KR20040047686A

KR20040047686A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20040047686A
Application number: KR1020030084861A
Authority: KR
Inventors: 사또분야
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2004-06-05
Anticipated expiration: 2023-11-27
Also published as: JP2004227780A; CN1276527C; JP4254227B2; US20080158755A1; US20040109274A1; KR101096391B1; CN1507089A; US7531988B2; US7365952B2

Abstract

종래의 배터리 팩에서는, 배터리 팩의 외부 단자에, 부하의 접속과 절단이 단속적으로 반복된 경우에도, 해당 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 함과 함께, 그 기계적인 구조를 간단하게 하는 것이다. 적어도 전지 셀과, 과전류의 방전을 차단하는 보호 회로를 구비한 배터리 팩에 있어서, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전 차단 후의 차단 유지 수단을 설치하고, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 소정 전압이 인가됨으로써 상기 차단 유지 수단의 차단을 해제하는 해제 수단을 설치함으로써, 배터리 팩의 외부 단자에, 부하의 접속과 절단이 단속적으로 반복된 경우에도, 해당 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 함과 함께, 그 기계적인 구조를 간단하게 할 수 있다.

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}

본 발명은, 예를 들면, 디지털 카메라, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 카메라, 휴대 전화 등의 전원으로서 사용되는 배터리 팩에 관한 것으로, 해당 배터리 팩의 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트시킨 경우에 방전을 차단하는 보호 회로를 설치한 배터리 팩에 관한 것이다.

종래의, 예를 들면, 2차 전지를 갖는 배터리 팩에 있어서는, 그 정격 방전 전류를 초과한 방전 전류가 흐른 경우, 상기 2차 전지의 성능이 열화되어 방전 용량이 저하되거나, 해당 2차 전지 자체가 고장나는 경우가 있다.

그 때문에, 배터리 팩의 내부에, 과전류 방전으로부터 1차 전지 또는 2차 전지를 보호하는 보호 회로를 설치하여, 상기 배터리 팩에 소정의 전류값보다 큰 과전류가 소정 시간 이상 흐른 경우에는, 예를 들면, 방전 제어 스위치를 오프(OPEN)로 하여 방전 전류를 차단하여, 과대한 전류로부터 1차 전지 또는 2차 전지를 보호하는 것이다.

일반적으로는, 상기 보호 회로를 설치하고, 또한, 배터리 팩의 외부 단자가 외부의 금속과 용이하게 접촉할 수 없도록 팩 표면에 오목부를 설치하고, 해당 오목부에 외부 단자를 배치시켜 안전을 도모하고 있다. 그러나, 배터리 팩의 외부 단자를 오목부에 배치시킨 구성으로 하면, 해당 배터리 팩의 면 위에 상기 외부 단자를 배치시킨 경우보다, 제조 공정이 증가되어 작업성이 나빠지기 때문에, 제조 비용이 증가할 뿐만 아니라, 근본적으로는, 1차 전지 또는 2차 전지가 보호되지 않는 것이 현상이다.

도 29에, 종래의 보호 회로의 일례를 도시하고 있다. 도 29에서, 배터리 팩의 내부에 수납된 내부 전지(이하, 전지 셀(1)이라고 함)는, 해당 전지 셀(1)의 양전극측이 보호 회로(2)의 전지 셀 양전극 단자(3)에 접속되고, 음전극측이 전지 셀 음전극 단자(4)에 접속되어 있다.

이 전지 셀 양전극 단자(3)는, 외부 플러스 단자(5)에 접속됨과 함께, 접속부(6)를 통해 제어용 IC(7)의 양전극측 전원 단자(8)에 접속되어 있다.

한편, 전지 셀 음전극 단자(4)는, 접속부(9)를 통해 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 저항체(11)에 접속되어 있다.

저항체(11)는, 다이오드(12)의 애노드측에 접속됨과 함께, 방전 제어 스위치(13)에 접속되어 있다. 이들 다이오드(12)와 방전 제어 스위치(13)는, 병렬로 접속되어 있고, 상기 다이오드(12)의 캐소드측과 방전 제어 스위치(13)의 타단측은, 다이오드(14)의 캐소드측과 충전 제어 스위치(15)에 접속되어 있다.

이들 다이오드(14)와 충전 제어 스위치(15)는, 병렬로 접속됨과 함께, 해당 충전 제어 스위치(15)의 타단측과 상기 다이오드(14)의 애노드측은, 접속부(16)를 통해 보호 회로(2)의 외부 마이너스 단자(17)에 접속되어 있다.

제어용 IC(7)의 내부에는, 예를 들면, 전압 검출기(18, 19)와, 연산기(20)와, 저항기(21)와, 스위치(22) 등이 배치되어 있고, 상기 양전극측 전원 단자(8)는, 전압 검출기(18)를 통해 음전극측 전원 단자(10)에 접속되어 있다.

이 전압 검출기(18)는, 전압 검출기(19)와 저항기(21)에도 접속되어 있고, 해당 저항기(21)는 스위치(22)에 접속되며, 해당 스위치(22)는, 전압 검출기(19)에 접속됨과 함께, 과전류 전압 검출 단자(23)에 접속되어 있다.

이 과전류 전압 검출 단자(23)는, 접속부(16)를 통해 보호 회로(2)의 외부 마이너스 단자(17)에 접속되어 있다.

전압 검출기(18)는, 전지 셀 양전극 단자(3)와 전지 셀 음전극 단자(4) 사이, 즉, 전지 셀(1)의 양전극측과 음전극측 사이의 전압을 검출하고 있으며, 전압 검출기(19)는, 전지 셀 음전극 단자(4)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 접속된 저항체(11)와, 다이오드(12, 14)와, 방전 제어 스위치(13)와, 충전 제어 스위치(15)와의 전체 전압을 검출하고 있다.

이들 전압 검출기(18, 19)에 의해 검출된 전압 검출 결과는 연산기(20)에 입력되고, 해당 연산기(20)는, 상기 전압 검출 결과에 기초하여 스위치(22)를 제어하고 있다.

배터리 팩에 충전·방전이 행해진 경우에는, 제어용 IC(7)로부터의 제어 신호에 의해, 방전 제어 스위치(13)와, 충전 제어 스위치(15)를 제어할 수 있도록 되어 있다.

여기서, 배터리 팩이 통상의 상태인 경우, 즉, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17)에 접속된 도시하지 않은 부하에 전지 셀(1)로부터 행하는 방전과, 상기 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17)에 접속된 도시하지 않은 충전기로부터 전지 셀(1)에 행하는 충전을 자유롭게 행할 수 있는 경우에는, 방전 제어 스위치(13)와, 충전 제어 스위치(15)가 모두 온(CLOSE) 상태로 되어 있다.

즉, 방전 제어 스위치(13)와, 충전 제어 스위치(15)가 모두 온(CLOSE)의 통상의 상태에서는, 방전과 충전을 자유롭게 행할 수 있다.

또한, 전지 셀(1)의 전압이 소정 전압값 이상으로 되는 경우, 즉, 과충전 상태인 경우에는, 방전 제어 스위치(13)는 온(CLOSE) 상태 그대로이지만, 제어용 IC(7)로부터의 충전 제어 신호(24)에 의해, 충전 제어 스위치(15)가 오프(OPEN)로 된다.

이와 같이, 충전 제어 스위치(15)가 오프(OPEN)로 된 경우에는, 다이오드(14)의 작용에 의해, 부하에의 방전은 할 수 있지만, 전지 셀(1)에는 충전은 할 수 없는 상태로 되어, 과충전에 대한 전지 셀(1)의 보호가 이루어져 있다.

전지 셀(1)의 전압이 소정 전압값 이하로 되는 경우, 즉, 과방전 상태인 경우에는, 충전 제어 스위치(15)는 온(CLOSE) 상태이지만, 제어용 IC(7)로부터의 방전 제어 신호(25)에 의해, 방전 제어 스위치(13)가 오프(OPEN)로 된다.

이와 같이, 방전 제어 스위치(13)가 오프(OPEN)로 된 경우에는, 다이오드(12)의 작용에 의해, 전지 셀(1)에의 충전은 할 수 있지만, 부하에의 방전은 할 수 없는 상태로 되어, 과방전에 대한 전지 셀(1)의 보호가 이루어져 있다.

또한, 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에, 저저항체가 접속되거나, 또는 전선 등의 도전체를 접속하여 쇼트시킨 경우에는, 충전 제어 스위치(15)는 온(CLOSE) 상태이지만, 방전 제어 스위치(13)가 오프(OPEN)로 되어, 부하에의 방전은 할 수 없는 상태로 된다.

이와 같이, 종래의 보호 회로에서는, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이가 쇼트 상태로 된 경우, 예를 들면, 대략 4A 이상의 방전 전류가 약 0.01초 이상 흐른 경우에, 과전류가 흐른 것으로 판단하고, 방전 제어 스위치(13)를 오프(OPEN)로 하여 방전 전류를 차단하였다.

이 과전류로부터 보호된 상태, 즉, 방전 제어 스위치(13)를 오프(OPEN)로 한 상태로부터 온 상태로 복귀시키는 조건으로서는, 예를 들면, 배터리 팩의 외부 단자의 외측의 저항값이 대략 100㏀∼200㏁ 이상으로 된 경우에, 상기 방전 제어 스위치(13)를 온(CLOSE)으로 하도록 하였다.

따라서, 배터리 팩이 접속되어 있는 전자 기기 등의 내부 회로가 고장나고, 해당 전자 기기 등의 저항값이, 예를 들면, 대략 0.8Ω 이하로 된 경우에는, 방전 제어 스위치(13)가 오프(OPEN)로 되고, 그 상태가 유지된다.

이 과대한 전류로부터 1차 전지 또는 2차 전지를 보호하는 회로로서는, 예를 들면, 전지에 소정값 이상의 전류가 흐르면, 스위치 수단을 오프 상태로 함과 함께, 이 오프 상태로부터 전류 검출 수단에 의해 검출되는 전류값에 대략 비례하도록 자동 조정되는 소정 시간 경과 후에, 상기 스위치 수단을 자동적으로 온 상태로 복귀시키는 전지의 과전류 보호 회로가 있다(일본 특허 제3272104호 공보 참조).

이 일본 특허 제3272104호 공보의 공지 기술에서는, 전지에 소정 이상의 전류가 소정 시간 이상 흐른 경우, 스위치 수단을 오프 상태로 전환하여, 방전 전류를 흘린다.

또한, 충전 단자에 대응하는 이동 가능한 차폐판과, 전원 공급 단자에 대응하는 이동 가능한 차폐판을 구비하고, 2차 전지팩의 충전 단자간, 전원 공급 단자간의 단락에 의한 발열이나 발화 등의 중대 사고를 방지하는 구조가 있다(일본 특개평9-320554호 공보 참조).

