KR19980079042A - 2차 전지의 과충전 방지회로 - Google Patents
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Abstract
이 발명은 2차 전지의 과충전 방지회로에 관한 것으로서, 방전용 모스펫 스위치로부터 캐소드로 일정 전압 이상이 인가되면 턴 온되어 애노드로 전류를 출력하는 제너 다이오드(ZD1); 상기 제너 다이오드(ZD1)의 애노드로부터 게이트로 전류가 입력되어 턴 온되면, 충전용 모스펫 스위치의 단자가 애노드로 연결되어 과전압을 캐소드로 방출하는 실리콘 제어 정류기(SCR1); 한쪽 단자가 상기 제너 다이오드(ZD1)의 애노드에 연결되고 다른 한쪽 단자가 접지되어 있으며, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)가 안정되게 동작하도록 하는 제 1 저항(R1); 각각의 한쪽 단자가 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)의 게이트에 연결되고 다른 한쪽의 각 단자는 접지되며 서로 병렬연결되어 있고, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)에 발생하는 노이즈를 제거하는 제 2 저항(R2) 및 제 1 커패시터(C1)를 포함하며, 과충전 및 과방전 보호회로가 오동작하여도 제어기를 대신하여 충전용 모스펫 스위치를 제어하므로써, 과충전에 의한 배터리 손상 및 이에 따른 안전사고(화재, 폭발 등)로부터 사용자를 보호하는 효과를 가진 2차 전지의 과충전 방지회로에 관한 것이다.
Description
이 발명은 2차 전지(재충전 및 방전이 가능한 배터리, 이하 배터리라 함.)의 과충전 방지회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하면, 종래에 사용한 배터리의 과충전 및 과방전 보호회로가 오동작할 때, 과충전에 의한 배터리의 손상 및 그에 따른 안전사고를 방지하는 회로에 관한 것이다.
재충전 및 방전이 가능한 리듐 이온 배터리(Li-Ion Battery)의 경우에, 셀(Cell) 전압이 5V 이상 과충전되면 온도 및 내부압력이 급속도로 상승하여 폭발할 우려가 있고, 또 과방전을 할 경우에는 배터리의 수명 및 용량이 급속도로 저하되어 회복되지 않는다.
따라서 재충전 및 방전이 가능한 리듐 이온 배터리 등과 같은 2차 전지를 충전 및 방전할 때는 보호회로가 필요하였다.
이하 도면을 참조하여 종래의 보호회로를 설명한다.
도 1은 종래에 사용한 2차 전지의 과충전 및 과방지 보호회로를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시되어 있듯이, 각개의 배터리(셀; Cell)를 직렬과 병렬로 연결한 배터리 팩(10)을 과충전 및 과방전으로부터 보호하는 보호회로(20)가 서미스터(TH; Thermistor, 21), 제어기(22), 충전용 스위치(23) 및 방전용 스위치(24)로 이루어진다. 상기 보호회로(20)는 충전 및 방전을 할 때 배터리 팩(10)의 각 배터리 전압을 감지하는 제어기(22)가 있어, 과충전 또는 과방전이 발생하면 충전용 스위치(23) 및 방전용 스위치(24)를 제어하여 배터리가 과충전 또는 과방전되지 않게 하므로서 배터리의 손상 및 고온, 화재, 폭발 등의 안전사고로부터 사용자를 보호하였다. 한편 상기 충전용 스위치(23) 및 방전용 스위치(24)는 모스펫(MOSFET; Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 스위치를 사용한다.
그러나 상기 종래 보호회로는 제어기가 오동작하면 각개의 배터리 전압(셀 전압)이 규정치 이상 상승하는 과충전이 발생해도 충전용 스위치를 제어하지 못하므로 배터리의 손상 및 고온, 화재, 폭발 등의 안전사고가 일어나는 문제점이 있다.
따라서 이 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위해, 종래의 보호회로가 오동작하여도 제어기를 대신하여 충전용 모스펫 스위치를 제어하므로써 과충전에 의해 배터리 손상 및 이에 따른 안전사고(화재, 폭발 등)로부터 사용자를 보호할 수 있는 2차 전지의 과충전 방지회로를 제공하는 것이다.
도 1은 종래에 사용한 2차 전지의 과충전 및 과방전 보호회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 이 발명의 실시예에 따른 2차 전지의 과충전 방지회로를 나타낸 도면이다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로써 이 발명의 구성은,
과전압이 인가되면 신호를 출력하는 과전압 감지수단;
상기 과전압 감지수단으로부터 상기 신호를 받으면 과전압을 입력하여 방출하는 과전압 방출수단;
상기 과전압 감지수단과 상기 과전압 방출수단 사이에 연결되며, 상기 과전압 방출수단이 안정되게 동작하도록 하는 동작안정수단을 포함한다.
또한, 상기 과전압 감지 수단과 상기 과전압 방출 수단 사이에 연결되며, 상기 과전압 방출 수단에 발생하는 노이즈(Noise)를 제거하는 노이즈 제거 수단을 더 포함 한다.
상기한 구성에 의하여, 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
도 2 는 이 발명의 실시예에 따른 2차 전지의 과충전 방지회로를 나타낸 도면이다.
