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KR20170003565A - Battery pack, battery system, and discharging method - Google Patents

Battery pack, battery system, and discharging method Download PDF

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KR20170003565A
KR20170003565A KR1020167031339A KR20167031339A KR20170003565A KR 20170003565 A KR20170003565 A KR 20170003565A KR 1020167031339 A KR1020167031339 A KR 1020167031339A KR 20167031339 A KR20167031339 A KR 20167031339A KR 20170003565 A KR20170003565 A KR 20170003565A
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KR
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secondary battery
protection circuit
battery
main circuit
detecting
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Korean (ko)
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유지 후루우찌
토시아키 아라키
Original Assignee
데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

배터리 팩의 내부 전류를 적절하게 방출함과 함께 메인터넌스성(maintainability)을 개선한다. 배터리 시스템은, 리튬 이온 배터리(16)와, 리튬 이온 배터리(16)와 직렬로 접속되고, 전원 공급로가 되는 주회로와, 리튬 이온 배터리(16)와 병렬로 접속되고, 소정의 조건에서 내부 전력을 소비하는 제2 보호 회로(62)와, 리튬 이온 배터리(16)와 주회로를 차단함과 함께, 리튬 이온 배터리(16)와 제2 보호 회로(62)를 접속하는 전환 수단을 갖는 복수의 배터리 팩(200)과, 각 배터리 팩(200)의 주회로 및 제2 보호 회로와 각각 접속되고, 각 배터리 팩(200)으로부터의 입출력을 제어하는 제2 IC(18)를 구비하고, 제2 IC(18)는 배터리 팩(200)의 어느 하나의 보호 회로로부터 출력 전류 또는 전압을 검출했을 때, 배터리 팩의 이상을 통지한다.Thereby appropriately discharging the internal current of the battery pack and improving the maintainability. The battery system includes a lithium ion battery 16, a main circuit connected in series with the lithium ion battery 16 and serving as a power supply path, and a main circuit connected in parallel with the lithium ion battery 16, A second protection circuit 62 for consuming electric power and a switching means for switching the lithium ion battery 16 and the main circuit and for connecting the lithium ion battery 16 and the second protection circuit 62 And a second IC 18 connected to the main circuit and the second protection circuit of each battery pack 200 and controlling input and output from the respective battery packs 200, 2 IC 18 notifies an abnormality of the battery pack when an output current or voltage is detected from any one protection circuit of the battery pack 200. [

Figure P1020167031339
Figure P1020167031339

Description

배터리 팩, 배터리 시스템 및 방전 방법{BATTERY PACK, BATTERY SYSTEM, AND DISCHARGING METHOD}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a battery pack, a battery system,

본 발명은, 배터리 팩 및 복수의 배터리 팩을 포함하는 배터리 시스템에 관한 것으로, 특히 배터리 팩 내부로부터 잉여적인 전류의 방출을 적절하게 행하는 것이 가능한 배터리 팩, 배터리 시스템 및 방전 방법에 관한 것이다. 본 출원은 일본에서 2014년 5월 13일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원 제2014-099714호를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이들 출원은 참조됨으로써, 본 출원에 원용된다.The present invention relates to a battery system including a battery pack and a plurality of battery packs. More particularly, the present invention relates to a battery pack, a battery system, and a discharging method capable of adequately discharging surplus current from the inside of the battery pack. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-099714, filed May 13, 2014, which is incorporated herein by reference in its entirety.

충전하여 반복 이용할 수 있는 이차 전지의 대부분은, 배터리 팩으로 가공되어 유저에게 제공된다. 특히 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 이차 전지에 있어서는, 유저 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위하여, 일반적으로 과충전 보호, 과방전 보호 등의 몇 개의 보호 회로를 배터리 팩에 내장하고, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.Most of the secondary batteries that can be charged and used repeatedly are processed into battery packs and provided to the user. Particularly, in a lithium ion secondary battery having a high weight energy density, in order to secure the safety of users and electronic equipment, several protection circuits such as overcharge protection and over discharge protection are generally incorporated in the battery pack, It has a function to block the output of the pack.

