a predetermined temperature or more, it has a resistance value of several hundreds of ohms to operate almost as an insulator.

본 실시예에서는 음전극(12) 사이에 PTC소자(30)를 접속시켜 온도에 따라 음전극의 단락을 제어한다. 즉, 전지 본체에서 연장된 제 1 음전극과 PTC소자(30)의 일 단자가 접속되고, PTC 소자(30)의 타 단자와, 전지 팩 외부에 노출된 제 2 음전극이 접속된다. 또한, 본 실시에에서는 PTC소자(30)와 제 2 저항(R2) 간을 물리적으로 접촉시키는 것이 바람직하다. 즉, 이를 통해 전지의 충전시 전지의 온도가 상승하면 제 2 저항(R2)이 가열되고, 제 2 저항(R2)과 물리적으로 접촉되어 있는 PTC소자(30)도 함께 가열되어 충전시 외부 전류를 차단할 수 있게 된다. 이때, 제 2 저항(R2)은 PTC소자(30)와의 물리적 접촉면적이 최대가 되는 형상으로 제작하는 것이 바람직하다. 즉, 제 2 저항(R2)을 판상으로 제작하여 PTC소자(30)의 윗면, 측면 및 아랫면에 접속되도록 하는 것이 효과적이다. In this embodiment, the PTC element 30 is connected between the negative electrodes 12 to control the short circuit of the negative electrode in accordance with the temperature. That is, the first negative electrode extended from the battery main body and one terminal of the PTC element 30 are connected, and the other terminal of the PTC element 30 and the second negative electrode exposed outside the battery pack are connected. In addition, in this embodiment, it is preferable to make physical contact between the PTC element 30 and the 2nd resistor R2. That is, when the temperature of the battery rises while charging the battery, the second resistor R2 is heated, and the PTC element 30 which is in physical contact with the second resistor R2 is also heated together to generate external current during charging. You can block. At this time, it is preferable that the second resistor R2 is manufactured in a shape where the physical contact area with the PTC element 30 is maximized. That is, it is effective to make the second resistor R2 into a plate shape so as to be connected to the top, side, and bottom surfaces of the PTC element 30.

상술한 구조와 특성을 갖는 본 실시예의 전지 팩의 동작을 살펴보면 다음과같다. Looking at the operation of the battery pack of the present embodiment having the above-described structure and characteristics are as follows.

전지가 통상의 동작을 할 경우를 살펴보면, 전지에서 외부로 일정한 DC전원을 인가하거나, 양전극(11) 및 음전극(12)가 플로팅되어 있을 경우에는 전지 내부의 온도가 상승하지 않아 NTC소자(21)의 저항이 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)에 비하여 저항값이 매우 크게 된다. 이로써, NTC소자(21), 제 1 저항(R1) 및 제 2 저항(R2)에 의한 전압 분배가 발생하게 되지만 전지 본체의 전압 대부분이 NTC소자(21)에 걸리게 된다. 이로써, 제 1 저항(R1) 양단에 걸리는 전압의 크기가 트랜지스터(T1)를 턴온시킬 정도의 전압이 되지 않아 트랜지스터(T1)가 턴오프 된다. 이로써, 양전극(11)와 음전극(12) 사이에는 전류 패스가 형성되지 않는다. 예를 들 어, 전지 본체의 전압이 4.2V이고, 전지 내부의 온도가 25도이고, 이때의 NTC소자(21)의 저항값이 100kΩ이고, 제 1 저항(R1)의 저항값이 1kΩ이며, 제 2 저항(R2)의 저항값이 30Ω이면, NTC소자(21)에 약 4.16V의 전압이 걸리고, 트랜지스터(T1)의 베이스와 에미터 단자 사이 즉, 제 1 저항(R1) 사이에는 0.04V의 전압이 걸리게 된다. 따라서, 트랜지스터(T1)의 베이스와 에미터 단자 사이에 이를 구동하기 위한 충분한 전압이 인가되지 않으므로 인해 트랜지스터(T1)는 턴 오프 된다. Referring to the case in which the battery performs normal operation, when a constant DC power is applied from the battery to the outside, or when the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are floated, the temperature inside the battery does not rise so that the NTC element 21 The resistance of R is very large compared to the first and second resistors R1 and R2. As a result, voltage distribution by the NTC element 21, the first resistor R1, and the second resistor R2 occurs, but most of the voltage of the battery main body is caught by the NTC element 21. As a result, the magnitude of the voltage across the first resistor R1 does not become a voltage enough to turn on the transistor T1, so that the transistor T1 is turned off. As a result, no current path is formed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. For example, the voltage of the battery body is 4.2V, the temperature inside the battery is 25 degrees, the resistance value of the NTC element 21 at this time is 100kΩ, the resistance value of the first resistor R1 is 1kΩ, When the resistance of the second resistor R2 is 30Ω, the voltage of about 4.16V is applied to the NTC element 21, and 0.04V is applied between the base of the transistor T1 and the emitter terminal, that is, between the first resistor R1. Will take the voltage. Thus, the transistor T1 is turned off because not enough voltage is applied between the base of the transistor T1 and the emitter terminal to drive it.

한편, 과충전, 외부의 기계적 충격, 열적환경변화, 전기적인 접속 등에 의해 전지 내부의 온도가 급격히 상승할 경우에는 살펴보면, 온도의 상승으로 인해 NTC소자(21)의 저항값이 감소하게 된다. 이로써, NTC소자(21)의 양단에 걸린 전압값은 하강하게 되고, 제 1 저항(R1)의 양단에 걸리는 전압값은 상승하게 된다. On the other hand, when the temperature inside the battery increases rapidly due to overcharge, external mechanical shock, thermal environment change, electrical connection, etc., the resistance value of the NTC element 21 decreases due to the increase in temperature. As a result, the voltage across the NTC element 21 falls, and the voltage across the first resistor R1 rises.