그러나, 종래 기술의 과전류 보호 회로에서는, 배터리 팩의 외부 단자 사이에, 부하의 접속과 절단이 단속적으로 반복되는 경우, 예를 들면, 네크리스 등의 금속제의 체인 등이 배터리 팩의 외부 단자 사이에 접속된 경우(체인 쇼트)에는, 방전 제어 스위치(13)가 온과 오프(OPEN)를 반복하여, 과전류의 방전을 반복함으로써, 배터리 팩의 방전 용량이 저하되거나, 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나거나, 배터리 팩이 발연하거나, 또한, 상기 금속제의 체인 등이 고온으로 되기 때문에, 배터리 팩의 수지 케이스가 일부 용융하거나, 변형되거나 하여 사용 불능으로 되거나, 또는, 사용자가 화상을 입는 경우가 있다. 일부의 배터리 팩에서는, 통상, 이러한 문제를 회피하기 위해, 일반 사용자에 대하여 취급 설명서 등에의해 배터리 팩의 외부 단자를 보호하는 플라스틱제의 단자 커버를 장착하는 것을 추장하거나, 네크리스 등의 금속제의 체인에 접속하지 않도록 주의를 요구하였다.

상기 배터리 팩의 외부 단자 사이에 네크리스 등의 금속제의 체인을 접속시킨 경우에, 부하의 접속과 절단이 단속적으로 반복되는 원인으로서는, 상기 금속제의 체인은, 기계적으로는, 언뜻보면, 항상 상기 외부 단자 사이에 접속되어 있는 것처럼 보이지만, 과대한 전류에 의해 체인의 링끼리의 접촉면에 산화 등이 발생하기 때문에, 전기적으로는 접속 상태와 비접속 상태를 반복하는, 즉, 대략 0Ω과 대략 ∞Ω이 반복되게 된다.

그 때문에, 예를 들면, 배터리 팩과 네크리스 등의 금속제의 체인 등을 함께 가방 등에 수납한 경우에는, 해당 금속제의 체인이 상기 배터리 팩의 외부 단자 사이에 접촉하여, 해당 배터리 팩이 고장나는 경우가 있다.

여기서, 상기 금속제의 체인 등을 배터리 팩의 외부 단자 사이에 접속한 경우의 구체적인 예로서, 철제의 키헤이형의 체인을 배터리 팩의 외부 단자 사이에 접속한 경우의 방전 전류의 크기(전류)와, 외부 플러스 단자(5)의 표면 온도(양전극 단자 온도)와, 외부 마이너스 단자(17)의 표면 온도(음전극 단자 온도)와, 배터리 팩의 표면 온도(셀 표면 온도)를 도 30에 도시한다.

도 30으로부터 명백해지는 바와 같이, 금속제의 체인 등으로 배터리 팩의 외부 단자 사이에 접속된 경우에는, 과전류의 방전이 반복됨과 함께, 특히, 외부 플러스 단자(5)의 표면 온도(양전극 단자 온도)가 고온으로 되는 것을 알 수 있다.

이 과전류의 방전이 반복된 배터리 팩의 방전 용량을 측정한 방전 특성도를도 31에 도시한다.

도 31로부터 명백해지는 바와 같이, 금속제의 체인 등을 배터리 팩의 외부 단자 사이에 접속한 경우에는, 체인 쇼트 시험 전과 체인 쇼트 시험 후를 비교하여, 방전 용량이 저하되어 있는 것을 알 수 있다.

상기 일본 특허 제3272104호 공보의 공지 기술에서도, 예를 들면, 전지의 저항값과 대략 동등한 부하가 단속적으로 접속된 경우에는, 해당 전지에 과전류가 반복하여 흐르게 되어, 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나는 경우가 있다고 하는 문제점을 갖는다.

또한, 상기 일본 특개평9-320554호 공보의 공지 기술에서는, 그 기계적인 구조가 복잡하기 때문에, 제조가 곤란하여, 제조 비용이 증가되는 문제점을 갖는다.

따라서, 종래의 배터리 팩에서는, 배터리 팩의 외부 단자에, 부하의 접속과 절단이 단속적으로 반복된 경우에도, 해당 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 함과 함께, 그 기계적인 구조를 간단하게 해야 하는 해결해야 할 과제를 갖고 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 2의 (a)는 동 배터리 팩을 약시적으로 도시한 저면도이고, 도 2의 (b)는 그 정면도.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 11은 본 발명의 제10 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 12는 본 발명의 제11 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 13은 본 발명의 제12 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 14는 본 발명의 제13 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 15는 본 발명의 제14 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 16은 본 발명의 제15 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 17은 본 발명의 제16 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 18은 본 발명의 제17 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 19는 본 발명의 제18 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 20은 본 발명의 제19 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 21은 본 발명의 제20 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 22는 본 발명의 제21 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 23은 본 발명의 제22 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 24는 본 발명의 제23 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 25는 본 발명의 제24 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 26은 본 발명의 제25 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 27은 본 발명의 제26 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 28은 본 발명의 제27 실시예에 따른 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 29는 종래예인 배터리 팩의 보호 회로를 약시적으로 도시한 회로도.

도 30은 종래예인 배터리 팩의 외부 단자 사이에 철제의 키헤이형의 체인을 접속시킨 시험에 의한 방전 전류의 크기(전류)와, 외부 플러스 단자의 표면 온도(양전극 단자 온도)와, 외부 마이너스 단자의 표면 온도(음전극 단자 온도)와, 배터리 팩의 표면 온도(셀 표면 온도)의 변화를 도시한 도면.

도 31은 종래예인 배터리 팩의 도 14의 시험 전과 시험 후에 있어서의 방전 용량의 변화를 측정한 방전 특성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전지 셀

2, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 100, 110, 120, 140, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460 : 배터리 팩의 보호 회로

3 : 전지 셀 양전극 단자

4 : 전지 셀 음전극 단자

5, 5a : 외부 플러스 단자

6, 9, 16 : 접속부

7 : 제어용 IC

8 : 양전극측 전원 단자

10 : 음전극측 전원 단자

11 : 저항체

12, 14 : 다이오드

13 : 방전 제어 스위치

15 : 충전 제어 스위치

17, 17a : 외부 마이너스 단자

18, 19 : 전압 검출기

20 : 연산기

21 : 저항기

22 : 스위치

23 : 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)

24 : 충전 제어 신호

25 : 방전 제어 신호

31 : 저항 블록

32 : 검출기

33 : 과전류 차단 해제 신호의 입력 단자

35 : 배터리 팩

41 : 미분 연산기

51 : 연산기

52, 53, 61, 64, 71, 84 : 방전 스위치 접속 신호

54 : 연산한 신호

62 : 전류 역류 방지기

63, 94, 101, 123, 128, 201, 212, 222 : 저항기

72 : 방전 스위치 신호 접속부

81, 91 : 방전 제어 스위치

82, 92, 122, 125, 127, 130, 215, 225 : 다이오드

83 : 단안정 연산기

102 : 과전류 차단 상태 복귀용 스위치

103 : 과전류 차단 상태 복귀용 스위치 접속 신호

상기한 종래예의 과제를 해결하는 구체적 수단으로서 본 발명에 따른 제1 발명은, 적어도 전지 셀과, 과전류의 방전을 차단하는 보호 회로를 구비한 배터리 팩으로서, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전을 차단하는 차단 유지 수단을 설치하고, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스단자와의 사이에 소정 전압이 인가됨으로써 상기 차단 유지 수단의 차단을 해제하는 해제 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

이 제1 발명에서, 상기 차단 유지 수단은, 배터리 팩 내의 전지 셀 양전극 단자와 외부 마이너스 단자 사이에 접속시킨 1㏀ 이상의 저항 블록이고, 상기 해제 수단은, 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자 사이에 배치되며, 양 단자 사이에 소정 전압이 인가된 것을 검출하는 검출기인 것을 부가적인 요건으로서 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 제2 발명은, 적어도 전지 셀과, 과전류의 방전을 차단하는 보호 회로를 구비한 배터리 팩으로서, 상기 보호 회로는, 전지 셀 양전극 단자와 외부 마이너스 단자 사이에 접속된 1㏀ 이상의 저항 블록으로 이루어지는 차단 유지 수단과, 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자 사이에 전압의 검출기를 포함하며, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전을 차단시킴과 함께, 상기 차단 유지 수단에 의해 방전의 차단을 계속해서 유지하고, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자 사이에 소정 전압이 인가된 것을 상기 검출기에서 검출하면, 상기 차단 유지 수단에 의한 방전의 차단을 해제하여 방전을 복귀시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 배터리 팩을 제공하는 것이다.

이들 제1, 제2 발명에서, 상기 검출기는, 충전기 검출기, 전압 검출기, 전압 변화 검출기, 교류 저항 검출기 및 전압 강하기 중 어느 하나이고, 상기 검출기는,미분 연산기 또는 단안정 연산기를 접속하는 것이며, 상기 차단 유지 수단에 의한 방전의 차단은, 전지 셀 음전극 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 접속된 방전 제어 스위치에 의해 행하는 것이고, 상기 차단 유지 수단에 의한 방전의 차단은, 전지 셀 양전극 단자와 외부 플러스 단자와의 사이에 접속된 방전 제어 스위치에 의해 행하는 것이며, 상기 방전 제어 스위치는, 스위치, 트랜지스터 또는 전계 효과 트랜지스터 중 어느 하나인 것을 부가적인 요건으로서 포함한다.

또한, 제1, 제2 발명에서, 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자 사이에, 컨덴서 또는 전압 평활기를 접속하고, 방전 제어 스위치가 전지 마이너스 단자에 접속되어 있는 회로 구성인 경우, 외부 마이너스 단자와 보호 회로의 제어 IC의 과전류 차단 복귀를 위한 전압 공급 단자 또는 과전류 전압 검출 단자와의 사이를 저항기로 접속하고, 또는 방전 제어 스위치가 전지 플러스 단자에 접속되어 있는 회로 구성인 경우, 외부 플러스 단자와 보호 회로의 제어 IC의 과전류 차단 복귀를 위한 전압 공급 단자 또는 과전류 전압 검출 단자와의 사이를 저항기로 접속하는 것이며, 과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, P채널 전계 효과 트랜지스터, 저항기 및 컨덴서를 설치하고, 상기 P채널 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자를 접속하며, 상기 P채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 외부 플러스 단자와의 사이를 접속하고, 상기 P채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자와의 사이에 저항기를 병렬로 접속하며, 상기 P채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 컨덴서를 접속하는 것이고, 과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, PNP 접합의 트랜지스터, 저항기 및 컨덴서를 설치하고, 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자와 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자를 접속하며, 상기 트랜지스터의 에미터 단자와 외부 플러스 단자와의 사이를 접속하고, 상기 트랜지스터의 베이스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 0Ω 이상의 저항기와 컨덴서를 직렬로 접속한 블록을 접속하는 것이며, 과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, N채널 전계 효과 트랜지스터, 저항기 및 컨덴서를 설치하고, 상기 N채널 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자를 접속하며, 상기 N채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 접속하고, 상기 N채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자와의 사이에 저항기를 병렬로 접속하며, 상기 N채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자와 외부 플러스 단자와의 사이에 컨덴서를 접속하는 것이고, 과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, NPN 접합의 트랜지스터, 저항기 및 컨덴서를 설치하고, 상기 트랜지스터의 콜렉터 단자와 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자를 접속하며, 상기 트랜지스터의 에미터 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 접속하고, 상기 트랜지스터의 베이스 단자와 외부 플러스 단자와의 사이를 0Ω 이상의 저항기와 컨덴서를 직렬로 접속한 블록을 접속하는 것이며, 과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, 인덕터와 컨덴서 A와 컨덴서 B와 다이오드를 설치하고, 상기 인덕터와 컨덴서 A를 직렬 접속하며, 상기 인덕터의 타단을 외부 플러스 단자에 접속하고, 상기 컨덴서 A의 타단을 외부 마이너스 단자에 접속하며, 상기 인덕터와 컨덴서 A와의 접속부에 컨덴서 B를 접속하고, 상기 컨덴서 B의 타단과 다이오드의애노드를 직렬 접속하며, 해당 다이오드의 캐소드를 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자에 접속하는 것이고, 과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, 인덕터와 컨덴서 A와 컨덴서 B와 다이오드를 설치하고, 상기 인덕터와 컨덴서 A를 직렬 접속하며, 상기 컨덴서 A의 타단을 외부 플러스 단자에 접속하고, 상기 인덕터의 타단을 외부 마이너스 단자에 접속하며, 상기 인덕터와 컨덴서 A와의 접속부에 컨덴서 B를 접속하고, 상기 컨덴서 B의 타단과 다이오드의 캐소드를 직렬 접속하며, 해당 다이오드의 애노드를 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자에 접속하는 것을 부가적인 요건으로서 포함하는 것이다.