이러한 종류의 보호 소자에는, 배터리 팩에 내장된 FET(Field Effect Transistor) 스위치를 사용하여 출력의 온/오프(ON/OFF)를 행함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 행하는 것이 있다. 그러나, 어떠한 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 낙뢰 서지 등이 인가되어 순간적인 대전류가 흐른 경우, 혹은 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 이상하게 저하되거나, 반대로 과대한 이상 전압을 출력한 경우에도, 배터리 팩이나 전자 기기는 발화 등의 사고로부터 보호되어야 한다. 따라서, 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에 있어서도, 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위하여, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 퓨즈 소자를 포함하는 보호 소자가 사용되고 있다.This type of protection device has an effect of performing on / off (ON / OFF) of output by using a FET (Field Effect Transistor) switch incorporated in the battery pack to perform overcharge protection or over discharge protection operation of the battery pack . However, when the FET switch is short-circuited for some reason, an instantaneous large current flows due to a lightning surge or the like, or an output voltage abnormally decreases due to the life of the battery cell, or an excessive abnormal voltage is output , Battery packs or electronic devices must be protected from accidents such as ignition. Therefore, in order to safely shut off the output of the battery cell even in such an assumed abnormal state, a protection element including a fuse element having a function of cutting off the current path by an external signal is used.

이러한 리튬 이온 이차 전지 등에 적합한 보호 회로의 보호 소자로서는, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 전류 경로 상의 제1 전극, 발열체에 연결되는 도체층, 제2 전극 사이에 걸쳐 가용 도체를 접속하여 전류 경로의 일부를 이루고, 이 전류 경로 상의 가용 도체를, 과전류에 의한 자기 발열, 혹은 보호 소자 내부에 설치한 발열체에 의해 용단되는 것이 있다. 이러한 보호 소자에서는, 용융된 액체상의 가용 도체를 발열체에 연결되는 도체층 상에 모음으로써 전류 경로를 차단한다.As a protective element of a protection circuit suitable for such a lithium ion secondary battery, as described in Patent Document 1, a usable conductor is connected between a first electrode on a current path, a conductor layer connected to a heating element, and a second electrode, And the usable conductor on the current path is fused by the self-heating by the overcurrent or by the heating element provided inside the protective element. In such a protection device, the current path is blocked by collecting the soluble conductor in the molten liquid on the conductor layer connected to the heating element.

또한, LED 조명 장치에 있어서는, 직렬 접속된 LED(Light Emitting Diode) 소자의 각각에 단락 소자를 병렬로 접속하고, LED의 이상 시에 소정의 전압으로 단락 소자가 단락되어 정상적인 LED를 발광시키는 구성이 제안되고 있다(특허문헌 2). 특허문헌 2에 기재된 단락 소자는, 소정 막 두께의 절연 장벽층을 금속 사이에 두고 구성된 소자를 복수개 직렬로 접속시키고 있다.In the LED lighting apparatus, a short-circuit element is connected in parallel to each of the series-connected LED (Light Emitting Diode) elements, and a short-circuit element is short-circuited at a predetermined voltage in the event of an LED failure, (Patent Document 2). In the short-circuit element described in Patent Document 2, a plurality of elements constituted by placing an insulating barrier layer having a predetermined film thickness between the metals are connected in series.

일본 특허 공개 제2005-206220호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-206220 일본 특허 공개 제2007-012381호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-012381

근년, 배터리와 모터를 사용한 EV(Electric Vehicle)나 HEV(Hybrid Electric Vehicle)가 급속하게 보급되고 있다. HEV나 EV의 동력원으로서는, 에너지 밀도와 출력 특성으로부터 리튬 이온 이차 전지가 사용되어 오고 있다. 자동차 용도에서는, 고전압, 대전류가 필요해진다. 이로 인해, 고전압, 대전류에 견딜 수 있는 전용 셀이 개발되고 있지만, 제조 비용 상의 문제로 인하여 많은 경우, 복수의 배터리 셀을 직렬, 병렬로 접속함으로써, 범용 셀을 사용하여 필요한 전압 전류를 확보하고 있다.In recent years, electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) using batteries and motors are rapidly spreading. Lithium ion secondary batteries have been used as energy sources for HEVs and EVs because of their energy density and output characteristics. In automotive applications, high voltage and large current are required. As a result, a dedicated cell capable of withstanding a high voltage and a large current has been developed. However, due to a problem of manufacturing cost, in many cases, a plurality of battery cells are connected in series and in parallel to secure a required voltage current by using a general-purpose cell .

