KR200339410Y1

KR200339410Y1 - Rechargable battery pack

Info

Publication number: KR200339410Y1
Application number: KR20-2003-0032756U
Authority: KR
Inventors: 이성훈
Original assignee: (주) 모비파워
Priority date: 2003-10-20
Filing date: 2003-10-20
Publication date: 2004-01-24

Abstract

본 고안은 상용 전지와 호환이 가능하며 충방전이 가능하고 전지 보호 회로가 내장된 전지 팩에 관한 것으로서, 본 고안의 전지 팩은 바깥 쪽 면에는 충방전용 단자가 구비되고 안쪽 면에는 상기 전지의 과방전과 과충전을 방지하는 전지 보호 회로가 구비되며, 상기 전지의 양쪽 면 중 제 1 면상에 배치되는 제 1 회로판과, 바깥 쪽 면에 충방전용 단자가 구비되며, 상기 전지의 양쪽 면 중 제 2 면상에 배치되는 제 2 회로판과, 상기 양극 단자와 음극 단자 중 한 쪽 단자를 상기 제 1 회로판의 충방전용 단자 및 상기 전지 보호 회로에 전기적으로 연결하는 제 1 접속 도체와, 상기 양극 단자와 음극 단자 중 다른 쪽 단자를 상기 제 2 회로판의 충방전용 단자에 전기적으로 연결하는 제 2 접속 도체와, 상기 다른 쪽 단자를 상기 전지 보호 회로에 전기적으로 연결하는 제 3 접속 도체와, 상기 전지, 회로판 및 접속 도체를 하나의 전지 팩 형상으로 고정하는 고정 수단을 포함한다. 본 고안은 예컨대, 리튬 이온 전지로 구성되며 디지털 카메라와 같은 휴대용 전자 기기에 사용된다.The present invention relates to a battery pack that is compatible with a commercial battery, capable of charging and discharging, and a built-in battery protection circuit. The battery pack of the present invention is provided with a charge / discharge terminal on an outer side thereof and an over discharge of the battery on an inner side thereof. A battery protection circuit is provided to prevent charge and overcharge. A first circuit board is disposed on a first side of both sides of the battery, and a terminal for charging and discharging is provided on an outer side thereof, and on a second side of both sides of the battery. A second circuit board disposed; a first connecting conductor electrically connecting one of the positive terminal and the negative terminal to the charge-only terminal of the first circuit board and the battery protection circuit; and the other of the positive terminal and the negative terminal. A second connection conductor for electrically connecting one terminal to the charge / discharge terminal of the second circuit board, and electrically connecting the other terminal to the battery protection circuit. A third connection conductor, the battery, the circuit board and connected to the conductor comprises a fixing means for fixing to one of the battery pack shape. The present invention consists of, for example, lithium ion batteries and is used in portable electronic devices such as digital cameras.

Description

충방전이 가능한 전지 팩 {Rechargable battery pack}Rechargeable battery pack {Rechargable battery pack}

본 고안은 2차 전지 또는 충전 배터리 기술에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 2차 전지를 하나의 전지 팩(battery pack)으로 구성하고 상용 전지와 호환이 가능하며 전지 보호 회로 및 출력전압 제어회로가 내장된 전지 팩에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery or a rechargeable battery technology, and more specifically, to configure a secondary battery as a battery pack (battery pack) and compatible with commercial batteries, battery protection circuit and output voltage control circuit It relates to a built-in battery pack.

전지에 저장되어 있는 에너지가 고갈되면 전지 자체를 버려야 하는 1차 전지(disposable battery, 예컨대 수은 전지, 망간 전지, 알카라인 전지, 리튬 전지)와 달리 전지에 외부로부터 전기 에너지를 공급하여 전지의 고갈된 에너지를 충전함으로써 재사용이 가능한 2차 전지(rechargeable 또는 reusable battery)가 널리 이용되고 있다. 2차 전지는 1차 전지에 비해 용량이 크고 재사용이 가능하기 때문에, 이동 전화기, PDA, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라와 같은 휴대용 전자 기기에 대해 그 수요가 늘어나고 있다.Unlike primary batteries (such as mercury batteries, manganese batteries, alkaline batteries, and lithium batteries) that need to be discarded when the energy stored in the battery is exhausted, the battery is depleted by supplying electrical energy from the outside. Rechargeable secondary batteries (rechargeable or reusable batteries) are widely used. Because secondary batteries are larger in capacity and reusable than primary batteries, demand for portable electronic devices such as mobile phones, PDAs, notebook computers, and digital cameras is increasing.

한편, 건전지와 같은 1차 전지는 대부분 표준 전지 규격 AAA, AA, C 또는 D 규격 중 하나로 생산 사용되기 때문에 2차 전지와 규격이 달라 2차 전지를 상용 전지와 호환하는 것이 어렵다는 불편함이 있다. 따라서, 1차 전지 셀을 사용해야만 하는 휴대용 전자 기기의 경우 전지 수명이 짧고 충전이 불가능하다는 등의 단점이 있다.On the other hand, since a primary battery such as a battery is mostly produced and used as one of the standard battery standards AAA, AA, C or D standards, it is inconvenient that it is difficult to compatible the secondary battery with a commercial battery because the specification is different from the secondary battery. Therefore, portable electronic devices that must use primary battery cells have shortcomings such as short battery life and impossible charging.

본 고안의 목적은 좀 더 많은 전기 에너지를 가짐과 동시에 충전이 쉽고 빨리 이루어질 수 있으며 상용 전지 또는 1차 전지 셀과 호환이 가능한 2차 전지 팩을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a secondary battery pack having more electrical energy and at the same time can be easily and quickly charged and compatible with commercial batteries or primary battery cells.