본 발명에 따른 배터리 팩은, 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전을 차단하고, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 소정 전압이 인가됨으로써 상기 방전의 차단을 해제하여 방전을 복귀시키는 구성으로 함으로써, 배터리 팩의 외부 단자에, 쇼트 상태와 절단이 단속적으로 반복된 경우에도, 최초의 쇼트 상태에서 방전의 차단이 유지되기 때문에, 해당 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 할 수 있으므로, 그 기계적인 구조를 간단하게 해도 안전하다.

요컨대, 본 발명의 제1 양태는, 적어도 전지 셀과, 과대한 전류의 방전을 차단하는 보호 회로를 구비한 배터리 팩으로서, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전을 차단하는 차단 유지 수단을 설치하고, 상기 배터리 팩의 외부로부터외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자 사이에 소정 전압이 인가됨으로써 상기 차단 유지 수단의 차단을 해제하는 해제 수단을 설치한다. 따라서, 배터리 팩의 외부 단자에, 쇼트 상태와 절단이 단속적으로 반복된 경우에도, 최초의 쇼트 상태로 방전의 차단이 유지되기 때문에, 해당 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 할 수 있어, 안전성을 향상시킬 수 있기 때문에, 그 기계적인 구조를 간단하게 해도 안전하게 할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.

마찬가지로, 본 발명의 제2 양태는, 적어도 전지 셀과, 과대한 전류의 방전을 차단하는 보호 회로를 구비한 배터리 팩으로서, 상기 보호 회로에는, 전지 셀 양전극 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 접속된 1㏀ 이상의 저항 블록으로 이루어지는 차단 유지 수단을 배치하고, 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자 사이에 전압의 검출기를 배치하며, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전을 차단시킴과 함께, 상기 차단 유지 수단에 의해 방전의 차단을 계속해서 유지하고, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자 사이에 소정 전압이 인가된 것을 상기 검출기로 검출하며, 상기 차단 유지 수단에 의한 방전의 차단을 해제하여 방전을 복귀시키는 구성으로 함으로써, 배터리 팩의 외부 단자에, 쇼트 상태와 절단이 단속적으로 반복된 경우에도, 최초의 쇼트 상태로 방전의 차단이 유지되기 때문에, 체인 쇼트 등이 발생한 경우에도, 상기 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 할 수 있어, 안전성을 향상시킬 수 있기 때문에, 그 기계적인 구조를 간단히 해도 안전하게 할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.

<실시예>

다음으로, 본 발명을 구체적인 실시예에 기초하여 자세히 설명한다. 또한, 이 제1 실시예에서, 상기 종래 기술과 동일 부분에 대해서는, 설명이 중복되기 때문에, 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제어용 IC(7)에 대해서는, 상기 종래 기술에서 설명한 것에 한정되는 것이 아니라, 다른 구성의 제어용 IC이어도 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 제1 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(30)의 약시적인 회로도를 도 1에 도시하고 있다. 보호 회로(30)에 접속되는 전지 셀(1)로서는, 1차 전지 또는 2차 전지 중 어느 것이어도 된다. 또한, 전지 셀(1)은, 2개 이상을 조합한 것이어도 된다. 예를 들면, 2개의 전지 셀을 직렬 접속한 것이어도 된다.

이들 전지 셀(1)과 보호 회로(30)는 배터리 팩의 내부에 수납되어 있다. 보호 회로(30)에는, 전지 셀 양전극 단자(3)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 접속된 차단 유지 수단에 의한 방전의 차단을 유지하기 위한 1㏀ 이상의 저항 블록(31)이 배치되어 있다. 이 저항 블록(31)으로서는, 저항값이 1㏀ 이상 200㏁ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 검출기(32)로서 충전기 검출기가 접속·배치되어 있고, 해당 검출기(32)에 의해, 상기 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이의 전압을 항상 검출하고 있다. 이 도 1에서는, 해당 검출기(32)와 저항 블록(31)이 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 병렬로 접속되어 있다.

이 검출기(32)로서는, 상기 충전기 검출기 외에, 예를 들면, 전압 검출기, 전압 변화 검출기, 교류(AC) 저항 검출기 또는 전압 강하기 등을 사용할 수 있다.

검출기(32)에 의해 검출된 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이의 전압은, 제어용 IC(7)의 과전류 차단 해제 신호의 입력 단자(33)에 입력된다. 즉, 검출기(32)인 충전기 검출기에 의해, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이의 전압이 충전 전압인 것을 검출하고, 그 검출 결과를 과전류 차단 해제 신호의 입력 단자(33)에 입력하는 것이다.

검출된 충전 전압이 적정한 전압이면, 방전 제어 스위치(13)와 충전 제어 스위치(15)가 모두 온(CLOSE) 상태이기 때문에, 전지 셀(1)에 충전을 행할 수 있고, 만약, 검출된 충전 전압이 이상(異常) 전압이면, 해당 이상 전압을 검출기(32) 또는 제어용 IC(7)가 검출하고, 해당 제어용 IC(7)로부터의 충전 제어 신호(24)에 의해, 상기 충전 제어 스위치(15)를 오프(OPEN)로 하여, 전지 셀(1)을 충전하지 않기 때문에, 이상한 충전 전압에 대하여 전지 셀(1)을 보호하는 것이다.

보호 회로(30)의 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이를, 배터리 팩의 외부로부터 전선 등을 접속시켜 쇼트시키거나 저저항의 부하를 접속시킨 경우에는, 전지 셀(1)로부터 과전류의 방전이 발생함으로써, 그 이상을 과전류 전압 검출 단자(23)로부터 제어용 IC(7)가 검출하고, 충전 제어 스위치(15)는 온(CLOSE) 상태를 유지시키고 있지만, 방전 제어 신호(25)를 출력하여 방전 제어 스위치(13)(스위치)를 오프(OPEN) 상태로 하여 방전을 차단, 즉, 방전하지 않는 상태로 한다. 이 방전 제어 스위치(13)로서는, 상기 스위치 외에, 예를 들면, 트랜지스터(전계 효과 트랜지스터) 등을 사용할 수도 있다.

이 방전을 차단시킨 상태는, 전지 셀 양전극 단자(3)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 저항 블록(31)이 접속되어 있음으로써, 방전 상태로 복귀시키지 않고, 상기 방전을 차단한 상태를 유지한다.

이 방전을 차단한 상태를 해제하기 위해서는, 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 소정 전압을 인가시킴으로써, 해당 소정 전압에 도달한 것을 검출기(32)에 의해 검출하고, 그 검출 결과를 제어용 IC(7)의 과전류 차단 해제 신호의 입력 단자(33)에 입력함으로써, 해당 제어용 IC(7)로부터 방전 제어 신호(25)를 출력하여 방전 제어 스위치(13)를 온(CLOSE) 상태로 하여, 상기 방전을 차단한 상태를 해제하여, 통상의 상태, 즉, 충전·방전을 자유롭게 할 수 있는 상태로 복귀시킬 수 있다.

이 방전을 차단한 상태를 해제하는 상태의 일례를 도시하면, 예를 들면, 배터리 팩을 도시하지 않은 충전기에 접속시킨 경우, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이의 측정한 전압이 대략 4.2V 정도로 되고, 검출기(32)(충전기 검출기)는, 사전에 설정된 설정 전압 4.0V와 비교하여, 그 측정 전압이 설정 전압 이상인 것을 검출하여 충전기가 접속된 것으로 판단하며, 과전류 차단 해제 신호(방전 전류 차단 해제 신호)를 제어용 IC(7)에 입력하여, 상기 방전 차단 상태를 해제시킨다.

또한, 방전을 차단한 상태를 해제하는 상태의 다른 일례를 도시하면, 예를들면, 배터리 팩을 도시하지 않은 충전기에 접속시킨 경우, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이의 측정한 교류 저항값이 200mΩ으로 되며, 검출기(32)(교류 저항 검출기 또는 충전기 검출기)는, 사전에 설정된 설정 교류 저항값 300mΩ과 비교하여, 그 측정 교류 저항값이 설정 교류 저항값 이하인 것을 검출하여 충전기가 접속된 것으로 판단하고, 과전류 차단 해제 신호(방전 전류 차단 해제 신호)를 제어용 IC(7)에 입력하여, 상기 방전 차단 상태를 해제시킨다.

이와 같이, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 도시하지 않은 충전기가 접속된 것을 검출할 수 있으면 되기 때문에, 그 검출 방법은, 이들에 한정되는 것이 아니라, 다른 방법에 의해 검출해도 된다.

즉, 일단 과전류 방전에 의한 이상 상태로 된 경우에는, 방전을 차단한 상태가 유지되기 때문에, 예를 들면, 도시하지 않은 네크리스 등의 금속제의 체인 등이 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 반복하여 접속되었다고 해도(체인 쇼트), 방전 제어 스위치(13)가 오프(OPEN) 상태, 즉, 방전을 차단한 상태를 유지하고 있기 때문에, 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 할 수 있음과 함께, 해당 고장에 의한 발연·온도 상승 등도 발생하지 않기 때문에, 안전성을 높일 수 있다.

그리고, 방전을 차단한 상태를 해제시키는 상기 소정 전압을, 예를 들면, 도시하지 않은 충전기의 전압으로 함으로써, 사용자는 해당 충전기에 배터리 팩을 접속하여, 충전 상태로 하면 되기 때문에, 간단하게 통상의 상태로 복귀시킬 수 있으어, 다시 해당 배터리 팩을 정당한 상태로 사용할 수 있게 된다.

배터리 팩의 약시적인 저면도를 도 2의 (a)에 도시하고, 그 정면도를 도 2의 (b)에 도시하고 있다. 본 발명에 따른 배터리 팩(35)은, 상술한 바와 같이, 체인 쇼트 등이 발생하였다고 해도, 과전류 방전에 의한 이상 상태로 된 경우에는, 즉시 방전을 차단한 상태를 계속해서 유지하여, 그 안전성이 높기 때문에, 도 2의 (a), 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 외부 플러스 단자(5a)와, 외부 마이너스 단자(17a)를 배터리 팩(35)의 저면과 대략 동일면에 근접한 상태로 배치시킬 수 있어, 배터리 팩(35)의 저면에 오목부를 형성하고, 해당 오목부에 외부 단자를 배치시킬 필요가 없기 때문에, 배터리 팩(35) 및 도시하지 않은 충전기의 충전부의 형상을 간략화할 수 있어, 그 제조 비용을 삭감할 수 있음과 함께, 설계상의 제약을 적게 할 수 있다.