또한, 복수의 배터리 셀을 직렬로 접속한 모듈을 배터리 팩으로 하고 이 배터리 팩을 복수 병렬 배치하여 배터리 시스템을 형성하고, 배터리 팩 단위로 부품 교환을 가능하게 함으로써, 메인터넌스성의 향상을 도모하고 있다.Further, a module in which a plurality of battery cells are connected in series is used as a battery pack, a plurality of battery packs are arranged in parallel to form a battery system, and components can be exchanged in units of battery packs, thereby improving the maintenance property.

그러나, 상술한 배터리 시스템에 있어서, 1개의 배터리 팩이 고장난 경우에 배터리 팩이 병렬 배치되어 있는 점에서, 출력 전압의 강하는 없기는 하지만 출력 전류는 저하되게 된다. 출력 전류의 저하에 의해 배터리의 고장을 검지할 수 있었다고 해도 어느 배터리 팩이 고장난 것인지 판별할 수 없어, 메인터넌스성의 향상을 저해하는 요인이 되어 있었다.However, in the above-described battery system, since the battery packs are arranged in parallel when one battery pack fails, the output current is lowered although there is no drop in the output voltage. Even if the failure of the battery can be detected due to the decrease in the output current, it is impossible to determine which battery pack has failed, which is a factor that hinders the improvement in the maintenance property.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하는 것이며, 배터리 팩의 보호 회로를 사용하여 배터리 팩의 이상을 통지함으로써 배터리 시스템의 안전을 확보함과 함께 메인터넌스성을 향상시키는 배터리 팩, 배터리 시스템 및 방전 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention solves the above-described problems and provides a battery pack, a battery system and a discharging method for securing the safety of a battery system by notifying an abnormality of the battery pack using a protection circuit of the battery pack and improving the maintenance property The purpose is to provide.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관한 배터리 팩은, 이차 전지와, 이차 전지와 직렬로 접속되고, 이차 전지의 충방전 경로가 되는 주회로와, 이차 전지와 병렬로 접속되고, 소정의 조건에서 이차 전지의 전력을 소비하는 보호 회로와, 소정의 조건에서, 이차 전지와 주회로를 차단함과 함께, 이차 전지와 보호 회로를 접속하는 전환 수단과, 보호 회로에 대한 출력 전류를 에러 신호로서 외부로 출력하는 에러 신호 출력 수단을 구비한 것이다.In order to solve the above problems, a battery pack according to the present invention is a battery pack comprising: a secondary battery; a main circuit connected in series with the secondary battery and serving as a charging / discharging path of the secondary battery; Switching means for disconnecting the secondary battery and the main circuit under predetermined conditions and for connecting the secondary battery and the protection circuit; and switching means for switching the output current for the protection circuit from an error signal And an error signal output means for outputting the error signal to the outside.

또한, 본 발명에 관한 배터리 시스템은, 이차 전지와, 이차 전지와 직렬로 접속되고, 전원 공급로가 되는 주회로와, 이차 전지와 병렬로 접속되고, 소정의 조건에서 내부 전력을 소비하는 보호 회로와, 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 이차 전지와 보호 회로를 접속하는 전환 수단을 갖는 복수의 배터리 팩과, 각 배터리 팩의 주회로 및 보호 회로와 각각 접속되고, 각 배터리 팩으로부터의 입출력을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 제어 수단은, 각 배터리 팩의 어느 하나의 보호 회로로부터 출력된 전류를 검출했을 때, 배터리 팩의 에러를 판단하는 것이다.A battery system according to the present invention is a battery system comprising: a main circuit connected in series with a secondary battery and serving as a power supply path; a protection circuit connected in parallel with the secondary battery and consuming internal power under predetermined conditions; A plurality of battery packs having switching means for interrupting the secondary battery and the main circuit and for connecting the secondary battery and the protection circuit, and a plurality of battery cells connected to the main circuit and the protection circuit of each battery pack, And control means for judging an error of the battery pack when detecting a current output from any one of the protection circuits of the battery packs.