본 고안의 다른 목적은 전지 보호 회로를 2차 전지와 함께 하나의 전지 팩으로 구성함으로써 전지의 안정성을 높이는 것이다.Another object of the present invention is to improve the stability of the battery by configuring the battery protection circuit as a single battery pack with a secondary battery.

도 1은 본 고안의 구현예에 따른 전지 팩(100)의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a battery pack 100 according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 고안의 구현예에 따른 전지 팩에 포함될 수 있는 회로 구성의 블록 회로도.2 is a block circuit diagram of a circuit configuration that may be included in a battery pack according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

100 : 전지 팩 10 : 전지100: battery pack 10: battery

20, 30 : 제 1 및 제 2 회로판20, 30: first and second circuit board

40, 42, 44, 46 : 제 1 내지 제 4 접속 도체40, 42, 44, 46: 1st to 4th connecting conductor

50, 60 : 고정용 캡 70 : 접착판50, 60: fixing cap 70: adhesive plate

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 전지 팩은, 충전 및 방전이 가능하며 양쪽 면에 양극 단자와 음극 단자를 갖는 하나의 전지를 포함하는 전지 팩으로서, 바깥 쪽 면에는 충방전용 단자가 구비되고 안쪽 면에는 상기 전지의 과방전과 과충전을 방지하는 전지 보호 회로가 구비되며, 상기 전지의 양쪽 면 중 제 1 면상에 배치되는 제 1 회로판과, 바깥 쪽 면에 충방전용 단자가 구비되며, 상기 전지의 양쪽 면 중 제 2 면상에 배치되는 제 2 회로판과, 상기 양극 단자와 음극 단자 중 한 쪽 단자를 상기 제 1 회로판의 충방전용 단자 및 상기 전지 보호 회로에 전기적으로 연결하는 제 1 접속 도체와, 상기 양극 단자와 음극 단자 중 다른 쪽 단자를 상기 제 2 회로판의 충방전용 단자에 전기적으로 연결하는 제 2 접속 도체와, 상기 다른 쪽 단자를 상기 전지 보호 회로에 전기적으로 연결하는 제 3 접속 도체와, 상기 전지, 회로판 및 접속 도체를 하나의 전지 팩 형상으로 고정하는 고정 수단을 포함한다.The battery pack of the present invention for achieving the above object is a battery pack that can be charged and discharged and includes a battery having a positive terminal and a negative terminal on both sides, the outer side is provided with a charge and discharge terminal and the inside The surface is provided with a battery protection circuit for preventing over-discharge and overcharge of the battery, the first circuit board disposed on the first surface of the both sides of the battery, and the terminal for charging and discharging on the outer surface, both sides of the battery A second circuit board disposed on a second surface of the surface, a first connection conductor electrically connecting one of the positive terminal and the negative terminal to the charge / discharge terminal of the first circuit board and the battery protection circuit, and the positive electrode A second connection conductor electrically connecting the other terminal of the terminal and the negative terminal to the terminal for charge and discharge of the second circuit board, and the other terminal with the battery A third connection conductor, the battery, the circuit board and the connecting conductors for electrically connecting to the call circuit includes a fixing means for fixing to one of the battery pack shape.

또한, 상기 고정 수단은 한 쪽 면에 접착면이 구비된 접착판인 것이 바람직하며, 상기 제 3 접속 도체의 한 쪽 끝 부분은 상기 제 2 접속 도체의 어느 한 부분에 결합될 수 있고, 상기 전지 팩은 그 내부에 상기 전지 보호 회로를 수용하여 고정하는 제 1 고정용 캡을 더 포함할 수 있다.In addition, the fixing means is preferably an adhesive plate provided with an adhesive surface on one side, one end of the third connecting conductor may be coupled to any part of the second connecting conductor, the battery The pack may further include a first fixing cap for receiving and fixing the battery protection circuit therein.

또한, 상기 전지 보호 회로는 전지 팩과 외부 전자 기기 또는 외부 충전기 사이에 연결되는 차단 스위치와, 전지 팩의 출력 전압을 감지하는 전압 감지부와,전지 팩의 출력 전압이 과충전 검출 전압 이상인 경우 이를 감지하여 차단 스위치를 동작시키는 제1 전압 비교부와, 전지 팩이 과방전 검출 전압 이하인 경우 이를 감지하여 차단 스위치를 동작시키는 제2 전압 비교부를 포함할 수 있다.The battery protection circuit may further include a cutoff switch connected between the battery pack and an external electronic device or an external charger, a voltage detector configured to detect an output voltage of the battery pack, and an output voltage of the battery pack greater than an overcharge detection voltage. And a first voltage comparator for operating the cutoff switch and a second voltage comparator for detecting the battery pack when the battery pack is below the overdischarge detection voltage and operating the cutoff switch.

또한, 상기 전지 팩은, 상기 제 1 회로판은 그 안쪽 면에 전지 팩의 출력 전압을 일정한 전압이 되도록 조절하는 출력전압 제어회로를 더 구비하며, 상기 제 1 접속 도체와 상기 제 3 접속 도체에 의해 상기 전지의 양극 단자와 음극 단자가 상기 출력전압 제어회로에 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다.The battery pack may further include an output voltage control circuit on the inner surface of the first circuit board to adjust the output voltage of the battery pack to a constant voltage, wherein the first connection board and the third connection conductor are provided by the first connection board. The positive terminal and the negative terminal of the battery may be configured to be electrically connected to the output voltage control circuit.