본 발명에 따른 제2 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(40)의 약시적인 회로도를 도 3에 도시하고 있다. 또한, 이 제2 실시예는, 검출기(32)와 제어용 IC(7) 사이에 미분 연산기(41)를 접속·배치시킨 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제2 실시예에서는, 검출기(32)로서 전압 검출기를 사용함과 함께, 해당 검출기(32)와 제어용 IC(7) 사이에 미분 연산기(41)로서 컨덴서를 접속시키고 있다. 또한, 검출기(32)로서 전압 검출기를 사용한 경우에도, 상기 제1 실시예와 마찬가지로, 미분 연산기(41)를 접속시키지 않는 경우이어도 된다.

이와 같이, 검출기(32)(전압 검출기)의 과전류 차단 해제 신호(방전 전류 차단 해제 신호)의 출력을 미분 연산기(41)(컨덴서)를 통해 제어용 IC(7)에 입력시킴으로써, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이의 전압이 소정 전압 이상으로 된 경우에, 최초의 일정 시간만, 상기 과전류 차단 해제 신호가 제어용 IC(7)에 입력되게 된다.

또한, 미분 연산기(41)(컨덴서)를 사용하는 대신에, 단안정 연산기 등을 사용하여, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이의 전압이 소정 전압 이상으로 된 경우에, 1회만 과전류 차단 해제 신호를 제어용 IC(7)에 입력시키도록 해도 된다.

본 발명에 따른 제3 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(50)의 약시적인 회로도를 도 4에 도시하고 있다. 또한, 이 제3 실시예는, 검출기(32)의 신호를 제어용 IC(7)와는 별도로 설치한 연산기(51)에 입력하는 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예와 대략 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제3 실시예에서는, 검출기(32)로서 전압 검출기를 사용하고, 해당 검출기(32)에 의해 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이의 전압이 소정 전압 이상으로 된 것을 검출한 경우에는, 검출기(32)로부터 방전 스위치 접속 신호(52)를 연산기(51)에 입력한다.

또한, 연산기(51)에는, 제어용 IC(7)로부터도 방전 스위치 접속 신호(53)가 입력되어 있고, 상기 연산기(51)는, 이들 방전 스위치 접속 신호(52)와 방전 스위치 접속 신호(53)와의 신호를 연산하고, 해당 연산한 신호(54)가, 예를 들면, 모두 하이일 때에 방전 제어 스위치(13)를 온(CLOSE) 상태, 즉, 통상의 상태로 복귀시키는 것이다.

이와 같이, 검출기(32)의 신호에 의해, 방전 제어 스위치(13)를 제어할 수 있으면 되기 때문에, 그 회로 구성은 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 제2 실시예와 제3 실시예를 조합한, 즉, 미분 연산기(41)를 통해 연산기(51)에 방전 스위치 접속 신호(52)를 입력하여, 상기 방전 제어 스위치(13)를 제어해도 된다.

본 발명에 따른 제4 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(60)의 약시적인 회로도를 도 5에 도시하고 있다. 또한, 이 제4 실시예에서는, 방전 제어 스위치(13)로서 트랜지스터(전계 효과 트랜지스터)를 사용하며, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예와 대략 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제4 실시예에서는, 방전 제어 스위치(13)에는, 제어용 IC(7)로부터 방전 스위치 접속 신호(61)가 전류 역류 방지기(62)(다이오드)를 통해 입력되어 있다. 방전 제어 스위치(13)의 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자와 소스 단자에는 저항기(63)가 접속되어 있다.

또한, 검출기(32)로서 전압 강하기(제너 다이오드)를 사용하고, 외부 플러스 단자(5)의 전압이 상기 검출기(32)(제너 다이오드)의 항복 전압을 초과한 경우에, 그 방전 스위치 접속 신호(64)를 방전 제어 스위치(13)(전계 효과 트랜지스터)에 입력, 즉, 해당 방전 제어 스위치(13)의 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자에 입력한다. 이 방전 스위치 접속 신호(64)가 방전 제어 스위치(13)에 입력됨으로써, 방전 제어 스위치(13)를 온 상태로 하여, 통상의 상태로 복귀시킬 수 있다.

본 발명에 따른 제5 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(70)의 약시적인 회로도를 도 6에 도시하고 있다. 또한, 이 제5 실시예에서는, 상기 제4 실시예의 외부 마이너스 단자(17)와 미분 연산기(41) 사이에 검출기(32)를 접속시키며, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제4 실시예와 대략 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제4 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제5 실시예에서는, 검출기(32)로서 전압 강하기(제너 다이오드)를 사용하고, 외부 마이너스 단자(17)의 전압이 검출기(32)(제너 다이오드)를 통해 미분 연산기(41)(컨덴서)에 입력된다.

이 미분 연산기(41)는, 저항기(201)를 통해 외부 플러스 단자(5)에 접속되어 있다. 상기 미분 연산기(41)와 저항기(201) 사이에는, 과전류 차단 해제 스위치(211)가 접속되어 있다.

이 과전류 차단 해제 스위치(211)로서는, 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 다이오드의 캐소드를 접속함과 함께, 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드를 접속한다고 하는 회로 구성 등을 이용할 수 있다.

즉, 상기 미분 연산기(41)와 저항기(201)에, 과전류 차단 해제 스위치(211)의 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자가 접속됨과 함께, 해당 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 다이오드의 캐소드가 외부 플러스 단자(5)에 접속되며, 해당 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드가 방전 스위치 신호 접속부(72)에 접속되어 있다.

그 때문에, 외부 플러스 단자(5)에 소정 전압, 예를 들면, 충전기의 충전 전압이 인가된 경우에는, 최초의 일정 시간만, 미분 연산기(41)에 전류가 흘러, 검출기(32)의 검출 전압 이상의 전압이 검출기(32)에 인가되었을 때에, 미분 연산기(41)가 과전류 차단 해제 스위치(211)의 제어 신호를 온으로 전환하고, 과전류 차단 해제 스위치(211)가 온으로 되어, 외부 플러스 단자와 방전 제어 스위치의 제어 단자 사이를 전기적으로 접속하며, 과전류 차단 해제 스위치(211)가 방전 스위치 접속 신호(71)를 방전 제어 스위치(13)에 입력함으로써, 방전 제어 스위치(13)를 온 상태로 하고, 전지 마이너스 단자와 외부 마이너스 단자 사이의 전압을 0V로 전환하여, 통상의 상태로 복귀시킬 수 있다.

따라서, 예를 들면, 충전기의 충전 전압이 인가된 경우에는, 과전류 차단 해제 스위치(211)의 일부인 P채널 전계 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자 사이의 전압이 0(제로)V로부터 약 -2V로 전환되어, 상기 과전류 차단 해제 스위치(211)의 소스 단자와 드레인 단자 사이가 접속되도록 동작한다. 여기서, 상기 P채널 전계 트랜지스터의 소스 단자와 드레인 단자 사이의 저항값이 낮은 상태의 천이 전압은 약 -2V이다.

또한, 검출기(32)로서 전류 제한기(저항기) 등을 이용해도 되고, 또한, 전류 역류 방지기(62)(다이오드) 대신에 전류 제한기(저항기) 등을 이용해도 된다.

또한, 방전 스위치 신호 접속부(72)와 방전 제어 스위치(13) 사이에 저항기 등을 접속시켜도 되고, 또한, 저항기(63) 대신에 전압 평활기(컨덴서) 등을 접속시켜도 된다.

본 발명에 따른 제6 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(80)의 약시적인 회로도를 도 7에 도시하고 있다. 또한, 이 제6 실시예는, 다이오드(12) 및 방전 제어 스위치(13)(스위치)와 병렬로 방전 제어 스위치(81)(스위치)와 다이오드(82)를 접속시키고, 검출기(32)의 출력을 단안정 연산기(83)를 통해, 상기 방전 제어 스위치(81)에 출력하는 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예와 대략 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제6 실시예에서는, 제어용 IC(7)에 의한 방전의 제어를 방전 제어 스위치(13)에 의해 행하게 하고, 단안정 연산기(83)에 의한 방전의 제어를 방전 제어 스위치(81)에 의해 행하게 하여, 방전의 제어를 분리시켰다.

즉, 과전류 방전에 의한 이상 상태로 된 경우에는, 방전 제어 스위치(13)를 오프(OPEN)로 하여, 방전을 차단한 상태로 하고, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 도시하지 않은 충전기가 접속된 경우에는, 검출기(32), 예를 들면, 전압 변화 검출기에 의해 전압의 변화를 검출하여 출력한다.

이 검출기(32)(전압 변화 검출기)의 출력에 따라, 단안정 연산기(83)가 1회만 방전 제어 스위치(81)에 방전 스위치 접속 신호(84)를 출력함으로써, 상기 방전 제어 스위치(81)가 온(CLOSE)하여, 방전을 차단한 상태로부터 통상의 상태로 복귀시킨다.

이와 같이, 제어용 IC(7)의 방전 제어 신호(25)의 경로와, 단안정 연산기(83)의 방전 스위치 접속 신호(84)의 경로를 나눈 경우에는, 제어용 IC(7)에 대한 상기 단안정 연산기(83)의 방전 스위치 접속 신호(84)에 의한 영향이 전혀 발생하지 않아, 제어를 한층 더 안정화시킬 수 있다.

본 발명에 따른 제7 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(100)의 약시적인 회로도를 도 8에 도시하고 있다. 또한, 이 제7 실시예도, 상기 제1 실시예와 대략 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제7 실시예에서는, 접속부(16)와 과전류 전압 검출 단자(23) 사이에, 저항기(101)가 접속, 즉, 해당 저항기(101)를 통해 외부 마이너스 단자(17)와 과전류 전압 검출 단자(23)가 접속되어 있다.

또한, 다이오드(12)의 애노드측에는, 과전류 차단 상태 복귀용 스위치(102)가 접속되어 있고, 해당 과전류 차단 상태 복귀용 스위치(102)의 타단측은, 상기 저항기(101)와 과전류 전압 검출 단자(23) 사이에 접속되어 있다.

외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 소정 전압이 인가된 경우에는, 검출기(32)가 그 전압의 변화 등을 검출하고, 과전류 차단 상태 복귀용 스위치 접속 신호(103)를 상기 과전류 차단 상태 복귀용 스위치(102)에 출력하여, 해당 과전류 차단 상태 복귀용 스위치(102)를 온(CLOSE)으로 하여 방전을 차단한 상태로부터 통상의 상태로 복귀시킬 수 있다.