또한, 본 발명에 관한 방전 방법은, 배터리 팩의 방전 방법이며, 이차 전지와 직렬로 접속되고 전원 공급로가 되는 주회로와 이차 전지를 차단하고, 이차 전지와 병렬로 접속되고 소정의 조건에서 내부 전력을 소비하는 보호 회로와 이차 전지를 접속하고, 보호 회로에 의해 내부 방전을 행함과 함께 보호 회로에 대한 출력 전류의 적어도 일부를 배터리 팩 외부로 에러 신호로서 출력하는 것이다.A discharging method according to the present invention is a discharging method of a battery pack, comprising: a main circuit which is connected in series with a secondary battery and which serves as a power supply path, and a secondary battery which are connected in parallel with the secondary battery, A secondary battery is connected to the protection circuit that consumes power, internal discharge is performed by the protection circuit, and at least a part of the output current to the protection circuit is output to the outside of the battery pack as an error signal.

본 발명에 따르면, 배터리 팩의 이상을 검출한 경우에 보호 회로로 전환함과 함께 배터리 팩의 보호 회로에 흐르는 전류를 에러 신호로서 출력할 수 있고, 이 에러 신호에 의해 배터리 팩 및 배터리 시스템의 에러를 통지함과 함께 에러 신호를 출력한 배터리 팩을 특정하는 것이 용이해져, 배터리 팩의 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, when an abnormality of the battery pack is detected, the protection circuit is switched to the protection circuit, and the current flowing in the protection circuit of the battery pack can be output as an error signal. By this error signal, And it is easy to specify the battery pack which outputs the error signal, and the maintenance of the battery pack can be improved.

도 1은 배터리 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 2는 배터리 팩의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 3은 배터리 팩의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 4는 전환 소자의 동작을 설명하는 회로도이다.
도 5는 배터리 팩의 동작을 설명하는 회로도이다.
도 6은 배터리 팩의 동작을 설명하는 회로도이다.
도 7은 배터리 팩의 동작을 설명하는 회로도이다.
1 is a block diagram illustrating a battery system.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a battery pack.
3 is a block diagram illustrating the configuration of a battery pack.
4 is a circuit diagram illustrating the operation of the switching element.
5 is a circuit diagram illustrating the operation of the battery pack.
6 is a circuit diagram illustrating the operation of the battery pack.
7 is a circuit diagram illustrating the operation of the battery pack.

이하, 본 발명이 적용된 배터리 팩, 배터리 시스템 및 방전 방법에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것이며, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 상이한 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.Hereinafter, a battery pack, a battery system and a discharging method to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. It is needless to say that the present invention is not limited to the following embodiments, but can be modified in various ways within the scope not departing from the gist of the present invention. Also, the drawings are schematic, and the ratios of the dimensions and the like may be different from those of the real world. The specific dimensions and the like should be judged based on the following description. Needless to say, the drawings also include portions having different dimensional relationships or ratios with each other.

[배터리 시스템][Battery system]

이하에서는, EV 등에 사용되는 리튬 이온 배터리의 모듈을 복수 병렬 배치한 배터리 시스템을 예로 들어 설명한다.Hereinafter, a battery system in which a plurality of modules of a lithium ion battery used in an EV or the like are arranged in parallel will be described as an example.

배터리 시스템(100)은, 도 1에 도시한 바와 같이 복수의 배터리 팩(200)과, 이들 배터리 팩(200)과 접속되어 각 배터리 팩(200)에 대한 충방전 등을 제어하는 컨트롤 유닛(300)과, 후술하는 에러 신호를 출력한 배터리 팩(200)을 나타내고 통지하는 통지부(400)로 구성되어 있다.1, the battery system 100 includes a plurality of battery packs 200 and a control unit 300 connected to these battery packs 200 for controlling charge and discharge of each battery pack 200 And a notification unit 400 for indicating and notifying the battery pack 200 that outputs an error signal to be described later.

각 배터리 팩(200)은, 상세를 후술하겠지만, 리튬 이온 배터리와 보호 회로를 모듈화한 것이며, 배터리 이상 시에 에러 신호를 컨트롤 유닛(300)에 출력함과 함께 내부 전류를 소비할 수 있도록 구성되어 있다.Each of the battery packs 200 is a module in which the lithium ion battery and the protection circuit are modularized. The battery pack 200 is configured to output an error signal to the control unit 300 in the event of a battery failure, have.