또한, 상기 전지 팩은 상기 제 2 회로판은 그 안쪽 면에 전지 팩의 출력 전압을 일정한 전압이 되도록 조절하는 출력전압 제어회로를 구비하되, 상기 전지 팩은 상기 한 쪽 단자를 상기 출력전압 제어회로에 전기적으로 연결하는 제 4 접속 도체를 더 포함하며, 상기 제 2 접속 도체는 상기 다른 쪽 단자를 상기 출력전압 제어회로에 전기적으로 연결하도록 구성할 수 있고, 이 때 상기 전지 팩은 그 내부에 상기 출력전압 제어회로를 수용하여 고정하는 제 2 고정용 캡을 더 포함할 수 있다.In addition, the battery pack has an output voltage control circuit for controlling the output voltage of the battery pack to a constant voltage on the inner surface of the second circuit board, the battery pack is the one terminal to the output voltage control circuit And a fourth connecting conductor electrically connected, wherein the second connecting conductor may be configured to electrically connect the other terminal to the output voltage control circuit, wherein the battery pack has the output therein. It may further include a second fixing cap for receiving and fixing the voltage control circuit.

구현예Embodiment

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구현예에 대해 설명한다. 도면에 나타낸 구현예는 본 고안의 구성과 작용을 설명하기 위한 것이고 발명의 범위를 한정하거나 축소하기 위한 것이 아니며, 도면에 표현된 구조는 실물과 동일한 크기이거나 실물을 정비례 축적으로 표현한 것이 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention. The embodiments shown in the drawings are for explaining the construction and operation of the present invention and are not intended to limit or reduce the scope of the invention, the structure shown in the drawings are not the same size as the real thing or represent the real scale proportional.

도 1은 본 고안의 구현예에 따른 전지 팩의 분해 사시도이다. 전지 팩(100)은 양쪽 면에 양극 단자(12a) 및 음극 단자(12b)를 갖는 전지(10)와, 바깥 쪽 면에는 충방전용 단자(22)가 구비되고 안 쪽 면에는 전지의 과충전 및 과방전을 방지하는 보호회로(24)가 구비된 제 1 회로판(20)과, 바깥 쪽 면에는 충방전용 단자(32)가 구비되고 안 쪽 면에는 전지 팩의 출력 전압을 외부 전자 기기에 필요한 일정한 전압이 되도록 조절하는 출력전압 제어회로(34)가 구비된 제 2 회로판(30)과, 전지(10)의 양극 단자(12a)와 음극 단자(12b)를 회로판(20, 30)에 전기적으로 연결하기 위한 제 1 내지 제 4 접속 도체(40, 42, 44, 46)와, 내부에 회로판(20, 30)의 회로(24, 34)를 수용하여 고정하는 제 1 및 제 2 고정용 캡(50, 60)과, 전지(10), 회로판(20, 30), 접속 도체(40, 42, 44, 46) 및 고정용 캡(50, 60)을 하나의 전지 팩 형상으로 고정하는 접착판(70)으로 이루어져 있다.1 is an exploded perspective view of a battery pack according to an embodiment of the present invention. The battery pack 100 includes a battery 10 having positive and negative terminals 12a and 12b on both sides thereof, a charge-and-charge terminal 22 on the outer side thereof, and an overcharge and overcharge of the battery on the inside side thereof. The first circuit board 20 is provided with a protection circuit 24 to prevent the transfer, and the charge-discharge terminal 32 is provided on the outer side, and the output voltage of the battery pack on the inner side is a constant voltage required for external electronic devices. To electrically connect the second circuit board 30 having the output voltage control circuit 34 to adjust to the circuit board, and the positive terminal 12a and the negative terminal 12b of the battery 10 to the circuit boards 20 and 30. First to fourth connecting conductors 40, 42, 44, and 46, and first and second fixing caps 50, which receive and fix the circuits 24, 34 of the circuit boards 20, 30 therein. 60 and an adhesive plate 70 for fixing the battery 10, the circuit boards 20 and 30, the connecting conductors 40, 42, 44 and 46 and the fixing caps 50 and 60 in one battery pack shape. Consists of

전지(10)는 Ni(OH)₂를 양극, Cd를 음극, 알칼리 수용액을 전해질로 사용하는 니켈 카드뮴(Ni-CdO) 전지, Ni(OH)₂를 양극, 수소저장 합금(MH; Metal Hybride)을 음극, 알칼리 수용액을 전해질로 사용하는 니켈 수소(NiMH) 전지, 탄소(C)나 흑연(graphite)을 음극, LiCoO₂를 양극, 리튬-솔트 유기 용액을 전해질로 사용하는 리튬 이온(Li-Ion) 전지를 포함할 수 있는데, 리튬 이온 전지인 것이 바람직하다. 리튬 이온 전지는 니켈 카드뮴 전지에 비해 40-50%, 니켈 수소 전지에 비해 20-30% 정도 부피가 작고 무게는 절반 가량에 불과하면서도 에너지 밀도가 높으며, 가능출력이 높고, 카드뮴이나 납 또는 수은과 같은 오염 물질을 사용하지 않고, 수명이 길고 메모리 효과가 없으며 충전 시간이 짧다는 등의 장점이 있어서 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용하기에 적합하다. 도 1에서 전지(10)는 원통형인 것으로 나타내었는데, 이와는 다른 형태의 전지를 사용하는 것도 가능하다.The battery 10 is a nickel cadmium (Ni-CdO) battery using Ni (OH) ₂ as a cathode, a cathode as Cd, and an aqueous alkali solution, a cathode as a Ni (OH) ₂ , and a hydrogen storage alloy (MH). Ni-MH batteries using the anode as an electrolyte, alkaline water as the electrolyte, carbon (C) or graphite as the cathode, LiCoO ₂ as the anode, and lithium-ion using Li-Ion organic solution as the electrolyte ) May include a battery, preferably a lithium ion battery. Lithium-ion batteries are 40-50% smaller than nickel cadmium batteries and 20-30% smaller than nickel-metal hydride batteries. They are only half the weight and have a high energy density, high output power, and high capacity for cadmium, lead or mercury. It does not use the same contaminants, has a long life, no memory effect, and a short charging time, making it suitable for use as a power source for portable electronic devices. In FIG. 1, the battery 10 is shown to be cylindrical, but other types of batteries may be used.