본 발명에 따른 제8 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(110)의 약시적인 회로도를 도 9에 도시하고 있다. 또한, 이 제8 실시예는, 상기 제7 실시예의 검출기(32)의 과전류 차단 상태 복귀용 스위치 접속 신호(103)를 단안정 연산기(83)를 통해 과전류 차단 상태 복귀용 스위치(102)에 출력시키고 있는 것으로, 그 밖의 회로 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제7 실시예와 대략 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제7 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제8 실시예에서는, 검출기(32)의 과전류 차단 상태 복귀용 스위치 접속 신호(103)를 단안정 연산기(83)를 통해 과전류 차단 상태 복귀용 스위치(102)에 출력시키고 있기 때문에, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 소정 전압이 인가되며, 검출기(32)로 그 전압의 변화 등을 검출한 경우에, 최초의 1회만 과전류 차단 상태 복귀용 스위치 접속 신호(103)를 과전류 차단 상태 복귀용 스위치(102)로 출력하여, 해당 과전류 차단 상태 복귀용 스위치(102)를 온(CLOSE)으로 하여 방전을 차단한 상태로부터 통상의 상태로 복귀시키는 것이다.

본 발명에 따른 제9 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(120)의 약시적인 회로도를 도 10에 도시하고 있다. 또한, 이 제9 실시예는, 상기 제1 실시예와 대략 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

방전 제어 스위치(13)로서 전계 효과 트랜지스터를 사용하고, 해당 방전 제어 스위치(13)의 소스 단자에 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 소스 단자가 접속되며, 해당 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 소스 단자에 다이오드(122)의 애노드측이 접속됨과 함께, 상기 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 드레인 단자에 상기 다이오드(122)의 캐소드측이 접속되어 있다. 여기서, 다이오드(122)는, 단독의 다이오드 또는 상기 과전류 차단 복귀용 스위치(121)인 전계 효과 트랜지스터 내부의 기생 다이오드이다.

과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 게이트 단자와 소스 단자에는, 저항기(123)가 병렬로 접속되고, 상기 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 게이트 단자에는, 다이오드(125)의 캐소드측이 접속되어 있다. 여기서, 저항기(123)는, 다이오드(125)로부터 전압이 인가되어 있지 않은 경우에, 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 게이트 단자와 소스 단자 사이의 전압을 0(제로)V로 유지하는 기능을 갖는다.

또한, 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 드레인 단자에는, 과전류 차단 복귀용 스위치(126)의 드레인 단자가 접속되어 있고, 해당 드레인 단자에 다이오드(127)의 캐소드측이 접속됨과 함께, 상기 과전류 차단 복귀용 스위치(126)의 소스 단자에 상기 다이오드(127)의 애노드측이 접속되어 있다. 여기서, 다이오드(127)는, 단독의 다이오드 또는 상기 과전류 차단 복귀용 스위치(126)인 전계 효과 트랜지스터 내부의 기생 다이오드이다.

과전류 차단 복귀용 스위치(126)의 게이트 단자와 소스 단자에는, 저항기(128)가 병렬로 접속되고, 상기 과전류 차단 복귀용 스위치(126)의 게이트 단자에는, 다이오드(130)의 캐소드측이 접속되어 있다. 여기서, 저항기(128)는,다이오드(130)로부터 전압이 인가되어 있지 않은 경우에, 과전류 차단 복귀용 스위치(126)의 게이트 단자와 소스 단자 사이의 전압을 0(제로)V로 유지하는 기능을 갖는다.

다이오드(125)의 애노드측과 다이오드(130)의 애노드측은 접속됨과 함께, 과전류 차단 해제 스위치(211)의 일부인 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자에 접속되어 있다.

여기서, 다이오드(125, 130)는, 과전류 차단 복귀용 스위치(126)의 게이트 단자의 전압이 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 게이트 단자에 인가되지 않도록 하기 위해 사용하는 것이다.

다이오드(125, 130)를 만약 생략한 경우에는, 과전류 차단 상태에서, 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 N채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자의 전압이 항상 약 2V 이상으로 되어, 과전류 차단 복귀용 스위치(121)가 온 상태를 유지하는 경우가 있다.

외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에 소정 전압이 인가된 경우에는, 그 전압이 미분 연산기(41)를 통해, 최초의 일정 시간만 과전류 차단 해제 스위치(211)의 게이트 단자에 전달되어, 과전류 차단 해제 스위치(211)의 P채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자 사이의 전압을 약 0V로부터 약 -2V로 전환하고, 과전류 차단 해제 스위치(211)의 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 드레인 단자 사이를 접속하며, 외부 플러스 단자(5)의 전압이 다이오드(125)의 애노드측과 다이오드(130)의 애노드측에 인가된다.

그 때, 미분 연산기(41)에 의해, 최초의 일정 시간만 과전류 차단 해제 스위치(211)가 온으로 되어, 다이오드(125)·다이오드(130)에 전압이 인가되게 된다. 이에 의해, 과전류 차단 복귀용 스위치(121)와 과전류 차단 복귀용 스위치(126)를 온(CLOSE)으로 하여, 전지 마이너스 단자와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이의 전압을 0V로 전환하고, 제어용 IC(7)가 전지 마이너스 단자와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이의 전압 약 0V를 측정하여, 제어용 IC(7)의 상태를 과전류 차단 상태로부터 통상의 상태, 즉, 충전 및 방전을 자유롭게 행할 수 있는 상태로 전환하고, 방전 제어 스위치(13)와 충전 제어 스위치(15)를 온으로 전환하여, 방전을 차단한 상태로부터 통상의 상태로 복귀시킬 수 있다.

본 발명에 따른 제10 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(140)의 약시적인 회로도를 도 11에 도시하고 있다. 또한, 이 제10 실시예도, 상기 제1 실시예와 대략 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제10 실시예에서는, 외부 플러스 단자(5)와 접속부(6) 사이에, 저항체(11)와, 방전 제어 스위치(13)와, 충전 제어 스위치(15)를 직렬로 접속하고, 해당 방전 제어 스위치(13) 및 충전 제어 스위치(15)와 병렬로 다이오드(12, 14)가 접속되어 있고, 해당 다이오드(12, 14)의 접속 방향은, 전류가 흐르는 방향이 각각 반대의 방향이 되도록 접속되어 있다. 여기서, 다이오드(12)는, 단독의 다이오드 또는 상기 방전 제어 스위치(13)인 전계 효과 트랜지스터 내부의 기생 다이오드이다. 마찬가지로, 다이오드(14)는, 단독의 다이오드 또는 상기 방전 제어 스위치(15)인 전계 효과 트랜지스터 내부의 기생 다이오드이다.

또한, 외부 플러스 단자(5)는, 접속부(131)를 통해 과전류 전압 검출 단자(23)에 접속되어 있다. 이와 같이, 방전 제어 스위치(13)와, 충전 제어 스위치(15)와의 회로 구성은, 외부 마이너스 단자(17)측에 설치할 뿐만 아니라, 외부 플러스 단자(5)측에 설치해도 된다.

본 발명에 따른 제11 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(300)의 약시적인 회로도를 도 12에 도시하고 있다. 또한, 이 제11 실시예는, 상기 제5 실시예의 전류 역류 방지기(다이오드)(62)를 저항기(212)로 교체함과 함께, 저항기(63)를 삭제한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제5 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제5 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 제5 실시예의 배터리 팩의 회로도인 도 6에서는, 제어용 IC(7)의 방전 스위치 접속 신호(61)가 다이오드(62)를 통해 방전 제어 스위치(13)의 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자에 접속되어 있기 때문에, 다이오드(62)의 캐소드로부터 애노드의 방향으로 전류가 흐르지 않기 때문에, 저항기(63)를 삭제할 수 없었지만, 이 제11 실시예에서는, 제어용 IC(7)의 방전 스위치 접속 신호(61)가 저항기(212)를 통해 방전 제어 스위치(13)인 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자 전압에 접속되어 있기 때문에, 상기 방전 스위치 접속 신호(61)가 약 0(제로)V일 때, 상기 방전 제어 스위치(13)의 게이트 단자 전압을 0(제로)V로 할 수 있기 때문에,저항기(63)를 삭제할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 제12 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(310)의 약시적인 회로도를 도 13에 도시하고 있다. 또한, 이 제12 실시예는, 상기 제11 실시예의 검출기(32)를 삭제한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제11 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제11 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제12 실시예에서, 제어용 IC(7)가 과전류 차단 상태인 경우, 스위치(15)는, 해당 과전류 차단 상태를 온 상태로 하는 기능을 갖는 것으로 가정하여 설명한다.

외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에, 예를 들면, 도시하지 않은 충전기 등이 접속되어 전압이 인가되었을 때는, 최초의 일정 시간만, 외부 마이너스 단자(17)의 전압이 미분 연산기(41)(컨덴서)를 통해 과전류 차단 해제 스위치(211)의 게이트 단자에 전압이 인가되며, 해당 과전류 차단 해제 스위치(211)의 P채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자 사이의 전압이 약 12V 이하로 되며, 상기 과전류 차단 해제 스위치(211)가 온 상태로 전환되어, 외부 플러스 단자(5)의 전압이 방전 제어 스위치(13)의 게이트 단자에 인가되어, 방전 제어 스위치(13)가 온으로 전환된다.

그 때문에, 전지 마이너스 단자(4)와 외부 마이너스 단자(17) 사이가 접속되게 되며, 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는전압 공급 단자)(23) 사이의 전압이 약 0(제로)V로 되어, 제어용 IC(7)는 통상의 상태로 복귀한다.

외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 전압이 인가되고 나서, 최초의 일정 시간 경과 후에는, 과전류 차단 해제 스위치(211)는 오프 상태로 되어, 방전 스위치 접속 신호(61)가 +2V 이상이기 때문에, 방전 제어 스위치(13)의 온 상태는 유지된다.

본 발명에 따른 제13 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(320)의 약시적인 회로도를 도 14에 도시하고 있다. 또한, 이 제13 실시예는, 상기 제12 실시예에 전압 평활기(컨덴서)(202)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제12 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제12 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제13 실시예에서는, 미분 연산기(컨덴서)(41)와 저항기(201)에 병렬로 전압 평활기(컨덴서)(202)를 접속시킨다. 제어용 IC(7)의 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에는 저항기(101)가 접속되어 있고, 전압 평활기(컨덴서)(202)는 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 접속되어 있다.

여기서, 이 제어용 IC(7)는, 과전류 차단 상태인 경우, 해당 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이를 약 500㏀의 저항기에 의해 접속된 상태로 되는 기능을 갖는 것(실제의 2차 전지용의 제어용 IC(7)에서는, 이러한 기능을 갖는 것이 많이 존재함)으로 가정하여 설명한다.

저항기(101)와 전압 평활기(컨덴서)(202)는, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 접속된 이상하게 낮은 저항값을 갖는 저항체, 예를 들면, 체인 등이 접속된 상태, 즉, 쇼트 상태로부터 개방된 상태로 전환되었을 때, 과전류 차단 해제 스위치(211)를 온 상태로 전환하지 않는 기능을 한다.

즉, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 접속된 이상하게 낮은 저항값을 갖는 저항체가 접속된 상태로부터 개방된 상태로 전환되었을 때, 저항기(101)와 전압 평활기(컨덴서)(202)와의 작용에 의해, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이의 전압이 천천히 상승함과 함께, 미분 연산기(41)(컨덴서)의 전압도 천천히 상승하게 되며, 그 후, 일정 시간 경과 후에는, 미분 연산기(41)(컨덴서)의 전압은, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이의 전압과 대략 동일한 전압으로 된다.

이 때문에, 저항기(101)에는 매우 작은 전류가 흐르게 되어, 저항기(101)의 양단의 전압은 약 0V를 유지하고, 과전류 차단 해제 스위치(211)의 일부인 P채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자 사이의 전압은 약 0V를 유지하도록 되어, 과전류 차단 해제 스위치(211)가 온 상태로 전환되지 않도록 할 수 있다.