컨트롤 유닛(300)은 IC 회로 등에 의해 구성되고, 각 배터리 팩(200)에 대한 충전이나, 각 배터리 팩(200)으로부터의 급전을 제어하고, EV 내부의 예를 들어 모터나 각종 전장 부품에 전류를 공급하는 제어를 행한다. 또한, 컨트롤 유닛(300)은, 후술하는 배터리 팩(200)으로부터의 에러 신호에 기초하여, 에러 신호를 발한 배터리 팩(200)의 이상을 검지하고, 통지부(400)를 사용하여 배터리 팩(200)의 이상을 통지한다.The control unit 300 is constituted by an IC circuit or the like and controls the charging of each battery pack 200 and the power supply from each battery pack 200 so that the electric current Is performed. The control unit 300 detects an abnormality in the battery pack 200 that has issued an error signal based on an error signal from the battery pack 200 to be described later and controls the battery pack 200 200).

통지부(400)는 컨트롤 유닛(300)과 접속되고, 발광 수단이나 음향 수단을 포함하고, 배터리 팩(200)의 이상을 발광이나 음향에 의해 통지한다. 통지부(400)의 구체적인 구성에 대해서는, 후술하는 배터리 팩(200) 내부에 설치하는 통지 수단과 대략 동등하기 때문에, 설명은 생략한다.The notifying unit 400 is connected to the control unit 300 and includes light emitting means and acoustic means and notifies the abnormality of the battery pack 200 by light emission or sound. The specific configuration of the notifying unit 400 is substantially the same as that of the notifying means provided in the battery pack 200 described later, and thus the description thereof will be omitted.

[배터리 팩][Battery pack]

배터리 팩(200)은, 도 2에 도시한 바와 같이 입출력 단자인 마이너스 단자(11) 및 플러스 단자(12)와, 제1 FET(Field Effect Transistor)(13) 및 제2 FET(14)와, 제1 FET(13) 및 제2 FET(14)를 제어하는 제1 IC(Integrated Circuit)(15)와, 리튬 이온 배터리(16)와, 주회로와 보호 회로를 전환하는 전환 소자(17)와, 전환 소자(17)를 제어하는 제2 IC(18)와, 외부 출력 단자(19)와, LED(Light Emitting Diode)(20)와, 발열 저항체(21)를 갖고 있다.2, the battery pack 200 includes a negative terminal 11 and a positive terminal 12 which are input / output terminals, a first FET (Field Effect Transistor) 13 and a second FET 14, A first IC (Integrated Circuit) 15 for controlling the first FET 13 and the second FET 14, a lithium ion battery 16, a switching element 17 for switching between the main circuit and the protection circuit, A second IC 18 for controlling the switching element 17, an external output terminal 19, an LED (Light Emitting Diode) 20 and a heat generating resistor 21.

마이너스 단자(11) 및 플러스 단자(12)는 배터리 시스템(100)의 컨트롤 유닛(300)과 접속되고, 리튬 이온 배터리(16)에 대한 충방전을 행하는 주회로(제1 회로)를 형성한다. 또한, 마이너스 단자(11) 및 플러스 단자(12)는, 외부 출력 단자(19)와 함께 컨트롤 유닛(300)과 커넥터 등에 의해 접속되는 인터페이스가 된다.The negative terminal 11 and the positive terminal 12 are connected to the control unit 300 of the battery system 100 and form a main circuit (first circuit) for charging and discharging the lithium ion battery 16. [ The negative terminal 11 and the positive terminal 12 are an interface connected to the control unit 300 and a connector or the like together with the external output terminal 19.

제1 FET(13) 및 제2 FET(14)는, 주회로 상에 리튬 이온 배터리(16)와 직렬로 배치되어 있는 트랜지스터 소자이다. 제1 IC(15)는 제1 FET(13) 및 제2 FET(14)와 접속되어 있고, 제1 FET(13) 및 제2 FET(14)와 제1 IC(15)에 의해 제1 보호 회로를 형성한다.The first FET 13 and the second FET 14 are transistor elements arranged in series with the lithium ion battery 16 on the main circuit. The first IC 15 is connected to the first FET 13 and the second FET 14 and the first FET 13 and the second FET 14 and the first IC 15, Circuit.