제 1 회로판(20)의 양 쪽 면에는 충방전용 단자(22)와 전지 보호 회로(24)가 각각 배치되는데, 제 1 접속 도체(40)는 전지(10)의 음극 단자(12b)를 제 1 회로판(20)에 전기적으로 연결하며, 제 2 회로판(30)의 양 쪽 면에는 충방전용 단자(32)와 출력전압 제어회로(34)가 각각 배치되는데, 제 2 접속 도체(42)는 전지(10)의 양극 단자(12a)를 제 2 회로판(30)에 전기적으로 연결한다. 이 때, 각 회로판(20, 30)으로는 예컨대, 인쇄회로기판(PCB)를 사용하며 회로판(20, 30)의 각 충방전용 단자(22, 32)는 니켈 또는 구리 금속으로 되어 있으며 단자의 전기 저항을 줄이기 위해 표면을 금으로 도금할 수도 있다.On both sides of the first circuit board 20, charge / discharge terminals 22 and a battery protection circuit 24 are disposed, respectively. The first connection conductor 40 has a first negative terminal 12b of the battery 10. Electrically connected to the circuit board 20, the charge-discharge terminal 32 and the output voltage control circuit 34 are disposed on both sides of the second circuit board 30, respectively, the second connection conductor 42 is a battery ( The positive terminal 12a of 10 is electrically connected to the second circuit board 30. At this time, for example, a printed circuit board (PCB) is used as each of the circuit boards 20 and 30, and the charge / discharge terminals 22 and 32 of the circuit boards 20 and 30 are made of nickel or copper metal, and electrical The surface may be plated with gold to reduce the resistance.

도 1에 따르면, 제 1 접속 도체(40)의 제 1 리드(40a)는 전지(10)의 음극 단자(12b)에 접속되고 제 2 리드(40b)는 제 1 회로판(20)의 전지 보호 회로(24)에 접속되며, 제 1 회로판(20)의 양면에는 충방전용 단자(22)와 제 1 회로판(20)을 전기적으로 연결하기 위한 도체 패턴이 존재하여 충방전용 단자(22)와 제 1 회로판(20)이 전기적으로 연결된다. 또한, 제 2 접속 도체(42)의 제 1 리드(42a)는 전지(10)의 양극 단자(12a)에 접속되고 제 2 리드(42b)는 제 2 회로판(30)의 출력전압 제어회로(34)에 접속되며, 제 2 회로판(30)의 양면에는 충방전용 단자(32)와 제 2 회로판(30)을 전기적으로 연결하기 위한 도체 패턴이 존재하여 충방전용 단자(32)와 제2 회로판(30)이 전기적으로 연결된다. 따라서, 전지(10) 내의 전기 에너지는 접속 도체(40, 42)와 충방전용 단자(22, 32)를 통해 외부로 출력되고, 충방전용 단자(22, 32)를 통해 전지(10)의 고갈된 전기 에너지가 외부에서 공급될 수 있다.According to FIG. 1, the first lead 40a of the first connecting conductor 40 is connected to the negative terminal 12b of the battery 10 and the second lead 40b is a battery protection circuit of the first circuit board 20. And a conductor pattern for electrically connecting the terminal 22 for charging and discharging to the first circuit board 20 on both sides of the first circuit board 20, so that the terminal 22 for charging and discharging is formed on the first circuit board 20. 20 is electrically connected. In addition, the first lead 42a of the second connecting conductor 42 is connected to the positive terminal 12a of the battery 10, and the second lead 42b is the output voltage control circuit 34 of the second circuit board 30. ) And a conductor pattern for electrically connecting the terminal 32 for charge and discharge and the second circuit board 30 on both sides of the second circuit board 30, so that the terminal 32 for charge and discharge and the second circuit board 30 are provided. ) Is electrically connected. Therefore, the electrical energy in the battery 10 is output to the outside through the connecting conductors 40 and 42 and the charging and discharging terminals 22 and 32, and the battery 10 is depleted through the charging and discharging terminals 22 and 32. Electrical energy can be supplied externally.