따라서, 예를 들면, 전압 평활기(컨덴서)(202)를 접속시키지 않는 경우에 대해 검토하면, 배터리 팩 외부 단자에 이상하게 낮은 저항값을 갖는 저항체가 단속적으로 반복하여 접속된 경우에는, 방전 제어 스위치(13)는 상기 저항체가 떨어진순간, 미분 연산기(41)와 저항기(101)에 큰 전류가 흐르기 때문에, 저항기(101)의 양단에 큰 전압이 발생하여 과전류 차단 해제 스위치(211)가 접속 상태로 전환되어, 과전류 차단 해제 스위치(211)의 개방 상태를 유지할 수 없다.

즉, 예를 들면, 배터리 팩 외부 단자에 금속 체인이 단속적으로 접속된 경우, 배터리 팩은 방전을 반복하게 되기 때문에, 상기 금속 체인이 이상하게 발열하게 된다.

여기서, 저항기(101)의 저항값은 약 1㏀∼200㏀인 것이 바람직하고, 전압 평활기(컨덴서)(202)의 정전 용량값은 약 0.22㎌∼약 100㎌인 것이 바람직하다.

또한, 저항기(201)의 저항값은 약 10㏀∼2㏁인 것이 바람직하고, 미분 연산기(컨덴서)(41)의 정전 용량값은 약 0.002㎌∼약 10㎌인 것이 바람직하다.

이 경우, 실험을 행한 결과, 저항기(101)의 저항값(이하, R101로 나타냄)과 전압 평활기(컨덴서)(202)의 정전 용량값(이하, C202로 나타냄)을 곱한 값(시상수 A)이, 저항기(201)의 저항값(이하, R201로 나타냄)과 미분 연산기(컨덴서)(41)의 정전 용량값(이하, C41로 나타냄)과 상수 0.3을 곱한 값(시상수 B) 이상인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 즉, 수학식 1로 나타내는 식이 성립하는 것이 바람직하다.

또한, 과전류 차단 상태에서 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이를 접속하는 제어용 IC(7)의 내부의 저항기(도 29의 저항기(21)에 상당함)의 저항값(이하, R21로 나타냄)이 큰 경우, 해당 저항기(21)의 저항값 R21을 고려하는 것이 바람직하고, 이 경우, 저항기(101)의 저항값 R101과 저항기(21)의 저항값 R21을 더한 값에, 전압 평활기(컨덴서)(202)의 정전 용량값 C202를 곱한 값(시상수 A)이, 저항기(201)의 저항값 R201과 미분 연산기(컨덴서)(41)의 정전 용량값 C41과 상수 0.8을 곱한 값(시상수 B) 이상인 있는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 즉, 수학식 2로 나타내는 식이 성립하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제14 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(330)의 약시적인 회로도를 도 15에 도시하고 있다. 또한, 이 제14 실시예는, 상기 제12 실시예에 과전류 차단 해제 스위치(221)와 저항기(222)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제12 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제12 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제14 실시예에서는, 과전류 차단 해제 스위치(211)와 마찬가지로, 미분 연산기(41)와 저항기(201) 사이에, 과전류 차단 해제 스위치(221)가 접속되어 있다.

이 과전류 차단 해제 스위치(221)에 대해서도, 과전류 차단 해제 스위치(211)와 마찬가지로, 예를 들면, 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 다이오드의 캐소드를 접속함과 함께, 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드를 접속하는 회로 구성 등을 이용할 수 있다.

도 15에 도시한 바와 같이, 과전류 차단 해제 스위치(221)의 일부인 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자는, 상기 미분 연산기(41)와 저항기(201) 사이에 접속되어 있고, 상기 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 다이오드의 캐소드가 외부 플러스 단자(5)에 접속되며, 해당 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드가 충전 스위치 신호 접속부(223)를 통해, 충전 제어 스위치(15)에 접속되어 있다. 즉, 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)는, 각각의 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드와의 접속이 다른 것 이외에는, 동일하게 접속되어 있다. 또한, 충전 스위치 신호 접속부(223)는, 저항기(222)를 통해 제어용 IC(7)의 충전 제어 단자(261)에 접속되어 있다.

여기서, 이 제어용 IC(7)는, 과전류 차단 상태인 경우, 충전 제어 단자(261)의 전압을 약 0(제로)V로 유지하는 기능을 갖는 것(실제의 2차 전지용의 제어용 IC(7)에서는 이러한 기능을 갖는 것이 있음)으로 가정하여 설명한다.

외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에, 예를 들면, 충전기 등이 접속되어 전압이 인가되었을 때는, 최초의 일정 시간만, 외부 마이너스 단자(17)의 전압이 미분 연산기(41)(컨덴서)를 통해, 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)의 게이트 전압에 인가되어, 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)의 P채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자 사이의 전압이 약 -2V 이하로 되며, 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)가 온으로 전환하기 때문에, 외부플러스 단자(5)에 인가된 전압이 방전 제어 스위치(13)의 게이트 단자와, 충전 제어 스위치(15)의 게이트 단자에 인가되어, 방전 제어 스위치(13)와 충전 제어 스위치(15)가 온으로 전환된다.

이에 의해, 전지 마이너스 단자(4)와 외부 마이너스 단자(17) 사이가 접속되게 되며, 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이의 전압이 약 0(제로)V로 되어, 제어용 IC(7)는 통상의 상태로 복귀할 수 있다.

본 발명에 따른 제15 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(340)의 약시적인 회로도를 도 16에 도시하고 있다. 또한, 이 제15 실시예는, 상기 제14 실시예에 저항기(203)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제14 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제14 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제15 실시예에서는, 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)와 저항기(201)가 저항기(203)를 통해 외부 플러스 단자(5)에 접속되어 있다. 이와 같이, 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)와 외부 플러스 단자(5) 사이에, 저항기(203)를 접속시킴으로써, 해당 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에, 예를 들면, 우발적인 정전기 등이 인가된 경우에도, 상기 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)를 해당 정전기 등의 인가에 의한 부품 파괴로부터 보호할 수 있다.

본 발명에 따른 제16 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(350)의 약시적인 회로도를 도 17에 도시하고 있다. 또한, 이 제16 실시예는, 상기 제13 실시예와 제15 실시예를 조합한 회로 구성으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제16 실시예에서는, 저항기(101)와 전압 평활기(컨덴서)(202)는, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 접속된 이상하게 낮은 저항값을 갖는 저항체, 예를 들면, 체인 등이 접속된 상태(즉, 쇼트 상태)로부터 개방된 상태로 전환되었을 때, 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)를 온 상태로 전환하지 않도록 동작한다.

즉, 상술한 제13 실시예와 제15 실시예의 회로 동작을 얻을 수 있기 때문에, 예를 들면, 실제의 제품으로 하는 경우에 있어서, 최적의 회로 구성의 하나이다. 요약하면, 본 발명의 배터리 팩에서는, 이들 실시예의 몇 개를 적절하게 조합한 회로 구성으로 해도 된다.

본 발명에 따른 제17 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(360)의 약시적인 회로도를 도 18에 도시하고 있다. 또한, 이 제17 실시예는, 상기 제16 실시예의 과전류 차단 해제 스위치(221)를 삭제하고, 다이오드(215, 225)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제16 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제16 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제17 실시예에서는, 과전류 차단 해제 스위치(211)인 P채널 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드가, 다이오드(215, 225)의 애노드에 접속되며, 해당 다이오드(215)의 캐소드는, 방전 스위치 신호 접속부(72)에 접속되고, 상기 다이오드(225)의 캐소드는 충전 스위치 신호 접속부(223)에 접속되어 있다.

즉, 과전류 차단 해제 스위치(211)가 다이오드(215)를 통해 방전 스위치 신호 접속부(72)에 접속됨과 함께, 다이오드(225)를 통해 충전 스위치 신호 접속부(223)에 접속되어 있다. 여기서, 다이오드(215, 225)는, 충전 제어 스위치(15)의 게이트 단자의 전압이 방전 제어 스위치(13)의 게이트 단자에 인가되지 않도록 하기 위해 사용하는 것이다.

이 때문에, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 전압이 인가되었을 때는, 최초의 일정 시간만, 과전류 차단 해제 스위치(211)가 온으로 전환되고, 외부 플러스 단자(5)의 전압이 다이오드(215)를 통해 방전 제어 스위치(13)의 게이트 단자에 인가되어, 방전 제어 스위치(13)가 온으로 전환됨과 함께, 다이오드(225)를 통해 충전 제어 스위치(15)의 게이트 단자에 인가되어, 충전 제어 스위치(15)가 온으로 전환된다.

이에 의해, 전지 마이너스 단자(4)와 외부 마이너스 단자(17) 사이가 접속되며, 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이의 전압이 약 0(제로)V로 되어, 제어용 IC(7)는 통상의 상태로 복귀할 수 있다.

본 발명에 따른 제18 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(370)의 약시적인 회로도를 도 19에 도시하고 있다. 또한, 이 제18 실시예는, 상기 제16 실시예의 과전류 차단 해제 스위치(221)와 저항기(212, 222)를 삭제하고, 방전 제어 스위치(91)와 다이오드(92)와 저항기(94)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제16 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제16 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제18 실시예에서는, 과전류 차단 해제 스위치(211)인 P채널 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드가, 방전 제어 스위치(91)의 게이트 단자와 저항기(94)에 접속되고, 해당 저항기(94)의 타단측은, 상기 방전 제어 스위치(91)의 소스 단자와 다이오드(92)의 애노드와 저항체(11)와 방전 제어 스위치(13)의 소스 단자와 다이오드(12)의 애노드에 접속되어 있다.

한편, 다이오드(92)의 캐소드는, 방전 제어 스위치(91)의 드레인 단자와 방전 제어 스위치(13)의 드레인 단자와 다이오드(12)의 캐소드와 충전 제어 스위치(15)의 드레인 단자와 다이오드(14)의 캐소드에 접속되어 있다.

여기서, 제어용 IC(7)는, 과전류 차단 상태인 경우, 충전 제어 스위치(15)를 온 상태로 유지하는 기능을 갖는 것으로 가정하여 설명한다.

외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에, 예를 들면, 충전기 등이 접속되어 전압이 인가된 경우에는, 최초의 일정 시간만, 과전류 차단 해제 스위치(211)가 온으로 전환되기 때문에, 외부 플러스 단자(5)의 전압이 방전 제어 스위치(91)의 게이트 단자에 인가되어, 방전 제어 스위치(91)가 온으로 전환된다.

한편, 저항기(94)는, 과전류 차단 해제 스위치(211)가 오프 상태일 때, 방전 제어 스위치(91)의 게이트 단자 전압을 0(제로)V로 유지하는 작용을 갖는다.

본 발명에 따른 제19 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(380)의 약시적인 회로도를 도 20에 도시하고 있다. 또한, 이 제19 실시예는, 상기 제9 실시예의 다이오드(125, 130)를 삭제하고, 과전류 차단 해제 스위치(221)와 저항기(212)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제9 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제9 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제19 실시예에서는, 과전류 차단 해제 스위치(211)인 P채널 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드가, 과전류 차단 복귀용 스위치(121)의 게이트 단자와 저항기(123)에 접속되고, 과전류 차단 해제 스위치(221)인 P채널 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 다이오드의 애노드가, 과전류 차단 복귀용 스위치(126)의 게이트 단자와 저항기(128)에 접속되어 있다.