전지 내부의 온도가 소정 온도까지 상승하여 제 1 저항(R1)이 양단에 걸리는 전압값이 트랜지스터(T1)의 구동전압까지 상승하게 되면 트랜지스터(T1)가 턴온되어 콜랙터 단자에서 에미터 단자로 전류 패스가 생성된다. 이로써, 전지의 양전극(11)과 음전극(12) 사이에 전류 패스가 형성되어 전지를 자동으로 방전시켜 전지가 과열됨과 과열로 인해 폭파됨을 방지할 수 있다. 상기의 소정 온도는 전지 팩(100)이 폭파 직전이 온도일 수도 있고, 별도로 설정한 온도일 수도 있다. 이는 NTC 소자(21)의 특성을 조절하거나, 트랜지스터(T1)의 구동전압을 조절하거나, 제 1 저항(R1)의 저항값을 조절하여 그 값을 설정할 수 있다. When the temperature inside the battery rises to a predetermined temperature and the voltage value across the first resistor R1 rises to the driving voltage of the transistor T1, the transistor T1 is turned on and the current flows from the collector terminal to the emitter terminal. The path is created. As a result, a current path is formed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12 of the battery to automatically discharge the battery, thereby preventing the battery from being overheated and detonated due to overheating. The predetermined temperature may be a temperature immediately before the battery pack 100 is blasted, or may be a temperature separately set. This may be set by adjusting the characteristics of the NTC element 21, adjusting the driving voltage of the transistor T1, or adjusting the resistance value of the first resistor R1.

예를 들어, 상기 소정온도를 100도로 설정하여, 이 온도가 될 경우 제어모듈(20)이 동작되도록 설정하였을 경우를 가정하면 다음과 같다. 전지 내부의 온도가 25도에서 점차로 상승하여 100도의 온도가 되었을 경우 NTC소자(21)의 저항값이 강하되어 약 7.4kΩ이 되고, NTC 소자(21)에는 3.7V의 전압이 걸리게 된다. 반면에 제 1 저항(R1)에는 0.5V의 전압(동작전압)이 걸리게 되어 트랜지스터(T1)가 턴온된다. 즉, 양전극(11)과 음전극(12) 사이에는 트랜지스터(T1)와 제 2 저항(R2)이 직렬 접속된 패스가 형성된다. 이로써, 전지를 전기적으로 쇼트(Short)시켜 전지의 전기적 에너지가 높은 상태에서 낮은 상태로 만들어 주어 전지의 팽창과 폭발을 방지하게 된다. 이때, 트랜지스터(T1)가 턴온이되면 전지로부터 급격한 전류가 흐르게되나, 제 2 저항(R2)에 의해 전류의 급격한 흐름이 제한된다. For example, assuming that the predetermined temperature is set to 100 degrees, and the control module 20 is set to operate when the temperature reaches this temperature, it is as follows. When the temperature inside the battery gradually rises from 25 degrees to a temperature of 100 degrees, the resistance value of the NTC element 21 drops to about 7.4 k ?, and the NTC element 21 is subjected to a voltage of 3.7 V. On the other hand, the first resistor R1 is applied with a voltage of 0.5V (operating voltage), thereby turning on the transistor T1. That is, a path in which the transistor T1 and the second resistor R2 are connected in series is formed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. As a result, the battery is electrically shorted to make the battery low in the high electrical energy state, thereby preventing the battery from expanding and exploding. At this time, when the transistor T1 is turned on, a rapid current flows from the battery, but a rapid flow of current is limited by the second resistor R2.

또한, 만일 전지팩(100)이 외부 충전기로부터 충전 중, 과충전에 의한 온도 상승일 경우에는 제 2 저항(R2)에 흐르는 전류에 의해 제 2 저항(R2)의 온도가 상승한다. 이로써, PTC 소자(30)의 저항이 급격히 증가하게 되어 충전기(200) 단자와 전지 팩(100) 간을 단락시켜(음전극), 외부 전류를 차단하여 과충전을 방지한다. In addition, if the battery pack 100 rises due to overcharging while the battery pack 100 is being charged from an external charger, the temperature of the second resistor R2 is increased by the current flowing through the second resistor R2. As a result, the resistance of the PTC element 30 increases rapidly, and shorts the terminal between the charger 200 terminal and the battery pack 100 (negative electrode), thereby blocking external current to prevent overcharge.

이후, 방전에 의해 전지의 불안정 상태가 안정화되어, 전지의 온도가 하강하게 되면 NTC소자(21)의 저항값이 상승하고, 이에 따라 제 1 저항(R1)의 양단에 걸리는 전압값이 하강하여 트랜지스터(T1)를 턴오프 시킨다. 이후, 소정의 충전을 실시하여 전지팩(100)을 다시 사용할 수 있다. Subsequently, when the battery is unstable due to discharge, and the temperature of the battery decreases, the resistance value of the NTC element 21 increases, and accordingly, the voltage value across the first resistor R1 drops to decrease the transistor. Turn off (T1). Thereafter, the battery pack 100 may be used again by performing a predetermined charging.

이와 같이, 외부적 요인에 의해 전지의 전기적 에너지가 높은 상태가 될 경우, 제어회로(21)가 동작하여 전지를 강제적으로 방전시켜 전지의 에너지 상태를 낮은 상태가 되게 하여 전지의 팽창 및 폭발을 방지하게 된다. As described above, when the electrical energy of the battery becomes high due to external factors, the control circuit 21 operates to forcibly discharge the battery so that the energy state of the battery is lowered, thereby preventing the battery from expanding and exploding. Done.

본 실시예에서는 NTC 소자를 사용하였지만, 이에 한정되지 않고 온도에 따라 그 저항값이 변하는 다양한 소자를 사용할 수 있다. 온도에 따라 저항값이 변화는 소자로 PTC, CTR 등을 사용할 수 있다. 또한 트랜지스터에 한정되지 않고, 전압값의 변화에 따라 스위칭 동작을 하는 다양한 소자를 사용할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 NTC 소자와 제 1 저항 간의 저항값 차에 의한 전압 분배에 따라 스위칭 소자인 트랜지스터의 턴온과 턴오프를 제어하였다. 따라서, 온도가 상승함에 따라 저항값이 하강하는 소자는 상술한 NTC 소자 위치에 배치하는 것이 바람직하고, 온도가 상승함에 따라 저항값이 하강하는 소자는 제 1 저항의 위치에 배치하는 것이 바람직하다. Although the NTC device is used in the present embodiment, various devices in which the resistance thereof changes with temperature are not limited thereto. PTC, CTR, etc. can be used as an element whose resistance value changes with temperature. In addition, not only the transistor but also various devices that perform the switching operation according to the change of the voltage value can be used. That is, in this embodiment, the turn-on and turn-off of the transistor, which is a switching element, are controlled according to the voltage distribution by the difference in resistance between the NTC element and the first resistor. Therefore, it is preferable to place the element whose resistance value decreases as the temperature rises at the above-described NTC element position, and preferably place the element whose resistance value decreases as the temperature rises at the position of the first resistor.

도 3a 내지 도 3b는 본 실시예에 따른 제어모듈의 배치를 설명하기 위한 개념도이다. 3A to 3B are conceptual views for explaining the arrangement of the control module according to the present embodiment.