제1 보호 회로는, 제1 IC(15)가 도시하지 않은 과열 검지 센서 등과 접속되고 배터리 팩(200)의 내부 온도가 소정값 이상인지의 여부를 판단하여, 소정값 이상이라고 판단한 경우에, 과열 상태에 있어 리튬 이온 배터리(16)를 보호하기 위하여, 제1 FET(13) 또는 제2 FET(14)를 구동하여 주회로를 차단하도록 되어 있다.The first protection circuit is connected to an overheat detection sensor or the like (not shown) of the first IC 15 and judges whether or not the internal temperature of the battery pack 200 is equal to or higher than a predetermined value. The first FET 13 or the second FET 14 is driven to block the main circuit in order to protect the lithium ion battery 16. [

또한, 제1 보호 회로는 제1 IC(15)가 도시하지 않은 전류 모니터 등과 접속되고 주회로의 전류값이 소정값 이상인지의 여부를 판단하여, 소정값 이상이라고 판단한 경우에, 과전류 상태에 있어 리튬 이온 배터리(16)를 보호하기 위하여, 제1 FET(13) 또는 제2 FET(14)를 구동하여 주회로를 차단하도록 되어 있다.In addition, the first protection circuit is connected to a current monitor or the like (not shown) of the first IC 15 and judges whether or not the current value of the main circuit is equal to or larger than a predetermined value. In order to protect the lithium ion battery 16, the first FET 13 or the second FET 14 is driven to block the main circuit.

리튬 이온 배터리(16)는 복수개의 셀을 다단식으로 직렬 배치하여 원하는 전압값이 되도록 구성되어 있다. 여기서, 리튬 이온 배터리(16)는 납산 배터리나 니켈수소 배터리와 비교하여 에너지 밀도가 높고 기전력도 높기 때문에, EV 등에 사용하는 데 있어서 적합하다.The lithium ion battery 16 is configured to have a desired voltage value by serially arranging a plurality of cells in a multistage manner. Here, since the lithium ion battery 16 has a higher energy density and higher electromotive force than a lead-acid battery or a nickel-metal hydride battery, it is suitable for use in an EV or the like.

전환 소자(17)는 주회로 상에 리튬 이온 배터리(16)와 직렬로 배치되고, 제2 IC(18)는 전환 소자(17)와 접속되어 있다. 여기서, 전환 소자(17)는 주회로와 제2 보호 회로를 전환하는 전환 수단을 구성한다.The switching element 17 is arranged in series with the lithium ion battery 16 on the main circuit and the second IC 18 is connected to the switching element 17. [ Here, the switching element 17 constitutes switching means for switching between the main circuit and the second protection circuit.

여기서, 제2 보호 회로는, 리튬 이온 배터리(16)와 병렬로 배치되고, 일단부가 전환 소자(17)에 접속되고 타단부가 제2 FET(14)와 리튬 이온 배터리(16) 사이에 접속되는 바이패스 루트이다. 제2 보호 회로에는 외부 출력 단자(19)와, LED(Light Emitting Diode)(20)와, 발열 저항체(21)가 각각 순서대로 직렬 배치되어 있다. 또한, 이들 배치순은 특별히 한정되지 않지만, 외부 출력 단자(19)는 전환 소자(17)의 바로 근처에 배치하는 것으로 한다.Here, the second protection circuit is disposed in parallel with the lithium ion battery 16, and one end is connected to the switching element 17 and the other end is connected between the second FET 14 and the lithium ion battery 16 It is the bypass route. An external output terminal 19, an LED (Light Emitting Diode) 20 and a heat generating resistor 21 are arranged in series in the second protection circuit. The arrangement order is not particularly limited, but the external output terminal 19 is arranged in the immediate vicinity of the switching element 17.

외부 출력 단자(19)는 배터리 팩(200)의 외부와 접속되는 단자이며, 제2 보호 회로 상에 출력된 전류의 적어도 일부를 외부로 에러 신호로서 출력한다. 구체적으로, 외부 출력 단자(19)는 배터리 시스템(100)의 컨트롤 유닛(300)에 접속되고, 배터리 시스템(100)에 대하여 배터리 팩(200)의 에러를 통지하는 통지 수단의 하나로서 기능한다.The external output terminal 19 is a terminal connected to the outside of the battery pack 200 and outputs at least a part of the current output on the second protection circuit to the outside as an error signal. Specifically, the external output terminal 19 is connected to the control unit 300 of the battery system 100, and functions as one of the notification means for notifying the battery system 100 of an error of the battery pack 200.