또한, 제어용 IC(7)로부터 방전 스위치 접속 신호(61)가, 저항기(212)를 통해 방전 제어 스위치(13)의 게이트 단자에 입력되어 있다.

이러한 회로 구성으로 함으로써, 제어용 IC(7)가 과전류 차단 상태인 경우에, 충전 제어 스위치(15)를 오프 상태로 유지하는 기능을 갖는 경우에도, 과전류 차단을 복귀시킬 수 있게 된다.

외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에, 예를 들면, 충전기 등이 접속되어 전압이 인가되었을 때는, 최초의 일정 시간만, 과전류 차단 해제 스위치(211, 221)가 온으로 전환되며, 외부 플러스 단자(5)의 전압이 과전류 차단 복귀용 스위치(121, 126)의 게이트 단자에 인가되어, 해당 과전류 차단 복귀용 스위치(121, 126)가 온으로 전환된다.

이에 의해, 전지 마이너스 단자(4)와 외부 마이너스 단자(17) 사이가 접속되게 되며, 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이의 전압이 약 0(제로)V로 되어, 제어용 IC(7)를 통상의 상태로 복귀시킬 수 있다.

본 발명에 따른 제20 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(390)의 약시적인 회로도를 도 21에 도시하고 있다. 또한, 이 제20 실시예는, 상기 제12 실시예의 과전류 차단 해제 스위치(211)와 저항기(201)를 삭제하고, 과전류 차단 해제 스위치(트랜지스터)(207)와 저항기(205)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는, 상기 제1 실시예 및 제12 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제12 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제21 실시예에서는, 외부 마이너스 단자(17)가 직렬로 접속된 미분 연산기(41)와 저항기(205)를 통해 과전류 차단 해제 스위치(트랜지스터)(207)의 베이스단자에 접속되어 있다. 이 과전류 차단 해제 스위치(207)로서는, 예를 들면, PNP 접합의 트랜지스터 등을 사용할 수 있다.

한편, 과전류 차단 해제 스위치(207)의 에미터 단자는, 외부 플러스 단자(5)에 접속되어 있고, 해당 과전류 차단 해제 스위치(207)의 콜렉터 단자는, 방전 스위치 신호 접속부(72)를 통해 방전 제어 스위치(13)(전계 효과 트랜지스터)의 게이트 단자와 저항기(212)에 접속된 것이다.

본 발명에 따른 제21 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(400)의 약시적인 회로도를 도 22에 도시하고 있다. 또한, 이 제21 실시예는, 상기 제20 실시예에 저항기(201)와 전압 평활기(컨덴서)(202)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제20 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제20 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제21 실시예에서는, 전압 평활기(컨덴서)(202)를 외부 마이너스 단자(17)에 접속하고, 그 타단측을 저항기(201)와 과전류 차단 해제 스위치(207)의 에미터 단자에 접속시키고 있으며, 해당 저항기(201)는 미분 연산기(41)와 저항기(205)에 접속되어 있다.

이와 같이, 저항기(201)와 전압 평활기(컨덴서)(202)를 추가함으로써, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 접속된 이상하게 낮은 저항값을 갖는 저항체, 예를 들면, 금속선 또는 체인 등이 접속된 상태(즉, 쇼트 상태)로부터 개방된 상태로 전환되었을 때, 과전류 차단 해제 스위치(207)를 온 상태로 전환하지 않도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 제22 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(410)의 약시적인 회로도를 도 23에 도시하고 있다. 또한, 이 제22 실시예는, 상기 제16 실시예의 과전류 차단 해제 스위치(211, 221) 대신에, 과전류 차단 해제 스위치(207, 208)로 한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제16 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제16 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제22 실시예에서는, 외부 플러스 단자(5)가 저항기(203)를 통해 과전류 차단 해제 스위치(207, 208)의 에미터 단자와 저항기(201)와 전압 평활기(컨덴서)(202)에 접속되어 있다.

과전류 차단 해제 스위치(207, 208)의 베이스 단자는 저항기(205)에 접속되어 있고, 해당 과전류 차단 해제 스위치(207)의 콜렉터 단자는, 방전 스위치 신호 접속부(72)를 통해 방전 제어 스위치(13)(전계 효과 트랜지스터)의 게이트 단자와 저항기(212)에 접속되고, 상기 과전류 차단 해제 스위치(208)의 콜렉터 단자는, 충전 스위치 신호 접속부(223)를 통해 충전 제어 스위치(15)(전계 효과 트랜지스터)의 게이트 단자와 저항기(222)에 접속된 것이다.

본 발명에 따른 제23 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(420)의 약시적인 회로도를 도 24에 도시하고 있다. 또한, 이 제23 실시예는, 상기 제12 실시예에서의 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17)와의 접속을 교체한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제23 실시예에서는, 제12 실시예의 배터리 팩의 회로도의 도 13과 비교하여, 방전 제어 스위치(13)와 충전 제어 스위치(15)가 외부 플러스 단자(5)측에 접속되어 있다.

과전류 차단 해제 스위치(전계 효과 트랜지스터)(211)는 N채널 전계 효과 트랜지스터이다. 방전 제어 스위치(12)는 P채널 전계 효과 트랜지스터이다. 과전류 차단 해제 스위치(전계 효과 트랜지스터)(211)의 소스 단자는 외부 마이너스 단자(17)에 접속되어 있다. 과전류 차단 해제 스위치(전계 효과 트랜지스터)(211)의 드레인 단자는 방전 제어 스위치(12)의 게이트 단자에 접속되어 있다.

본 발명에 따른 제24 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(430)의 약시적인 회로도를 도 25에 도시하고 있다. 또한, 이 제24 실시예는, 상기 제23 실시예의 과전류 차단 해제 스위치(전계 효과 트랜지스터)(211)를 과전류 차단 해제 스위치(트랜지스터)(208)로 대체한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제24 실시예에서는, 상기 제23 실시예의 배터리 팩의 회로도의 도 28과 비교하여, 과전류 차단 해제 스위치(전계 효과 트랜지스터)(211) 대신에 과전류 차단 해제 스위치(트랜지스터)(208)가 배치되어 있다.

과전류 차단 해제 스위치(트랜지스터)(208)는 NPN 접합의 트랜지스터이다.과전류 차단 해제 스위치(트랜지스터)(208)의 에미터 단자에, 외부 마이너스 단자(17)가 접속되고, 과전류 차단 해제 스위치(트랜지스터)(208)의 베이스 단자에 저항기(205)와 미분 연산기(컨덴서)(41)가 직렬로 접속되어 있다.

또한, 미분 연산기(컨덴서)(41)는 외부 플러스 단자(5)에 접속되어 있고, 과전류 차단 해제(트랜지스터) 스위치(208)의 콜렉터 단자에 방전 제어 스위치(13)(전계 효과 트랜지스터)의 게이트 단자가 접속되어 있다.

본 발명에 따른 제25 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(440)의 약시적인 회로도를 도 26에 도시하고 있다. 또한, 이 제25 실시예는, 상기 제12 실시예의 과전류 차단 해제 스위치(211)와 저항기(201)와 미분 연산기(41)를 삭제하고, 인덕터(251)와 컨덴서 A(252)와 컨덴서 B(254)와 컨덴서(258)와 다이오드(255)를 추가한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제12 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제12 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제26 실시예에서는, 인덕터(251)를 외부 플러스 단자(5)에 접속하고, 그 타단측을 접속부(253)를 통해 컨덴서 A(252)와 컨덴서 B(254)에 접속시키며, 해당 컨덴서 A(252)의 타단측은 외부 마이너스 단자(17)에 접속되어 있다.

한편, 컨덴서 B(254)의 타단측에는, 다이오드(255)의 애노드측이 접속되어 있고, 해당 다이오드(255)의 캐소드측은, 방전 스위치 신호 접속부(72)를 통해 저항기(212)와 컨덴서(258)와 방전 제어 스위치(13)의 게이트 단자에 접속되며, 해당 컨덴서(258)의 타단측은, 해당 방전 제어 스위치(13)의 소스 단자와 다이오드(12)의 애노드와 저항체(11)에 접속되어 있다.

외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 전압이 인가된 경우에는, 최초의 일정 시간만, 컨덴서 A(252)와 인덕터(251)에 전류가 흐르지만, 컨덴서 A(252)의 전압이 상승하여, 해당 컨덴서 A(252)의 전압이 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이의 전압에 가깝게 되면, 컨덴서 A(252)에 의해 전류가 차단된다.

이에 의해, 인덕터(251)에 약 2V 이상의 전압이 발생하고, 외부 마이너스 단자(17)와 접속부(253) 사이의 전압이 약 6V 이상으로 되며, 방전 제어 스위치(13)의 소스 단자와 게이트 단자 사이 전압이 약 2V 이상으로 되어, 방전 제어 스위치(13)가 온으로 전환된다.

이에 의해, 전지 마이너스 단자(4)와 외부 마이너스 단자(17) 사이가 접속되며, 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이의 전압이 약 0(제로)V로 되어, 제어용 IC(7)를 통상의 상태로 복귀시킬 수 있다.

여기서, 인덕터(251)는 약 1mH∼50mH인 것이 바람직하고, 컨덴서(252)와 컨덴서(254)는 약 1uF∼1000uF인 것이 바람직하다. 한편, 컨덴서(258)는 약 0.001uF∼10uF인 것이 바람직하고, 저항기(212)는 10㏀∼500㏀이 바람직하다.

본 발명에 따른 제26 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(450)의 약시적인 회로도를 도 27에 도시하고 있다. 또한, 이 제26 실시예는, 상기 제25 실시예에서의 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17)와의 접속을 교체한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예 및 제25 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예 및 제25 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제26 실시예에서는, 제25 실시예의 배터리 팩의 회로도의 도 26과 비교하여, 방전 제어 스위치(전계 효과 트랜지스터)(13)가 전지 플러스 단자측에 배치되어 있다. 그에 의해, 과전류 차단 해제를 위한 회로 부분도 다르다.

인덕터(251)와 컨덴서 A(252)를 직렬 접속하고, 컨덴서 A(252)를 외부 플러스 단자(5)에 접속하며, 인덕터(251)를 외부 마이너스 단자(17)에 접속하고, 인덕터(251)와 컨덴서 A(252)의 접속부(253)를 컨덴서 B(254)에 접속하며, 컨덴서 B(254)와 다이오드(255)를 직렬 접속하고, 컨덴서 B(254)를 다이오드(255)의 캐소드에 접속하며, 다이오드(255)의 애노드를 방전 제어 스위치(13)의 스위치 제어용 단자에 접속한다.

외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 전압이 인가된 경우에는, 최초의 일정 시간만, 컨덴서 A(252)와 인덕터(251)에 전류가 흐르지만, 컨덴서 A(252)의 전압이 상승하여, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이의 전압에 가깝게 되면, 컨덴서 A(252)에 의해 전류가 차단되어, 인덕터(251)에 약 2V의 전압이 발생하고, 외부 마이너스 단자와 접속부(253) 사이의 전압이 약 -2V 이하로 되며, 그 전압이 컨덴서 B(254)와 다이오드(255)를 통해, 방전 제어 스위치(13)의 소스 단자와 게이트 단자 사이 전압이 약 -2V 이하로 되어, 방전 제어 스위치(13)가 온으로 전환된다.