본 발명의 제어모듈(20)은 전지 본체(10)의 내부 양/음전극과 전지 팩(100)의 양/음전극(11, 12) 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 도 3a에 도시된 바와 같이 마이크로 프로세서, FET 등의 능동소자와 일부 수동 소자로 구성되어, 전지 본체(10) 충전시 과전류보호, 과충전보호, 과방전 보호, 단락보호의 기능을 수행하는 PCM 패널(40) 내의 소정영역에 배치될 수도 있다. 즉, PCM(40)의 인쇄 회로 기판의 빈 공간에 상술한 NTC(21), 트랜지스터(T1) 및 저항들(R1, R2)을 배치시키고, 이들 간을 전기적으로 연결하여 PCM(40)이 갖는 전지 보호 기능도 함께 갖고 있으면서 열에 의한 전지 팩의 폭발을 방지할 수 있다. 또한, 도 3b에 도시된 바와 같이 별도의 제어 모듈 패널(20)을 형성하여 그 내부에 상술한 제어 회로를 형성한 다음, 양전극(11)과 음전극(12) 사이에 배치할 수도 있다. 이때, 전지 팩 (100)은 PCM 패널(40)이 더 포함될 수도 있고, 별도의 제어 모듈 패널(20)만이 존재할 수도 있다. 즉, 별도의 인쇄 회로 기판에 상술한 소자들을 배치시키고, 이들간을 전기적으로 연결한 다음, 인쇄 회로 기판은 양전극(11)과 음전극(12) 사이에 전기적으로 접속시켜, 제어 회로의 구성을 간단히 할 수 있고, PCM(40) 없이도 전지 팩의 열적 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 도 3c에 도시된 바와 같이 전지 본체(10)의 온도의 변화를 즉시 감지하기 위해 제어 모듈(20)을 전지 본채의 일부에 접속시킬 수도 있다. 즉, 상술한 바와 같이 제어 모듈(20)을 인쇄 회로 기판에 실장하거나, 이들간을 별도의 와이어를 통해 연결한 다음, 이중 NTC소자(21)가 전지 본체(10)에 물리적으로 접촉되도록 한다. 이로써, 전지 본체(10)의 온도변화에 민감하게 동작할 수 있어 보다 안정적인 전지 팩(100)을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 전지 팩(100) 내의 제어 모듈은 상술한 도 3a 내지 도 3c의 구조가 조합되어 배치될 수도 있다. The control module 20 of the present invention is preferably disposed between the internal positive and negative electrodes of the battery body 10 and the positive and negative electrodes 11 and 12 of the battery pack 100. That is, as illustrated in FIG. 3A, the PCM includes active elements such as a microprocessor and a FET, and some passive elements, and performs overcurrent protection, overcharge protection, overdischarge protection, and short-circuit protection during charging of the battery body 10. It may be disposed in a predetermined area within the panel 40. That is, the above-described NTC 21, the transistor T1, and the resistors R1, R2 are disposed in the empty space of the printed circuit board of the PCM 40, and the PCM 40 has the electrical connection between them. The battery pack also has a battery protection function to prevent explosion of the battery pack due to heat. In addition, as shown in FIG. 3B, a separate control module panel 20 may be formed to form the above-described control circuit therein, and then disposed between the positive electrode 11 and the negative electrode 12. In this case, the battery pack 100 may further include a PCM panel 40, or only a separate control module panel 20 may exist. That is, the above-described elements are placed on a separate printed circuit board, and the electrical circuits are connected to each other. Then, the printed circuit board is electrically connected between the positive electrode 11 and the negative electrode 12, thereby simplifying the configuration of the control circuit. The thermal stability of the battery pack can be ensured without the PCM 40. In addition, as shown in FIG. 3C, the control module 20 may be connected to a part of the main battery body in order to immediately detect a change in temperature of the battery main body 10. That is, as described above, the control module 20 is mounted on a printed circuit board or connected to each other through a separate wire, and then the dual NTC elements 21 are in physical contact with the battery body 10. As a result, the battery pack 100 can be operated more sensitively to the temperature change of the battery main body 10. In addition, the control module in the battery pack 100 of the present invention may be arranged in combination with the above-described structure of FIGS. 3A to 3C.

또한, 본 발명의 전지 팩은 열적 안전성의 확보 뿐아니라 과충전 및 과전류를 보호할 수 있는 제어회로를 포함할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 제 2 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 제 2 실시예의 기술은 제 1 실시예에 적용될 수 있다. In addition, the battery pack of the present invention may include a control circuit capable of protecting overcharge and overcurrent as well as securing thermal safety. This second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a description overlapping with the first embodiment described above will be omitted. Also, the technique of the second embodiment described later can be applied to the first embodiment.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 전지 팩의 개념도이다. 4 is a conceptual diagram of a battery pack according to a second embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 양전극(11)과 음전극(12)을 갖고, 충방전이 가능한 전지 본체(10)와, 전지 본체(10)의 전류/전압 변화에 따라 양전극(11)과 음전극(12) 간 을 도통시키는 제어모듈(120)과, 제어모듈(120)의 일부와 물리적으로 접속되고, 온도에 따라 외부 전류를 차단하는 PTC소자(130)를 포함한다. Referring to FIG. 4, a battery main body 10 having a positive electrode 11 and a negative electrode 12 and capable of charging and discharging, and a positive electrode 11 and a negative electrode 12 according to a current / voltage change of the battery main body 10. The control module 120 and the PTC module 130 that is physically connected to a part of the control module 120, and cuts off the external current according to the temperature.

상술한 제어모듈(120)은 양전극(11)에 콜렉터 단자가 접속된 트랜지스터(T10)와, 상기 트랜지스터(T10)의 베이스 단자와 양전극(11) 사이에 접속된 제 10 저항(R10)과, 상기 트랜지스터(T10)의 베이스 단자와 에미터 단자 사이에 접속된 제 20 저항(R20)과, 상기 트랜지스터(T10)의 에미터 단자와 음전극(12) 사이에 접속된 제 30 저항(R30)을 포함한다. The control module 120 includes a transistor T10 having a collector terminal connected to the positive electrode 11, a tenth resistor R10 connected between the base terminal of the transistor T10 and the positive electrode 11, and A twentieth resistor R20 connected between the base terminal and the emitter terminal of the transistor T10, and a thirtieth resistor R30 connected between the emitter terminal and the negative electrode 12 of the transistor T10. .