LED(20)는 배터리 팩(200)의 도시하지 않은 외장부에 설치되어 있고, 제2 보호 회로로 전류가 흐르면 발광하는 발광 수단으로서 기능한다. 구체적으로, LED(20)는 배터리 팩(200)의 이상을 외부에 통지하는 통지 수단으로서 기능한다. 또한, 발광 수단으로서는, 그 밖에도 각종 램프를 사용할 수 있지만, 저전력으로 동작하면서, 또한 다른 발광 수단과 비교하여 저비용인 LED가 특히 바람직하다.The LED 20 is provided in an unshown external portion of the battery pack 200 and functions as a light emitting means that emits light when a current flows through the second protection circuit. Specifically, the LED 20 functions as a notification means for notifying an abnormality of the battery pack 200 to the outside. Further, various lamps can be used as the light emitting means, but LEDs which operate at low power and are inexpensive compared with other light emitting means are particularly preferable.

또한, LED(20)는, 제2 보호 회로에 있어서, 방전 수단의 일부로서도 기능한다. 즉, 발광에 의한 전력 소비가 이루어지기 때문에, 배터리 팩(200)의 내부 전류를 소비할 수 있어, 배터리 팩(200) 내의 잉여 전력을 소비하여, 리튬 이온 배터리(16)를 보호할 수 있다.The LED 20 also functions as a part of the discharging means in the second protection circuit. That is, since the power consumption by the light emission is performed, the internal current of the battery pack 200 can be consumed, and the surplus power in the battery pack 200 can be consumed to protect the lithium ion battery 16. [

발열 저항체(21)는 제2 보호 회로에 흐르는 전류를 발열에 의해 소비하는 방전 수단의 일부로서 기능한다. 발열 저항체(21)는 배터리 팩(200)의 내부 전류를 소비할 수 있어, 배터리 팩(200) 내의 잉여 전력을 소비하여, 리튬 이온 배터리(16)를 보호할 수 있다.The heat generating resistor 21 functions as a part of a discharging means which consumes a current flowing in the second protection circuit by heat generation. The heat generating resistor 21 can consume the internal current of the battery pack 200 and consume excess power in the battery pack 200 to protect the lithium ion battery 16. [

여기서, 외부 출력 단자(19), LED(20), 발열 저항체(21)는 리튬 이온 배터리(16)와 병렬의 제2 보호 회로 상에 각각 직렬로 배치하고 있지만, 이들 순서는 적절히 바꿀 수도 있고, 제2 보호 회로 상에 각각 병렬 배치할 수도 있고, 배터리 팩(200)의 에러를 통지하는 통지 기능과, 배터리 팩(200) 내의 잉여 전력을 소비하는 방전 기능을 유지할 수 있는 범위에서 적절히 배치 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.Although the external output terminal 19, the LED 20 and the heat generating resistor 21 are arranged in series on the second protection circuit in parallel with the lithium ion battery 16, Or may be arranged in parallel on the second protection circuit. In addition, a notification function for notifying an error of the battery pack 200 and a disposition change in a range capable of maintaining a discharging function consuming surplus electric power in the battery pack 200 Needless to say.

이어서, 제2 IC(18)에 의한 회로의 전환에 대하여 설명한다. 배터리 팩(200)은 도 3에 도시한 바와 같이, 과열 검지 센서(22)와 충격 센서(23)와 접속되어 있다. 제2 IC(18)는 이들 과열 검지 센서(22)와 충격 센서(23)에 각각 접속되어 있다.Next, switching of the circuit by the second IC 18 will be described. The battery pack 200 is connected to the overheat detection sensor 22 and the impact sensor 23 as shown in FIG. The second IC 18 is connected to the overheat detecting sensor 22 and the impact sensor 23, respectively.

과열 검지 센서(22)는, 예를 들어 PTC(Positive Temperature Coefficient) 서미스터 등을 사용할 수 있다. 또한, 과열 검지 센서(22)는 배터리 팩(200) 내의 과열을 검지하기 위하여 각 배터리 팩(200)에 내장하는 것이 바람직하지만, 배터리 팩(200)의 외부이며 배터리 시스템(100)이 갖는 구성으로 하여 설명을 진행한다.As the overheat detecting sensor 22, for example, a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor may be used. The overheat detecting sensor 22 is preferably installed in each battery pack 200 in order to detect overheating in the battery pack 200. The overheat detecting sensor 22 may be disposed outside the battery pack 200, .