이에 의해, 전지 플러스 단자(3)와 외부 플러스 단자(5) 사이가 접속되게 되며, 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이의 전압이 약 0(제로)V로 되어, 제어용 IC(7)를 통상의 상태로 복귀시킬 수 있다.

본 발명에 따른 제27 실시예의 배터리 팩의 보호 회로(460)의 약시적인 회로도를 도 28에 도시하고 있다. 또한, 이 제27 실시예는, 상기 제17 실시예와 제25 실시예를 조합한 것으로, 그 밖의 구성에 대해서는 상기 제1 실시예, 제17 실시예 및 제25 실시예와 동일하기 때문에, 상기 제1 실시예, 제17 실시예 및 제25 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 붙여 설명하고, 설명이 중복되기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.

이 제27 실시예에서는, 인덕터(251)와 컨덴서 A(252)와의 접속부(253)에 컨덴서 B(254, 256)가 접속되어 있고, 해당 컨덴서 B(256)의 타단측은, 다이오드(257)의 애노드에 접속되며, 해당 다이오드(257)의 캐소드는, 충전 스위치 신호 접속부(223)를 통해 충전 제어 스위치(15)의 게이트 단자와 저항기(222)와 컨덴서(259)에 접속되고, 해당 컨덴서(259)의 타단측은 외부 마이너스 단자(17)에 접속되어 있다.

이 제27 실시예에서는, 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에, 예를 들면, 충전기 등을 접속한 경우에, 방전 제어 스위치(13)와 충전 제어 스위치(15)가 일정한 시간 온 상태로 되도록 동작한다.

이 회로는, 제어용 IC(7)가, 과전류 차단 상태에서, 충전 제어 단자(261)의전압을 약 0(제로)V로 유지하는 기능을 갖는 경우에 대해 유효하고, 외부 마이너스 단자(17)와 외부 플러스 단자(5) 사이에 전압이 인가되었을 때, 최초의 일정 시간만, 방전 제어 스위치(13)와 충전 제어 스위치(15)가 온으로 전환되며, 전지 마이너스 단자(4)와 외부 마이너스 단자(17) 사이가 접속되고, 제어용 IC(7)의 음전극측 전원 단자(10)와 과전류 전압 검출 단자(또는 전압 공급 단자)(23) 사이의 전압이 약 0(제로)V로 되어, 제어용 IC(7)를 통상의 상태로 복귀시킬 수 있다.

요약하면, 본 발명에 따른 실시예에서 설명한 어느 하나의 구체예 또는 그 조합을 이용함으로써, 배터리 팩의 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이를 쇼트시킨 경우에 방전을 차단하여, 상기 쇼트 등이 해제되었다고 해도, 상기 외부 플러스 단자(5)와 외부 마이너스 단자(17) 사이에, 충전기 등의 소요의 전압이 접속(인가)될 때까지는, 상기 방전을 차단을 계속해서 유지할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 모두 전지 셀(1)이 1개인 경우에 대하여 설명하였지만, 2개 이상의 전지 셀(1)을 직렬 또는 병렬로 접속시켜도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전을 차단하는 차단 유지 수단을 설치하고, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자 사이에 소정 전압이 인가됨으로써 상기 차단 유지 수단의 차단을 해제하는 해제 수단을 설치함으로써, 배터리 팩의 외부 단자에, 쇼트 상태와 절단이 단속적으로 반복된 경우에도, 최초의 쇼트 상태로 방전의 차단이 유지되기 때문에, 해당 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 할 수 있어, 안전성을 향상시킬 수 있기 때문에, 그 기계적인 구조를 간단하게 해도 안전하게 할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명에 따르면, 보호 회로에는, 전지 셀 양전극 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 접속된 1㏀ 이상의 저항 블록으로 이루어지는 차단 유지 수단을 배치하고, 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자 사이에 전압의 검출기를 배치하며, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전을 차단시킴과 함께, 상기 차단 유지 수단에 의해 방전의 차단을 계속해서 유지하고, 상기 배터리 팩의 외부로부터 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자 사이에 소정 전압이 인가된 것을 상기 검출기로 검출하며, 상기 차단 유지 수단에 의한 방전의 차단을 해제하여 방전을 복귀시키는 구성으로 함으로써, 배터리 팩의 외부 단자에, 쇼트 상태와 절단이 단속적으로 반복된 경우에도, 최초의 쇼트 상태로 방전의 차단이 유지되기 때문에, 체인 쇼트 등이 발생한 경우에도, 상기 배터리 팩의 1차 전지 또는 2차 전지가 고장나지 않도록 할 수 있어, 안전성을 향상시킬 수 있기 때문에, 그 기계적인 구조를 간단히 해도 안전하게 할 수 있다고 하는 우수한 효과를 발휘한다.

Claims

적어도 전지 셀과, 과전류의 방전을 차단하는 보호 회로를 구비한 배터리 팩에 있어서,

상기 배터리 팩의 외부 플러스 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전 차단 후, 그 방전 차단 상태를 유지하기 위한 차단 유지 수단과,

상기 배터리 팩의 상기 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이에 소정 전압이 인가됨으로써 상기 차단 유지 수단의 차단을 해제하는 해제 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 차단 유지 수단은,

상기 배터리 팩 내의 전지 셀 양전극 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이에 접속시킨 1㏀ 이상의 저항 블록인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 해제 수단은,

외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이에 배치되며, 이들 단자 사이에 소정 전압이 인가된 것을 검출하는 검출기인 것을 특징으로 하는 배터리팩.
적어도 전지 셀과, 과전류의 방전을 차단하는 보호 회로를 구비한 배터리 팩에 있어서,

상기 보호 회로는,

전지 셀 양전극 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 접속된 1㏀ 이상의 저항 블록으로 이루어지는 차단 유지 수단과,

상기 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이에 전압을 검출하는 검출기를 포함하고,

상기 배터리 팩의 상기 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이를 쇼트 내지 저저항이 접속되는 것에 의한 이상 방전을 차단시킴과 함께, 상기 차단 유지 수단에 의해 그 방전 차단을 계속해서 유지하고,

상기 배터리 팩의 상기 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이에 소정 전압이 인가된 것을 상기 검출기로 검출하면, 상기 방전 차단을 해제하여 방전을 복귀시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제3항에 있어서,

상기 검출기는, 충전기 검출기, 전압 검출기, 전압 변화 검출기, 교류 저항 검출기 및 전압 강하기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제3항에 있어서,

상기 검출기는 미분 연산기 또는 단안정 연산기가 접속되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 차단 유지 수단에 의한 상기 방전 차단은, 상기 전지 셀 음전극 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이에 접속된 방전 제어 스위치에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 차단 유지 수단에 의한 상기 방전의 차단은, 상기 전지 셀 양전극 단자와 상기 외부 플러스 단자와의 사이에 접속된 방전 제어 스위치에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제7항 또는 제8항에 있어서,

상기 방전 제어 스위치는 기계적 스위치, 트랜지스터 및 전계 효과 트랜지스터 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이에는, 컨덴서 또는 전압 평활기가 접속되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

상기 외부 플러스 단자와 상기 외부 마이너스 단자 사이에 컨덴서 또는 전압 평활기를 접속하고,

상기 방전 제어 스위치가 상기 배터리 마이너스 단자에 접속되어 있는 회로 구성인 경우, 상기 외부 마이너스 단자와 상기 보호 회로에서의 제어 IC의 과전류 차단 복귀를 위한 전압 공급 단자 또는 과전류 전압 검출 단자와의 사이를 저항기로 접속하거나, 또는 상기 방전 제어 스위치가 상기 배터리 플러스 단자에 접속되어 있는 회로 구성인 경우, 상기 외부 플러스 단자와 상기 보호 회로에서의 제어 IC의 과전류 차단 복귀를 위한 전압 공급 단자 또는 과전류 전압 검출 단자와의 사이를 저항기로 접속하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, P채널 전계 효과 트랜지스터, 저항기 및 컨덴서를 설치하고,

상기 P채널 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자를 접속하고,

상기 P채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 상기 외부 플러스 단자와의 사이를 접속하고,

상기 P채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 게이트 단자와의 사이에 저항기를 병렬로 접속하고,

상기 P채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자와 외부 마이너스 단자와의 사이에 컨덴서를 접속하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, PNP 접합의 트랜지스터, 저항기 및 컨덴서를 설치하고,

상기 트랜지스터의 콜렉터 단자와 상기 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자를 접속하고,

상기 트랜지스터의 에미터 단자와 상기 외부 플러스 단자와의 사이를 접속하고,

상기 트랜지스터의 베이스 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이에 0Ω 이상의 저항기와 컨덴서를 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, N채널 전계 효과 트랜지스터, 저항기 및 컨덴서를 설치하고,

상기 N채널 전계 효과 트랜지스터의 드레인 단자와 상기 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자를 접속하며,

상기 N채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이를 접속하고,

상기 N채널 전계 효과 트랜지스터의 소스 단자와 베이스 단자와의 사이에 저항기를 병렬로 접속하며,

상기 N채널 전계 효과 트랜지스터의 게이트 단자와 상기 외부 플러스 단자와의 사이에 컨덴서를 접속하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, NPN 접합의 트랜지스터, 저항기 및 컨덴서를 설치하고,

상기 트랜지스터의 콜렉터 단자와 상기 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자를 접속하며,

상기 트랜지스터의 에미터 단자와 상기 외부 마이너스 단자와의 사이를 접속하고,

상기 트랜지스터의 베이스 단자와 상기 외부 플러스 단자와의 사이를 0Ω 이상의 저항기와 컨덴서를 직렬로 접속한 블록을 접속하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, 인덕터, 제1 컨덴서, 제2컨덴서 및 다이오드를 설치하고,

상기 인덕터와 상기 제1 컨덴서를 직렬 접속하며,

상기 인덕터의 타단을 상기 외부 플러스 단자에 접속하고,

상기 제1 컨덴서의 타단을 상기 외부 마이너스 단자에 접속하며,

상기 인덕터와 상기 제1 컨덴서와의 접속부에 상기 제2 컨덴서를 접속하고,

상기 제2 컨덴서의 타단과 상기 다이오드의 애노드를 직렬 접속하며,

상기 다이오드의 캐소드를 상기 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자에 접속하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제1항에 있어서,

과전류의 방전 차단을 해제하는 해제 수단으로서, 인덕터, 제1 컨덴서, 제2 컨덴서 및 다이오드를 설치하고,

상기 인덕터와 상기 제1 컨덴서를 직렬 접속하며,

상기 제1 컨덴서의 타단을 상기 외부 플러스 단자에 접속하고,

상기 인덕터의 타단을 상기 외부 마이너스 단자에 접속하며,

상기 인덕터와 상기 제1 컨덴서와의 접속부에 상기 제2 컨덴서를 접속하고,

상기 제2 컨덴서의 타단과 상기 다이오드의 캐소드를 직렬 접속하며,

상기 다이오드의 애노드를 상기 방전 제어 스위치의 스위치 제어용 단자에 접속하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.