상기의 제 30 저항(R30)과 PTC 소자(130)가 물리적으로 접촉되어 있다. The thirtieth resistor R30 and the PTC element 130 are in physical contact with each other.

상기의 트랜지스터(T10)는 NPN 타입의 트랜지스터를 사용하는 것이 효과적이다. 턴온전압은 0.3 내지 0.7V인 것이 바람직하고, 제 10 저항(R10)의 저항값은 250 내지 350kΩ인 것이 효과적이며, 제 20 저항(R20)의 저항값은 10 내지 90kΩ인 것이 효과적이며, 제 30 저항(R30)의 저항값은 10 내지 50Ω인 것이 효과적이다. 본 실시예의 제어 모듈(120)을 구성하고 있는 개개의 소자의 특성은 상술한 값에 한정되지 않고, 전지 본체(10)의 충전시 전지 본체(10)의 전압과 전류에 따라 그 값이 다양하게 변화될 수 있다. It is effective to use the NPN type transistor as the transistor T10. Preferably, the turn-on voltage is 0.3 to 0.7 V, and the resistance value of the tenth resistor R10 is preferably 250 to 350 kΩ, and the resistance value of the twentieth resistor R20 is effectively 10 to 90 kΩ, and the thirtieth It is effective that the resistance value of the resistor R30 is 10 to 50?. The characteristics of the individual elements constituting the control module 120 of the present embodiment are not limited to the above-described values, and their values vary depending on the voltage and current of the battery main body 10 when the battery main body 10 is charged. Can be changed.

상술한 전지 팩의 동작을 살펴보면 다음과 같다. The operation of the above-described battery pack is as follows.

일반적인 충전에 의해 전지 팩(100)의 전압이 정상상태일 경우에는 제 10 및 제 20 저항(R10, R20)에 의해 전압 분배되어 트랜지스터(T10)의 베이스와 에이터 단자에 인가되는 전압이 트랜지스터(T10)를 구동하기에는 충분하지 않은 전압이 인가되어 트랜지스터(T10)를 턴오프시킨다. 따라서, 전지팩(100)의 양단자(11)와 음 단자(12) 사이에는 어떠한 전류 패스도 형성되지 않는다. 하지만, 과충전에 의해 전지팩(100)의 전압이 정상상태를 벗어난 경우에는 제 10 및 제 20 저항(R10, R20)에 의해 전압 분배되어 트랜지스터(T10)의 베이스와 에미터 단자에 인가되는 전압이 트랜지스터(T10)를 구동하기에 충분한 전압이 되어 트랜지스터(T10)를 턴온시킨다. 트랜지스터(T10)가 턴온됨으로 인해 전지팩(100)의 양단자(11)와 음단자(12) 사이에 전류 패스가 형성되어 전지 본체(10)를 강제적으로 방전시킨다. 이와 같이 전지의 전류를 방전시켜 전지의 전압을 강하시킨다. 이때, 트랜지스터(T10)가 턴온될 경우 제 30 저항(R30)에 의해 급격한 전류 흐름을 제어한다. 또한, 제 30 저항(R30)의 온도가 급격히 상승하게 되어 이와 물리적으로 접속되어 있던 PTC 소자(130)의 저항이 급격히 증가하여 외부 충전기(200) 단자와의 전류 패스를 차단하여, 더 이상의 충전이 이루어지지 않도록 할 수 있다. When the voltage of the battery pack 100 is in a normal state by normal charging, the voltage is divided by the tenth and twentieth resistors R10 and R20 and the voltage applied to the base and the emitter terminal of the transistor T10 is a transistor T10. Insufficient voltage is applied to turn transistor T10 off. Therefore, no current path is formed between the positive terminal 11 and the negative terminal 12 of the battery pack 100. However, when the voltage of the battery pack 100 deviates from the normal state due to overcharging, voltage is divided by the tenth and twentieth resistors R10 and R20 to apply the voltage applied to the base and emitter terminals of the transistor T10. A voltage sufficient to drive transistor T10 is turned on to turn on transistor T10. As the transistor T10 is turned on, a current path is formed between both terminals 11 and the negative terminal 12 of the battery pack 100 to forcibly discharge the battery body 10. In this manner, the battery current is discharged to lower the battery voltage. At this time, when the transistor T10 is turned on, the rapid current flow is controlled by the thirtieth resistor R30. In addition, the temperature of the thirtieth resistor R30 rises sharply, and the resistance of the PTC element 130 that is physically connected thereto increases drastically to block the current path to the terminal of the external charger 200, thereby further charging. It can be prevented.

예를 들어 목표로하는 전지팩의 최대 전압을 4.3V이고, 트랜지스터의 동작 전압이 0.5V일 경우, 제 10 저항의 저항값을 304kΩ으로 하고, 제 20 저항의 저항값을 40kΩ으로 하고, 제 30 저항의 저항값을 30Ω으로 하였을 때를 살펴보면 다음과 같다. For example, when the maximum voltage of the target battery pack is 4.3 V and the operating voltage of the transistor is 0.5 V, the resistance value of the tenth resistor is 304 kΩ, the resistance value of the 20th resistor is 40 kΩ, and the thirtieth When the resistance of the resistor is set to 30Ω, the following is described.

정상적인 충전에 의해 전지팩의 전압이 4.3V이하일 경우에는 제 10, 20 및 30 저항에 의해 4.3V이하의 전압은 전압 분배되어 각기 제 10 저항에는 3.799V 이하의 전압이 걸리고, 제 20 저항에는 0.499V 이하의 전압이 걸리고, 제 30 저항에는 0.0003V이하의 전압이 걸린다. 즉, 트랜지스터의 에미터와 베이스 단자 사이에 접속된 제 20 저항에 걸리는 전압이 0.5V이하이므로 트랜지스터는 턴오프된다. 한 편, 과충전에 의해 전지팩의 전압이 4.3V이상이 될 경우에는 제 10 저항에는 3.799V이상의 전압이 걸리고, 제 20 저항에도 0.499V 이상의 전압이 걸리게 된다. 즉, 트랜지스터의 에미터와 베이스 단자 사이에 접속된 제 20 저항에 걸리는 전압이 0.5V이상이 걸리므로 트랜지스터가 턴온된다. 이로써, 전지팩의 양전극과 음전극 사이에 전류 패스가 형성되어 전지의 전류를 방전시켜 전지의 전압을 낮출 수 있게 된다. When the voltage of the battery pack is less than 4.3V due to normal charging, voltages of less than 4.3V are divided by voltages of the 10th, 20th, and 30th resistors. Voltage below V is applied, and voltage below 0.0003V is applied to the thirtieth resistor. In other words, the transistor is turned off because the voltage across the twentieth resistor connected between the emitter and the base terminal of the transistor is 0.5V or less. On the other hand, when the voltage of the battery pack becomes 4.3 V or more due to overcharging, a voltage of 3.799 V or more is applied to the tenth resistor, and a voltage of 0.499 V or more is applied to the 20th resistor. That is, since the voltage applied to the twentieth resistor connected between the emitter and the base terminal of the transistor is 0.5 V or more, the transistor is turned on. As a result, a current path is formed between the positive electrode and the negative electrode of the battery pack, thereby discharging the current of the battery, thereby lowering the voltage of the battery.