한편, 제 3 접속 도체(44)의 제 1 리드(44a)는 제 1 회로판(20)의 전지 보호 회로(24)에 접속되고, 제 2 리드(44b)는 제 2 접속 도체(42)의 접속점(48)에서 접속된다. 또한, 제 4 접속 도체(46)의 제 1 리드(46a)는 제 2 회로판(30)의 출력전압 제어회로(34)에 접속되고, 제 2 리드(46b)는 제 1 회로판(20)의 전지 보호 회로(24)에 접속되며 제 1 회로판(20)을 통해 제 1 접속 도체(40)의 제 2 리드(40b)와 전기적으로 연결된다. 한편, 제 3 접속 도체(44)에는 리드 부분을 제외하고는 절연 테이프(44a)를 부착하거나 절연 코팅을 입히는 것이 바람직한데, 그 이유는 본 구현예의 경우 제 3 접속 도체(44)가 전지(10)의 양극 단자(12a)에 전기적으로 연결되는데 전지의 표면은 그 자체가 접지 즉, 음극의 역할을 하고, 따라서 양극 단자(12a)에 전기적으로 연결되는 제 3 접속 도체(44)에 대해서는 이것이 전지 표면과 도통하지 않도록 해야 하기 때문이다.On the other hand, the first lead 44a of the third connecting conductor 44 is connected to the battery protection circuit 24 of the first circuit board 20, and the second lead 44b is the connection point of the second connecting conductor 42. Is connected at 48. Further, the first lead 46a of the fourth connecting conductor 46 is connected to the output voltage control circuit 34 of the second circuit board 30, and the second lead 46b is a battery of the first circuit board 20. It is connected to the protection circuit 24 and is electrically connected to the second lead 40b of the first connection conductor 40 through the first circuit board 20. On the other hand, it is preferable to attach the insulating tape 44a or apply an insulating coating to the third connecting conductor 44 except for the lead portion, because in the present embodiment, the third connecting conductor 44 is connected to the battery 10. Is electrically connected to the positive terminal 12a of the cell, and the surface of the cell itself acts as a ground, i.e., a negative electrode, so for a third connecting conductor 44 that is electrically connected to the positive terminal 12a, This is because it must not be in contact with the surface.

이로써, 각 회로판(20, 30)의 충방전용 단자(22, 32)는 제 1 접속 도체(40)와 제 2 접속 도체(42)에 의해 전지(10)의 양극 단자(12a) 및 음극 단자(12b)에 각각 전기적으로 연결된다. 또한, 전지 보호 회로(24)는 제 3 접속 도체(44)와 제 1 접속 도체(40)에 의해 전지(10)의 양극 단자(12a) 및 음극 단자(12b)에 전기적으로 연결되며, 출력전압 제어회로(34)는 제 2 접속 도체(42)와 제 4 접속 도체(46)에 의해 전지(10)의 양극 단자(12a) 및 음극 단자(12b)에 전기적으로 연결된다.As a result, the terminals 22 and 32 for charge and discharge of the circuit boards 20 and 30 are connected to the positive terminal 12a and the negative terminal of the battery 10 by the first connecting conductor 40 and the second connecting conductor 42. Each electrically connected to 12b). In addition, the battery protection circuit 24 is electrically connected to the positive terminal 12a and the negative terminal 12b of the battery 10 by the third connecting conductor 44 and the first connecting conductor 40, and the output voltage The control circuit 34 is electrically connected to the positive terminal 12a and the negative terminal 12b of the battery 10 by the second connecting conductor 42 and the fourth connecting conductor 46.

이와 같은 전기 접속 구조에 따르면, 양극 전원은 ① 전지(10)의 양극 단자(12a), ② 제 2 접속 도체(42), ③ 제 2 회로판(30)의 출력전압 제어회로(34), ④ 제 2 회로판(30)의 충방전용 단자(32)를 거쳐 방전(즉, 외부로 출력)되며, 음극 전원은 ① 전지(10)의 음극 단자(12b), ② 제 1 접속 도체(40), ③ 제 1 회로판(20)의 전지 보호 회로(24), ④ 제 1 회로판(20)의 충방전용 단자(22)를 거쳐 방전되며, 외부의 충전 전원(예컨대, 도 2의 '380')으로부터 전지 팩(100)에 충전할 경우에는 방전의 경우와 반대의 경로를 거쳐 전지 팩(100)에 전기 에너지가 공급된다.According to such an electrical connection structure, the positive electrode power source comprises: (1) the positive terminal (12a) of the battery (10), (2) the second connecting conductor (42), (3) the output voltage control circuit (34) and (4) of the second circuit board (30). 2 is discharged (that is, output to the outside) through the charging and discharging terminal 32 of the circuit board 30, and the negative power source is ① negative terminal 12b of the battery 10, ② first connecting conductor 40, ③ third 1 is discharged through the battery protection circuit 24 of the circuit board 20, 4) the charge-discharge terminal 22 of the first circuit board 20, and is discharged from an external charging power supply (for example, '380' in FIG. 2). In the case of charging to 100, electrical energy is supplied to the battery pack 100 via a path opposite to that of the discharge.

본 고안의 전지 팩이 리튬 이온 전지로 구성된 경우, 전지 팩에 충전용 전기 에너지가 공급되면, 양극 LiCoO₂속에 있는 Li 이온이 빠져 나와서 음극의 결정 속으로 들어간다. 한편, 전지 팩의 방전시에는 역반응이 일어나는데, 음극의 흑연(graphite) 격자 구조 속에 있는 Li 이온이 빠져 나와 전해질 속을 이동하여 양극의 결정구조 속으로 들어간다. 즉, 전지 팩의 충방전 때 Li 이온이 양극과 음극 사이를 왔다 갔다 하게 된다.When the battery pack of the present invention is composed of a lithium ion battery, when charging electric energy is supplied to the battery pack, Li ions in the positive electrode LiCoO ₂ are released and enter the crystal of the negative electrode. On the other hand, when the battery pack is discharged, a reverse reaction occurs. Li ions in the graphite lattice structure of the negative electrode exit and move into the electrolyte to enter the crystal structure of the positive electrode. That is, Li ions move back and forth between the positive electrode and the negative electrode during charge and discharge of the battery pack.