도 2 에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 2 차 전지의 과충전 방지 회로는, 방전용 모스펫 스위치(24)로 부터 캐소드(Cathode)로 일정 전압 이상이 인가되면 턴 온(Turn On)되어 애노드(Anode)로 전류를 출력하는 제너 다이오드(Zener Diode, ZD1);
상기 제너 다이오드(ZD1)의 애노드로부터 게이트(Gate)로 전류가 입력되어 턴 온되면, 충전용 모스켓 스위치(23)의 단자가 애노드로 연결되어 과전압을 캐소드로 방출하는 실리콘 제어 정류기(Silicon Controlled Rectifier, SCR1);
한쪽 단자가 상기 제너 다이오드(ZD1)의 애노드에 연결되고 다른 한쪽 단자가 접지되어 있으며, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)가 안정되게 동작하도록 하는 제 1 저항(R1);
각각의 한쪽 단자가 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)의 게이트에 연결되고 다른 한쪽의 각 단자는 접지되며 서로 병렬 연결되어 있고, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)에 발생하는 노이즈를 제거하는 제 2 저항(R2) 및 제 1 커패시터(C1)를 포함한다.
상기한 구성을 갖는 이 발명의 실시예의 동작을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
제 2 도에 도시되어 있듯이, 배터리 팩(10)의 충전 및 방전은 과충전 및 과방전 보호회로(20)에 의해 제어된다. 그러나 과충전 및 과방전 보호회로(20)의 제어기(22)가 오동작을 할 경우에는 배터리 팩(10)에 과전압이 걸려 배터리가 손상될 수 있다. 이때 이 발명의 실시예인 2차 전지의 과충전 방지회로(30)가 작동하여 배터리 팩(10)의 손상을 방지한다. 즉, 배터리 팩(10)에 충전할 때, 과충전 및 과방전 보호회로(20)의 제어기(22)가 오동작하여 배터리 팩(10)에 충전되는 전압이 배터리 팩(10)을 손상시킬 정도의 전압, 다시 말하면 제너 다이오드(ZD1)의 한계 전압(배터리의 충전 한계 전압)을 초과하면 제너 다이오드(ZD1)가 턴 온되고, 제너 다이오드(ZD1)의 애노드에서 출력된 전류가 실리콘 제어 정류기(SCR1)의 게이트에 입력된다. 따라서 실리콘 제어 정류기(SCR1)가 턴 온되고 충전용 모스켓 스위치(23)의 단자가 실리콘 제어 정류기(SCR1)의 애노드로 연결되어 배터리 팩(10)의 충전은 멈추게 되며 과전압에 의한 과전류는 실리콘 제어 정류기(SCR1)의 캐소드를 통해 접지로 흐르게 된다. 그러므로 배터리 팩(10)으로의 과충전이 방지된다.
여기에서, 제 1 저항(R1)은 제너 다이오드(ZD1)의 애노드에서 출력된 전류가 접지로 흐르는 것을 막고 실리콘 제어 정류기(SCR1)가 안정된 동작을 하도록 한다.
또 제 2 저항(R2) 및 제 1 커패시터(C1)는 실리콘 제어 정류기(SCR1)에 발생하는 노이즈를 제거한다.
한편, 이 발명의 실시예에서는 과전압 감지 수단으로 제너 다이오드(ZD1)를, 과전압 방출 수단으로 실리콘 제어 정류기(SCR1)를, 동작 안정 수단으로 제 1 저항 (R1)을, 노이즈 제거 수단으로 제 2 저항(R2) 및 제 1 커패시터(C1)를 각각 사용하였으나, 각 구성요소(각 수단)는 이 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 변경 가능하다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 과충전 및 과방전 보호회로가 오동작하여도 제어기를 대신하여 충전용 모스펫 스위치를 제어하므로써, 과충전에 의한 배터리 손상 및 이에 따른 안전사고(화재, 폭발 등)로 부터 사용자를 보호하는 효과를 가진 2차 전지의 과충전 방지회로를 제공한다.
Claims (5)
- 과전압이 인가되면 신호를 출력하는 과전압 감지수단;상기 과전압 감지수단으로부터 상기 신호를 받으면 과전압을 입력하여 방출하는 과전압 방출수단;상기 과전압 감지수단과 상기 과전압 방출수단 사이에 연결되며, 상기 과전압 방출수단이 안정되게 동작하도록 하는 동작안정수단을 포함하는 2차 전지의 과충전 방지회로.
- 제 1 항에 있어서,상기 과전압 감지수단과 상기 과전압 방출수단 사이에 연결되며, 상기 과전압 방출수단에 발생하는 노이즈를 제거하는 노이즈 제거수단을 더 포함하는 2차 전지의 과충전 방지회로.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 과전압 감지수단은 제너 다이오드인 2차 전지의 과충전 방지회로.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 과전압 방출수단은 실리콘 제어 정류기인 2차 전지의 과충전 방지회로.
- 방전용 모스펫 스위치로부터 캐소드로 일정 전압 이상이 인가되면 턴 온되어 애노드로 전류를 출력하는 제너 다이오드(ZD1);상기 제너 다이오드(ZD1)의 애노드로부터 게이트로 전류가 입력되어 턴 온되면, 충전용 모스펫 스위치의 단자가 애노드로 연결되어 과전압을 캐소드로 방출하는 실리콘 제어 정류기(SCR1);한쪽 단자가 상기 제너 다이오드(ZD1)의 애노드에 연결되고 다른 한쪽 단자가 접지되어 있으며, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)가 안정되게 동작하도록 하는 제 1 저항(R1);각각의 한쪽 단자가 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)의 게이트에 연결되고 다른 한쪽의 각 단자는 접지되며 서로 병렬연결되어 있고, 상기 실리콘 제어 정류기(SCR1)에 발생하는 노이즈를 제거하는 제 2 저항(R2) 및 제 1 커패시터(C1)를 포함하는 2차 전지의 과충전 방지회로.
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