상술한 바와 같이 본 실시예의 제어모듈을 통해 전지의 과충전 보호 및 과전류 보호를 할 수 있어 기존의 전지 보호 시스템을 대체할 수 있고, 회로의 구성이 간단하여 저가의 전지 보호 시스템을 제공할 수 있다. As described above, the overcharge protection and overcurrent protection of the battery can be performed through the control module of the present embodiment, so that the existing battery protection system can be replaced, and the circuit configuration is simple, thereby providing a low cost battery protection system.

또한, 본 발명의 제어 모듈을 상술한 제 1 및 제 2 실시예에 따른 제어모듈을 포함하는 하나의 모듈로서 구성할 수도 있다. 이와 같은 본 발명의 제 3 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 및 제 2 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 제 3 실시예의 기술은 제 1 및 제 2 실시예에 적용될 수 있다. In addition, the control module of the present invention may be configured as one module including the control module according to the first and second embodiments described above. Such a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiment, a description overlapping with the above-described first and second embodiments will be omitted. Also, the technique of the third embodiment described below can be applied to the first and second embodiments.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 전지팩의 제 3 실시예를 설명하기 위한 개념도들이다.5A and 5B are conceptual views illustrating a third embodiment of a battery pack of the present invention.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 실시예의 전지팩(100)은 전지 본체(10)의 온도에 따라 그 값이 변화하는 NTC소자(21)와 제 1 저항(R1)에 의해 전지 팩(100)의 전압을 분배하고, 분배된 전압에 따라 전지 본체(10)의 양단자(11)와 음단자(12) 간의 전류 패스를 형성하는 제 1 트랜지스터(T1)와, 전지 팩(100)의 전압을 제 10 저항(R10) 및 제 20 저항(R20)에 의해 전압 분배하고, 전압 분배된 결과에 따라 전지 본체(10)의 양단자(11)와 음단자(12) 간의 전류 패스를 형성하는 제 10 트랜지스터(T10)와, 각기 제 1 및 제 10 트랜지스터(T1, T10)와 음단자(12) 사이에 접속된 제 2 및 제 30 저항(R2, R30)을 포함하고, 상기 제 2 및 제 30 저항(R2, R30)과 물리적으로 접속되고, 음단자(12)의 전류를 제어하는 PTC 소자(2100, 3100)를 포함한다. 이때, 제 2 및 제 30 저항(R2, R30)은 하나의 저항으로 대치할 수 있다. 즉, 도 5b에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 10 트랜지스터(T1, T10)의 베이스 단자와 음전극(12) 사이에 접속된 제 100 저항(R100)을 포함할 수도 있다. Referring to FIGS. 5A and 5B, the battery pack 100 according to the present exemplary embodiment may be configured by the NTC element 21 and the first resistor R1 whose values change according to the temperature of the battery main body 10. And a voltage of the battery pack 100 and the first transistor T1 for forming a current path between the both terminals 11 and the negative terminal 12 of the battery body 10 according to the divided voltage. Is divided by the tenth resistor (R10) and the twentieth resistor (R20), and forming a current path between the both terminals 11 and the negative terminal 12 of the battery body 10 according to the voltage distribution result. A tenth transistor T10 and second and thirty resistors R2 and R30 connected between the first and tenth transistors T1 and T10 and the negative terminal 12, respectively; PTC elements 2100 and 3100 which are physically connected to the resistors R2 and R30 and control the current of the negative terminal 12 are included. In this case, the second and thirty resistors R2 and R30 may be replaced by one resistor. That is, as illustrated in FIG. 5B, the first and tenth transistors T1 and T10 may include the 100th resistor R100 connected between the base terminal and the negative electrode 12.

이와 같이 전지팩의 과충전 보호와 과전류를 보호할 수 있는 모듈과, 전지의 열적 안정성을 확보할 수 있는 모듈을 하나의 패키지 또는 별도의 패키지를 이용하여 제작함으로써, 전지의 안정성을 향상시킬 수 있고, 종래의 PCM 모듈에 비하여 전지 팩의 제작 단가를 낮출 수 있다. In this way, the battery stability can be improved by fabricating a module capable of protecting the battery pack from overcharge protection and overcurrent, and a module capable of securing the thermal stability of the battery using a single package or a separate package. The manufacturing cost of the battery pack can be lowered as compared with the conventional PCM module.

또한, 본 발명은 각기 열적 안정성과 과충전 및 과전류를 보호하는 회로를 통합하여 하나의 스위칭 소자를 이용할 수도 있다. 이와 같은 본 발명의 제 4 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 내지 제 3 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 제 4 실시예의 기술은 제 1 내지 제 3 실시예에 적용될 수 있다. In addition, the present invention may utilize a single switching element by integrating a circuit for protecting thermal stability, overcharge and overcurrent, respectively. This fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, descriptions overlapping with those of the first to third embodiments described above will be omitted. In addition, the technique of the fourth embodiment described later can be applied to the first to third embodiments.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 전지팩의 제 4 실시예를 설명하기 위한 개념도들이다.6A and 6B are conceptual views illustrating a fourth embodiment of a battery pack of the present invention.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 실시예의 전지팩(100)은 전지 본체(10)의 온 도에 따라 그 값이 변화하는 NTC소자(21)와 제 10 저항(R10)의 병렬 저항값과, 제 1 저항 및 제 20 저항의 병렬 저항값에 따라 전지 팩(100)의 전압을 분배하고, 분배된 전압에 따라 전지 본체(10)의 양단자(11)와 음단자(12) 간의 전류 패스를 형성하는 제 20 트랜지스터(T20)를 포함한다. 물론 도시되지는 않았지만, 제 20 트랜지스터(T20)의 베이스 단자와 음단자(12) 사이에는 저항이 접속되고, 상기 저항과 물리적으로 접속되어 음단자의 전류를 제어하는 PTC소자를 더 포함할 수 있다. 6A and 6B, the battery pack 100 according to the present embodiment has a parallel resistance value between the NTC element 21 and the tenth resistor R10 whose value varies with the temperature of the battery main body 10. And divides the voltage of the battery pack 100 according to the parallel resistance values of the first resistor and the 20th resistor, and the current path between the both terminals 11 and the negative terminal 12 of the battery body 10 according to the divided voltage. It includes a twentieth transistor (T20) to form a. Although not shown, a resistor may be connected between the base terminal of the twentieth transistor T20 and the negative terminal 12, and may further include a PTC device that is physically connected to the resistor to control the current of the negative terminal. .