이상에서는 전지(10)의 양극 단자(12a)와 음극 단자(12b) 쪽에 출력전압 제어회로(34)와 전지 보호 회로(24)가 배치되는 것으로 설명하였지만, 그 반대로 배치될 수도 있음은 본 고안이 속하는 기술분야의 평균적 기술자에게 당연한 것이다.In the above description, the output voltage control circuit 34 and the battery protection circuit 24 are disposed at the positive terminal 12a and the negative terminal 12b of the battery 10, but the present invention may be arranged in reverse. It is natural for the average person skilled in the art.

한편, 고정용 캡(50, 60)은 전지 보호 회로(24)와 출력전압 제어회로(34)를 그 내부에 수용하여 회로판(20, 30)을 전지(10)의 양면에 각각 고정하며,접착판(70)은 접착면(72)을 전지(10), 회로판(20, 30), 접속 도체(40, 42, 44, 46) 및 고정용 캡(50, 60)을 둘러싸서 하나의 전지 팩 형상으로 고정한다. 이 때, 전지 팩(100)을 하나의 형상으로 고정하기 위해서 반드시 본 구현예와 같은 접착판(70)만을 이용하는 것은 아니며 전지 팩(100)을 하나의 형상으로 고정할 수 있는 고정 수단이면 어느 것이든 상관없다.Meanwhile, the fixing caps 50 and 60 accommodate the battery protection circuit 24 and the output voltage control circuit 34 therein to fix the circuit boards 20 and 30 to both surfaces of the battery 10, respectively. The plate 70 is a battery pack in which the adhesive surface 72 surrounds the battery 10, the circuit boards 20 and 30, the connection conductors 40, 42, 44 and 46 and the caps 50 and 60 for fixing. Fix in shape. At this time, in order to fix the battery pack 100 in one shape, it is not necessarily using only the adhesive plate 70 as in the present embodiment, and any fixing means capable of fixing the battery pack 100 in one shape. It doesn't matter.

회로 구성의 실시예Embodiment of the circuit configuration

도 2는 본 고안의 구현예에 따른 전지 팩에 포함될 수 있는 회로 구성의 실시예로서, 전지 보호 회로(350)와 출력전압 제어회로(360)의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of the battery protection circuit 350 and the output voltage control circuit 360 as an embodiment of a circuit configuration that can be included in the battery pack according to an embodiment of the present invention.

전지 보호 회로(350)는 전압 감지부(352), 제1 비교부(354), 제2 비교부(356) 및 차단 스위치(358)를 포함한다. 전지 보호 회로(350)는 외부 충전기(380)를 이용하여 전지 팩(100)에 전류를 인가하여 전지 팩의 고갈된 전기 에너지를 충전하는 과정에서, 충전이 완료된 이후에도 계속하여 충전기(380)로부터 전기 에너지가 공급되면 전지 팩의 성능이 저하되는 문제점을 해소하기 위한 것이다. 예컨대, 리튬 이온 전지가 4.5V 이상으로 충전되면 전지 내부의 전해액이 분해되어 기체를 형성하게 된다. 형성된 기체는 전지 내부 압력을 증가시키고 내부압을 해소하기 위한 안전변이 작동을 하게 되는데, 이는 전해액의 누출을 수반할 수 있다. 따라서, 어느 전압(예컨대, 4.2V) 이상으로 리튬 이온 전지가 충전되지 않도록 할 필요가 있다.The battery protection circuit 350 may include a voltage detector 352, a first comparator 354, a second comparator 356, and a cutoff switch 358. The battery protection circuit 350 applies electric current to the battery pack 100 by using the external charger 380 to charge the depleted electrical energy of the battery pack, and continues charging electricity from the charger 380 even after the charging is completed. This is to solve the problem that the performance of the battery pack is degraded when energy is supplied. For example, when the lithium ion battery is charged to 4.5V or more, the electrolyte inside the battery is decomposed to form a gas. The gas formed acts as a safety valve to increase the internal pressure of the cell and to relieve the internal pressure, which may involve leakage of the electrolyte. Therefore, it is necessary to prevent the lithium ion battery from being charged above a certain voltage (for example, 4.2V).

본 고안에서는, 전지 팩에 충분한 에너지가 공급되어 정격 용량이 충전되면 전지 보호 회로(350)의 전압 감지부(352)가 이를 감지하여 제1 비교부(354)에 감지된 전압값을 인가하고, 제1 비교부(354)는 전압 감지부(352)에서 인가된 전압값이 설정된 기준 전압값보다 큰 경우에는 차단 스위치(358)에 신호를 인가하여 차단 스위치(358)가 차단 상태가 되도록 한다. 차단 스위치(358)가 차단 상태로 되면 충전기(380)로부터 전지 팩으로 더 이상 전기 에너지가 공급되지 않으므로 전지 팩의 과충전을 방지할 수 있다.In the present invention, when sufficient energy is supplied to the battery pack and the rated capacity is charged, the voltage detection unit 352 of the battery protection circuit 350 detects this and applies the detected voltage value to the first comparison unit 354. When the voltage value applied by the voltage detector 352 is greater than the set reference voltage value, the first comparator 354 applies a signal to the cutoff switch 358 so that the cutoff switch 358 is in a cutoff state. When the cutoff switch 358 is in a cutoff state, since the electric energy is no longer supplied from the charger 380 to the battery pack, overcharging of the battery pack may be prevented.

한편, 리튬 이온 전지가 일정 전압 이하로 방전되면 음극의 집전체인 구리가 전해액 내부로 용해되기 시작하여 전지의 성능이 저하된다. 본 고안에서는 전지 팩에 충전된 전기 에너지가 보호 회로(350)와 출력전압 제어회로(360)를 통해 외부 전자 기기(370)로 공급되는 과정에서 전지 팩의 전압이 설정된 전압 이하로 방전되면 전지 보호 회로(350)의 전압 감지부(352)가 전지의 출력 전압을 감지하여 이 출력 전압값을 제2 비교부(356)에 인가한다. 제2 비교부(356)는 전압 감지부(352)로부터 인가된 전압값을 소정의 기준값과 비교하여 전지 출력 전압이 기준값보다 낮은 경우 차단 스위치(358)에 신호를 인가하여 스우치(358)가 차단 상태가 되도록 한다. 이러한 과방전 금지 기능 보호 회로는 전지가 예컨대 2.7V 이하로 방전되는 것을 방지한다.On the other hand, when the lithium ion battery is discharged below a certain voltage, copper, which is the current collector of the negative electrode, begins to dissolve into the electrolyte solution, thereby degrading the performance of the battery. In the present invention, when the electric energy charged in the battery pack is discharged to the external electronic device 370 through the protection circuit 350 and the output voltage control circuit 360 when the voltage of the battery pack is discharged below the set voltage to protect the battery The voltage detector 352 of the circuit 350 detects the output voltage of the battery and applies the output voltage value to the second comparator 356. The second comparator 356 compares the voltage value applied from the voltage detector 352 with a predetermined reference value and applies a signal to the cutoff switch 358 when the output voltage of the battery is lower than the reference value. Make it in a blocked state. This overdischarge inhibiting function protection circuit prevents the battery from being discharged below 2.7V, for example.

도 2에서 출력전압 제어회로(360)는 전지 팩의 출력 전압을 외부 전자 기기에 필요한 일정한 전압이 되도록 조절한다. 전지 팩에 포함된 전지가 리튬 이온 전지인 경우, 전지에 충전되어 있는 충전 전압이 3V∼4.2V의 영역에 해당하므로 외부 전자 기기(370)에 전기 에너지가 출력될 경우 전지 팩으로부터 일정한 전압이 외부 전자 기기에 인가되도록 출력 전압을 조정한다. 여기서, 전기 팩으로부터 출력되는 일정한 전압은 전지 팩이 연결되는 외부 전자 기기(370)의 동작 전압에 따라 결정된다. 따라서, 출력전압 제어회로(360)에서 출력되는 '일정한 전압'은 특정 DC 전압이 될 수도 있고, 일정한 범위(예컨대, 3.2V∼2.0V) 내에서 시간에 따라 감소하는 곡선 형태의 전압이 될 수도 있다. 한편, 도 2에서는 출력전압 제어회로(360)가 전지 팩 내부에 내장되는 것으로 설명하였으나, 사용되는 전자 기기에 따라서는 이 출력전압 제어회로(360)를 전가 기기 내부에 구성할 수도 있다. 따라서, 이러한 경우에는 전지 팩에 출력전압 제어회로가 내장되지 아니한다. 또한, 도 2의 회로 구성에서 전지 보호 회로(350)와 출력전압 제어회로(360)를 하나의 IC 소자로 원-칩(one chip)화하여 회로 기판에 실장하는 것도 가능하며, 이 경우 원칩 소자는 COB(Chip On Board) 형태로 패키지하는 것이 바람직하다.In FIG. 2, the output voltage control circuit 360 adjusts the output voltage of the battery pack to be a constant voltage required for an external electronic device. When the battery included in the battery pack is a lithium ion battery, since the charging voltage charged in the battery corresponds to an area of 3 V to 4.2 V, a constant voltage is external from the battery pack when electrical energy is output to the external electronic device 370. Adjust the output voltage to be applied to the electronic device. Here, the constant voltage output from the electric pack is determined according to the operating voltage of the external electronic device 370 to which the battery pack is connected. Accordingly, the 'constant voltage' output from the output voltage control circuit 360 may be a specific DC voltage, or may be a voltage having a curved shape that decreases with time within a predetermined range (for example, 3.2V to 2.0V). have. In FIG. 2, the output voltage control circuit 360 is described as being embedded in the battery pack. However, depending on the electronic device used, the output voltage control circuit 360 may be configured in the electronic device. Therefore, in this case, the output voltage control circuit is not built in the battery pack. In addition, in the circuit configuration of FIG. 2, the battery protection circuit 350 and the output voltage control circuit 360 may be mounted on a circuit board by forming one chip into one IC device, and in this case, the one chip device. The package is preferably in the form of a chip on board (COB).

이상과 같이, 본 고안에 따르면 충전과 방전이 가능한 2차 전지를 하나의 전지 팩으로 구성함으로써, 전자 기기에 사용되는 전지의 수명을 늘리고 재사용이 가능하며, 본 고안의 전지 팩은 상용 전지와 호환이 가능하고, 충전이 쉽고 빨리 이루어질 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention by configuring a secondary battery capable of charging and discharging into a single battery pack, it is possible to extend the life of the battery used in electronic equipment and reuse, and the battery pack of the present invention is compatible with commercial batteries This is possible, there is an effect that charging can be made easily and quickly.

또한, 본 고안의 전지 팩에는 전지 팩의 과충전 및 과방전을 방지할 수 있는 전지 보호 회로가 내장되어 전지의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the battery pack of the present invention has a built-in battery protection circuit that can prevent the overcharge and over-discharge of the battery pack has the effect of increasing the stability of the battery.