상기에서 제 1 저항(R1) 및 제 20 저항(R20)은 하나의 저항으로 대치할 수 있다. 즉, 제 1 저항(R1)과 제 20 저항(R20)의 병렬 저항값을 갖는 하나의 저항을 사용할 수 있다. In the above description, the first resistor R1 and the twentieth resistor R20 may be replaced with one resistor. That is, one resistor having a parallel resistance value between the first resistor R1 and the twentieth resistor R20 may be used.

상술한 제어 모듈의 동작은 평상시에는 NTC소자와 제 10 저항의 병렬 저항값과, 제 1 및 제 20 저항의 병렬 저항값에 의한 양단자와 음단자 사이의 전압 분배를 통해 제 20 트랜지스터가 동작한다. 즉, 앞서 제 2 실시예에서 설명한 바와 같이 평상시의 전압에서는 제 1 및 제 20 저항의 양단에 제 20 트랜지스터를 턴온할 정도의 전압이 걸리지 않기 때문에 전지 본체의 충전 및 방전이 자유롭게 이루어진다. 하지만, 과충전에 의해 전지 본체의 전압/전류가 상승하게 되면 제 1 및 제 20 저항의 양단에 걸리는 전압이 제 20 트랜지스터를 턴온시키기에 충분한 전압이 걸리므로 제 20 트랜지스터가 턴온되어 양단자와 음단자 사이에 강제적인 전류 패스가 형성되어 과충전 및 과전류를 방지할 수 있다. 한편, 외부의 요인에 의해 전지팩의 온도가 상승하게 되면 NTC 소자의 저항값이 급격히 작아지게 되어 NTC 소자와 제 10 저항의 병렬 저항값이 작아지게 된다. 이로써, 제 1 및 제 20 저항의 양단에 걸리는 전압이 제 20 트랜지스터를 턴온하기에 충분한 전압이 인가되어 양단자와 음단자 사이에 강제적인 전류 패스가 형성되어 전지의 폭발을 방지할 수 있다. In the above-described operation of the control module, the twentieth transistor is normally operated through the voltage distribution between the negative terminal and the parallel resistance of the NTC element and the tenth resistor and the parallel resistance of the first and twentieth resistors. . That is, as described above in the second embodiment, the battery main body is freely charged and discharged because the voltage does not apply to both ends of the first and twentieth resistors so as to turn on the twentieth transistor. However, when the voltage / current of the battery body rises due to overcharging, the voltage across both the first and twentieth resistors is sufficiently high to turn on the twentieth transistor, so that the twentieth transistor is turned on so that both terminals and the negative terminal are turned on. A forced current path is formed between them to prevent overcharge and overcurrent. On the other hand, when the temperature of the battery pack rises due to external factors, the resistance value of the NTC element is rapidly decreased, and the parallel resistance value of the NTC element and the tenth resistor is reduced. As a result, a voltage applied to both ends of the first and twentieth resistors is applied to a voltage sufficient to turn on the twentieth transistor so that a forced current path is formed between both terminals and the negative terminal, thereby preventing the battery from being exploded.

상술한 바와 같이 외부 요인에 의한 배터리가 과열됨을 방지할 수 있고, 과충전 및 과전류를 차단할 수 있는 제어모듈의 구성을 간단히 하여 전지 팩의 제작 단가를 낮출 수 있어, 실용화가 용이하다. As described above, the battery can be prevented from being overheated due to external factors, and the configuration of a control module capable of blocking overcharge and overcurrent can be simplified, thereby lowering the manufacturing cost of the battery pack, thereby facilitating practical use.

또한, 본 발명에서는 PTC소자가 양단자 사이에 접속될 수도 있다. 즉, PTC 소자가 전지 본채의 음단자 뿐 아니라, 양단자 사이에 접속되어 양단자의 전류를 제어할 수도 있다. 이와 같은 본 발명의 제 5 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 내지 제 4 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 제 5 실시예의 기술은 제 1 내지 제 4 실시예에 적용될 수 있다. In the present invention, the PTC element may be connected between both terminals. That is, the PTC element can be connected between both terminals as well as the negative terminal of the battery main body to control the current of both terminals. This fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, descriptions overlapping with those of the first to fourth embodiments described above will be omitted. In addition, the technique of the fifth embodiment to be described later can be applied to the first to fourth embodiments.

도 7은 본 발명의 전지팩의 제 5 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.7 is a conceptual view illustrating a fifth embodiment of the battery pack of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 실시예의 전지팩(100)은 전지 본체(10)의 온도에 따라 그 값이 변화하는 NTC소자(21)와 제 1 저항(R1)에 의해 전지 팩(100)의 전압을 분배하고, 분배된 전압에 따라 전지 본체(10)의 양단자(11)와 음단자(12) 간의 전류 패스를 형성하는 제 1 트랜지스터(T1)와, 제 1 트랜지스터(T1)의 콜렉터 단자와 양단자 사이에 접속된 제 40 저항(R40)과, 상기 제 40 저항(R40)과 물리적으로 접속되고, 양단자(11)의 전류를 제어하는 PTC소자(4100)를 포함한다. Referring to FIG. 7, the battery pack 100 according to the present embodiment has a voltage of the battery pack 100 caused by the NTC element 21 and the first resistor R1 whose values change according to the temperature of the battery main body 10. And a collector terminal of the first transistor (T1), a first transistor (T1) for forming a current path between the both terminals (11) and the negative terminal (12) of the battery body (10) in accordance with the divided voltage; And a 40th resistor R40 connected between both terminals, and a PTC element 4100 physically connected to the 40th resistor R40 and controlling current of both terminals 11.