Claims

충전 및 방전이 가능하며 양쪽 면에 양극 단자와 음극 단자를 갖는 하나의 전지를 포함하는 전지 팩으로서,A battery pack including a single battery capable of charging and discharging and having a positive terminal and a negative terminal on both sides thereof,

바깥 쪽 면에는 충방전용 단자가 구비되고 안쪽 면에는 상기 전지의 과방전과 과충전을 방지하는 전지 보호 회로가 구비되며, 상기 전지의 양쪽 면 중 제 1 면상에 배치되는 제 1 회로판과,A charge-discharge terminal is provided on an outer side thereof, and a battery protection circuit on an inner side thereof to prevent overdischarge and overcharge of the battery; a first circuit board disposed on a first side of both sides of the battery;

바깥 쪽 면에 충방전용 단자가 구비되며, 상기 전지의 양쪽 면 중 제 2 면상에 배치되는 제 2 회로판과,A second circuit board having a charge / discharge terminal on an outer surface thereof and disposed on a second surface of both surfaces of the battery;

상기 양극 단자와 음극 단자 중 한 쪽 단자를 상기 제 1 회로판의 충방전용 단자 및 상기 전지 보호 회로에 전기적으로 연결하는 제 1 접속 도체와,A first connection conductor electrically connecting one of the positive terminal and the negative terminal to the charge / discharge terminal of the first circuit board and the battery protection circuit;

상기 양극 단자와 음극 단자 중 다른 쪽 단자를 상기 제 2 회로판의 충방전용 단자에 전기적으로 연결하는 제 2 접속 도체와,A second connection conductor which electrically connects the other terminal of the positive terminal and the negative terminal to the charge / discharge terminal of the second circuit board;

상기 다른 쪽 단자를 상기 전지 보호 회로에 전기적으로 연결하는 제 3 접속 도체와,A third connecting conductor electrically connecting the other terminal to the battery protection circuit;

상기 전지, 회로판 및 접속 도체를 하나의 전지 팩 형상으로 고정하는 고정 수단을 포함하는 전지 팩.And a fixing means for fixing the battery, the circuit board, and the connecting conductor into one battery pack shape.

제 1 항에서, 상기 고정 수단은 한 쪽 면에 접착면이 구비된 접착판인 것을 특징으로 하는 전지 팩.The method of claim 1, wherein the fixing means is a battery pack, characterized in that the adhesive plate provided with an adhesive surface on one side.

제 1 항에서, 상기 제 3 접속 도체의 한 쪽 끝 부분은 상기 제 2 접속 도체의 어느 한 부분에 결합되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack as claimed in claim 1, wherein one end of the third connection conductor is coupled to one part of the second connection conductor.

제 1 항에서, 그 내부에 상기 전지 보호 회로를 수용하여 고정하는 제 1 고정용 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.The battery pack as claimed in claim 1, further comprising a first fixing cap configured to receive and fix the battery protection circuit therein.

제 1 항에서, 상기 전지 보호 회로는 전지 팩과 외부 전자 기기 또는 외부 충전기 사이에 연결되는 차단 스위치와, 전지 팩의 출력 전압을 감지하는 전압 감지부와, 전지 팩의 출력 전압이 과충전 검출 전압 이상인 경우 이를 감지하여 차단 스위치를 동작시키는 제1 전압 비교부와, 전지 팩이 과방전 검출 전압 이하인 경우 이를 감지하여 차단 스위치를 동작시키는 제2 전압 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.The battery protection circuit of claim 1, wherein the battery protection circuit includes a cutoff switch connected between the battery pack and an external electronic device or an external charger, a voltage detector configured to detect an output voltage of the battery pack, and an output voltage of the battery pack equal to or greater than an overcharge detection voltage. And a first voltage comparator for detecting the case and operating the cutoff switch, and a second voltage comparator for detecting the case where the battery pack is below the overdischarge detection voltage and operating the cutoff switch.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에서, 상기 제 1 회로판은 그 안쪽 면에 전지 팩의 출력 전압을 일정한 전압이 되도록 조절하는 출력전압 제어회로를 더 구비하며, 상기 제 1 접속 도체와 상기 제 3 접속 도체에 의해 상기 전지의 양극 단자와 음극 단자가 상기 출력전압 제어회로에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전지 팩.The circuit board according to any one of claims 1 to 5, wherein the first circuit board further includes an output voltage control circuit on an inner side thereof to adjust the output voltage of the battery pack to a constant voltage. And a positive terminal and a negative terminal of the battery are electrically connected to the output voltage control circuit by a third connecting conductor.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에서, 상기 제 2 회로판은 그 안쪽 면에 전지 팩의 출력 전압을 일정한 전압이 되도록 조절하는 출력전압 제어회로를 구비하되, 상기 전지 팩은 상기 한 쪽 단자를 상기 출력전압 제어회로에 전기적으로 연결하는 제 4 접속 도체를 더 포함하며, 상기 제 2 접속 도체는 상기 다른 쪽 단자를 상기 출력전압 제어회로에 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.6. The second circuit board of claim 1, wherein the second circuit board has an output voltage control circuit for controlling the output voltage of the battery pack to a constant voltage on an inner surface thereof, wherein the battery pack has the one terminal. And a fourth connection conductor electrically connecting the output voltage control circuit to the output voltage control circuit, wherein the second connection conductor electrically connects the other terminal to the output voltage control circuit.

제 7 항에서, 그 내부에 상기 출력전압 제어회로를 수용하여 고정하는 제 2 고정용 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.8. The battery pack as claimed in claim 7, further comprising a second fixing cap for receiving and fixing the output voltage control circuit therein.