상술한 구조에 따른 본 발명의 동작을 간략히 살펴보면, 정상동작의 경우에는 PTC소자(4100)의 저항값이 매우 낮고, NTC소자(21)의 저항값이 매우 높게 되어 본 실시예에 따른 제어모듈(4000)은 동작하지 않는다. 하지만, 외부 영향에 의해 전지의 온도가 상승할 경우, NTC소자(21)의 저항값이 비선형적으로 낮아지게 되어 제 1 저항(R1)의 양단에 걸리는 전압이 상승한다. 이로인해 제 1 트랜지스터(T1)가 턴온되어 양단자(11)와 음단자(12) 사이에 전류 패스가 발생하게 된다. 이때, 제 1 트랜지스터(T1)의 콜렉터 단자와 양단자(11) 사이에 접속된 제 40 저항(R40)에 급격한 전류가 흐르게 되어 제 40 저항(R40)이 발열을 하고, 이에 따라 이와 접속된 PTC소자(4100)의 저항이 급격하게 증가하여 양단자(11)로 입력되는 전류를 차단하여 외부 회로와 전지간을 전기적으로 분리한다. Briefly looking at the operation of the present invention according to the above structure, in the normal operation, the resistance value of the PTC element 4100 is very low, the resistance value of the NTC element 21 is very high, the control module according to the present embodiment ( 4000) does not work. However, when the temperature of the battery increases due to external influences, the resistance value of the NTC element 21 becomes nonlinearly low, and the voltage across the first resistor R1 increases. As a result, the first transistor T1 is turned on to generate a current path between both terminals 11 and the negative terminal 12. At this time, an abrupt current flows through the 40th resistor R40 connected between the collector terminal of the first transistor T1 and both terminals 11, so that the 40th resistor R40 generates heat, thereby connecting PTC. The resistance of the device 4100 rapidly increases to cut off the current input to both terminals 11 to electrically separate the external circuit and the battery.

이와 같이 PTC소자를 양단자에 둠으로 인해 전지의 과열/과충전/과전류 발생시 전지와 이와 접속된 외부 회로간을 전기적으로 분리할 수 있다. Thus, by placing the PTC element at both terminals, it is possible to electrically separate the battery and the external circuit connected thereto when the battery is overheated, overcharged, or overcurrent.

물론 본 발명은 상술한 PTC소자와 발열 소자만으로도 전지와 외부 회로간을 전기적으로 분리할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 제 6 실시예에 대하여는 도면을 참조하여 설명한다. 하기 실시예에서는 앞서 설명한 제 1 내지 제 5 실시예와 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 제 6 실시예의 기술은 제 1 내지 제 5 실시예에 적용될 수 있다. Of course, the present invention can electrically separate the battery and the external circuit only with the above-described PTC element and the heating element. This sixth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, descriptions overlapping with the first to fifth embodiments described above will be omitted. In addition, the technique of the sixth embodiment to be described later can be applied to the first to fifth embodiments.

도 8은 본 발명의 전지팩의 제 6 실시예를 설명하기 위한 개념도이다.8 is a conceptual view illustrating a sixth embodiment of the battery pack of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 실시예의 전지팩은 전지 본체와, 전지 본체의 양단자 사이에 병렬 접속된 PTC소자와 제 50 저항을 포함한다. 물론, 음단자 사이에 PTC소자와 저항이 병렬 접속될 수도 있다. 또한, 양단자와 음단자 양측에 PTC소자와 저항이 병렬 접속될 수도 있다. Referring to FIG. 8, the battery pack of this embodiment includes a battery body, a PTC element and a fifty resistor connected in parallel between both terminals of the battery body. Of course, a PTC element and a resistor may be connected in parallel between the negative terminals. In addition, PTC elements and resistors may be connected in parallel to both terminals and the negative terminal.

이때, 제 50 저항과 PTC소자는 물리적으로 접속되어 있는 것이 효과적이다. 즉, 외부적인 요인에 의해 전지의 양단자 및/또는 음단자에 유입되는 전류가 상승하게 될경우, 제 50 저항을 자체 발열을 하게 되어 그 온도가 상승하게 된다. 이로써, 제 50 저항의 온도가 일정온도 이상이 되면 PTC소자의 저항이 증가하게 되어 양단자 및/또는 음단자를 전기적으로 쇼트 시키는 효과가 있게 된다. 물론, 전지팩 자체의 발열을 통해서도 PTC소자의 저항값이 변화하게 되어 양측 단자를 쇼트시킬 수 있다. 이로써, 전지내부가 안정화되거나, 전류의 급격한 변화가 안정화되어 PTC에 인가되는 열이 사라지면, PTC소자의 저항값은 다시 낮아지게 되어 전지가 정상적인 동작을 하게 된다. At this time, it is effective that the 50th resistor and the PTC element are physically connected. That is, when the current flowing into both terminals and / or the negative terminal of the battery increases due to external factors, the 50th resistor self-heats and the temperature rises. As a result, when the temperature of the 50th resistor is higher than or equal to the predetermined temperature, the resistance of the PTC element is increased, thereby making it possible to electrically short both terminals and / or negative terminals. Of course, the resistance value of the PTC element also changes through the heat generation of the battery pack itself, so that both terminals can be shorted. As a result, when the inside of the battery is stabilized or the sudden change in the current is stabilized, and the heat applied to the PTC disappears, the resistance value of the PTC element is lowered again so that the battery operates normally.

제어 모듈은 상술한 실시예에 따른 전지팩에 한정되지 않고, 소정 회로의 입력단과 출력단 사이에 이를 설치하여 회로의 과열 또는 과도한 입력 전원의 변화를 방지하여 안정적인 회로 동작을 수행할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 캠코더, 핸드폰, 컴퓨터 등과 같은 전자기기의 회로 내부에 상술한 제어모듈을 두어 열적 변화로 부터 회로의 안정성을 확보할 수 있다. The control module is not limited to the battery pack according to the above-described embodiment, and may be installed between an input terminal and an output terminal of a predetermined circuit to prevent overheating of the circuit or change of excessive input power, thereby enabling stable circuit operation. . That is, the above-described control module may be placed inside a circuit of an electronic device such as a camcorder, a mobile phone, a computer, and the like, thereby ensuring stability of the circuit from thermal changes.

상술한 바와 같이 본 발명은 전지팩의 온도와 전압 및 전류의 변화를 검출하고 그 결과에 따라 전지를 방전시킬 수 있는 제어모듈을 통해 과충전을 방지하고, 과전류를 제어하고, 열적안정성을 확보할 수 있다.As described above, the present invention can prevent overcharge, control overcurrent, and ensure thermal stability through a control module capable of detecting changes in temperature, voltage, and current of the battery pack and discharging the battery according to the result. have.

또한, 제어모듈은 전압 분배 수단과 스위칭 수단으로 구성되어 있어서, 회로 의 구성을 간략히 할 수 있고, 생산단가를 획기적으로 줄일 수 있어 실제 적용이 용이하다. In addition, the control module is composed of a voltage distribution means and a switching means, so that the configuration of the circuit can be simplified, and the production cost can be drastically reduced, so that the practical application is easy.

Claims (12)

입력단과 출력단 사이의 전압을 분배하고, 온도에 따라 분배된 전압 값이 가변하는 전압 분배 수단;Voltage distribution means for distributing a voltage between an input terminal and an output terminal and varying a divided voltage value according to temperature; 상기 전압 분배 수단의 분배된 전압 값에 따라 구동하여 상기 입력단과 상기 출력단 간을 도통시키는 트랜지스터; 및A transistor for driving between the input terminal and the output terminal by driving according to the divided voltage value of the voltage distribution means; And 상기 입력단 및 상기 출력단 중 적어도 하나에 마련되어 온도에 따라 상기 입력단 및 상기 출력단 중 적어도 하나를 도통 또는 단락시키는 PTC 소자를 포함하는 보호회로.And a PTC element provided at at least one of the input terminal and the output terminal to conduct or short-circuit at least one of the input terminal and the output terminal according to a temperature. 청구항 1에 있어서, 상기 전압 분배 수단은,The method according to claim 1, wherein the voltage distribution means, 상기 입력단과 출력단 사이에 적어도 2개의 분배수단이 직렬 접속되고, 상기 분배수단은 NTC 소자, PTC 소자 및 분배 저항 소자 중 적어도 어느 하나를 사용하거나, 이들 소자들이 병렬 접속된 소자를 포함하는 보호회로.At least two distribution means are connected in series between the input terminal and the output terminal, and the distribution means comprises at least one of an NTC element, a PTC element, and a distribution resistor element, or a element in which these elements are connected in parallel. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 입력단 및 상기 출력단 중 적어도 하나와 상기 트랜지스터 사이에 마련되고 상기 PTC 소자와 물리적으로 접촉된 전류 제어 저항을 더 포함하는 보호회로.And a current control resistor provided between at least one of the input terminal and the output terminal and the transistor and in physical contact with the PTC element. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 PTC 소자와 병렬 접속된 전류 제어 저항을 더 포함하는 보호 회로.And a current control resistor connected in parallel with the PTC element. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 전압 분배 수단은 상기 입력단과 상기 출력단 사이에 직렬 접속된 분배 저항 소자와 NTC 소자를 포함하고, The voltage distribution means includes a distribution resistor element and an NTC element connected in series between the input terminal and the output terminal, 상기 트랜지스터의 게이트 단자가 상기 분배 저항 소자와 NTC 소자의 접속 노드에 접속되고, 콜렉트 단자 및 에미터 단자가 상기 입력단 또는 출력단 중 적어도 하나에 각기 접속된 보호 회로.And a gate terminal of the transistor is connected to a connection node of the distribution resistor element and the NTC element, and a collector terminal and an emitter terminal are respectively connected to at least one of the input terminal and the output terminal. 전지 팩에 있어서,In the battery pack, 양전극 단자와 음전극 단자를 갖는 전지 본체; 및A battery body having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal; And 상기 양전극 단자와 상기 음전극 단자 사이의 전압을 분배하는 전압 분배 수단과, Voltage distribution means for distributing a voltage between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal; 상기 전압 분배 수단의 분배된 전압 값에 따라 구동하여 상기 양전극 단자와 상기 음전극 단자 간을 도통시키는 트랜지스터와, A transistor for driving between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal by driving according to the divided voltage value of the voltage distribution means; 상기 양전극 단자 및 상기 음전극 단자 중 적어도 하나에 마련되어 온도에 따라 상기 양전극 단자 및 상기 음전극 단자 중 적어도 하나를 도통 또는 단락시키는 PTC 소자를 구비하는 제어 모듈을 포함하는 전지 팩.And a control module provided in at least one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal and having a PTC element for conducting or shorting at least one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal according to a temperature. 청구항 6에 있어서, 상기 전압 분배 수단은,The method according to claim 6, wherein the voltage distribution means, 상기 양전극과 음전극 사이에 적어도 2개의 분배수단이 직렬 접속되고, 상기 분배수단은 NTC 소자, PTC 소자 및 분배 저항 소자 중 적어도 어느 하나를 사용하거나, 이들이 병렬 접속된 소자를 포함하는 전지 팩.At least two distribution means are connected in series between the positive electrode and the negative electrode, and the distribution means includes at least one of an NTC element, a PTC element, and a distribution resistor element, or a device in which they are connected in parallel. 청구항 6에 있어서, The method according to claim 6, 상기 양전극 단자 및 상기 음전극 단자 중 적어도 하나와 상기 트랜지스터 사이에 마련되고 상기 PTC 소자와 물리적으로 접촉된 전류 제어 저항을 더 포함하는 전지 팩.And a current control resistor provided between at least one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal and the transistor and in physical contact with the PTC element. 청구항 6에 있어서, The method according to claim 6, 상기 PTC 소자와 병렬 접속된 전류 제어 저항을 더 포함하는 전지 팩.And a current control resistor connected in parallel with the PTC element. 전지 팩에 있어서, In the battery pack, 양전극 단자와 음전극 단자를 갖는 전지 본체;A battery body having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal; 상기 양전극 단자에 마련되어 온도에 따라 상기 양전극 단자를 도통 또는 단락시키는 PTC 소자; 및 A PTC element provided in the positive electrode terminal to conduct or short-circuit the positive electrode terminal according to a temperature; And 상기 PTC 소자와 병렬 접속된 발열소자를 포함하는 전지 팩.A battery pack comprising a heat generating element connected in parallel with the PTC element. 전지 팩에 있어서, In the battery pack, 양전극 단자와 음전극 단자를 갖는 전지 본체;A battery body having a positive electrode terminal and a negative electrode terminal; 상기 음전극 단자에 마련되어 온도에 따라 상기 음전극 단자를 도통 또는 단락시키는 PTC 소자; 및 A PTC element provided in the negative electrode terminal to conduct or short-circuit the negative electrode terminal according to a temperature; And 상기 PTC 소자와 병렬 접속된 발열소자를 포함하는 전지 팩.A battery pack comprising a heat generating element connected in parallel with the PTC element. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서, The method according to claim 10 or 11, 상기 발열 소자는 저항인 전지 팩.The heat generating element is a battery pack.

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