충격 센서(23)는 예를 들어 가속도 센서 등을 사용할 수 있다. 가속도 센서를 사용하는 경우에는 배터리 팩(200)의 가속도가 소정값 이상이 된 경우에 EV가 충돌 등의 액시던트가 있던 것을 검지할 수 있다. 또한, 충격 센서(23)는 배터리 팩(200) 내의 충격을 검지하기 위하여 배터리 팩(200)에 내장하는 것이 바람직하지만, 배터리 팩(200)의 외부이며 배터리 시스템(100)이 갖는 구성으로 할 수도 있다.The impact sensor 23 can use, for example, an acceleration sensor or the like. When the acceleration sensor is used, it is possible to detect that the EV has an impact such as a collision when the acceleration of the battery pack 200 becomes equal to or larger than a predetermined value. The impact sensor 23 may be embedded in the battery pack 200 to detect a shock in the battery pack 200. The impact sensor 23 may be disposed outside the battery pack 200, have.

또한, EV 전체의 일부에 내장할 수도 있고, 예를 들어 도시하지 않은 ECU(Engine Control Unit) 등의 중앙 제어 장부로부터 CAN(Controller Area Network) 신호로서 컨트롤 유닛(300)이 얻도록 할 수도 있고, 컨트롤 유닛(300)이 각 배터리 팩(200)에 대하여 CAN 신호로서 얻은 가속도 정보를 출력하도록 함으로써 EV 전체로서의 센서의 수를 저감시킬 수 있다.Alternatively, the control unit 300 may be incorporated in a part of the entire EV, or may be obtained as a CAN (Controller Area Network) signal from a central control unit such as an ECU (Engine Control Unit) The control unit 300 outputs the acceleration information obtained as the CAN signal to each battery pack 200, thereby reducing the number of sensors as the whole EV.

제2 IC(18)는 과열 검지 센서(22)에 의해 배터리 팩(200)의 내부 온도가 소정값 이상인지의 여부를 판단하여, 소정값 이상이라고 판단한 경우에, 과열 상태에 있어 리튬 이온 배터리(16)를 보호하기 위하여, 주회로를 차단하고, 제2 보호 회로로 전환하도록 전환 소자(17)를 제어한다.The second IC 18 determines whether or not the internal temperature of the battery pack 200 is equal to or higher than a predetermined value by the overheat detecting sensor 22. When the internal temperature of the battery pack 200 is determined to be higher than the predetermined value, 16, the main circuit is cut off and the switching element 17 is controlled to switch to the second protection circuit.

또한, 제2 IC(18)는 충격 센서(23)에 의해 배터리 팩(200)에 소정의 충격이 가해진 것을 판단하여, 예를 들어 가속도가 소정값 이상이라고 판단한 경우에 사고 등의 액시던트가 발생한 상태에 있어 리튬 이온 배터리(16)를 보호하기 위하여, 주회로를 차단하고, 제2 보호 회로로 전환하도록 전환 소자(17)를 제어한다.The second IC 18 determines that a predetermined impact has been applied to the battery pack 200 by the impact sensor 23. For example, when it is determined that the acceleration is equal to or larger than the predetermined value, In order to protect the lithium ion battery 16 in the generated state, the main circuit is shut off and the switching element 17 is controlled to switch to the second protection circuit.

또한, 상술에서는, 제2 IC(18)는 가열 검지 센서(22) 및 충격 센서(23)와 접속되고, 이들 센서로부터 정보를 얻는다고 기재했지만, 다른 센서 등과 접속하여 배터리 팩(200)의 보호에 필요한 정보를 입력하도록 할 수도 있다. 제2 IC(18)는 적어도 1개의 센서 정보가 입력되도록 되어 있다. 또한, 제2 IC(18)가 타이머 로직에 의해 시한적으로 전환 소자(17)를 제어하는 구성을 방해하는 것은 아니다.In the above description, the second IC 18 is connected to the heat detection sensor 22 and the impact sensor 23 to obtain information from these sensors. However, the second IC 18 may be connected to other sensors or the like to protect the battery pack 200 You can also enter the information you need. At least one sensor information is input to the second IC 18. Also, the second IC 18 does not hinder the configuration for timely controlling the switching element 17 by the timer logic.

또한, 제1 IC(15)와 제2 IC(18)를 별체로서 기재하고 있지만, 1개의 IC로 구성하도록 할 수도 있다. 1개의 IC로 구성한 경우에는 부품 개수를 삭감할 수 있다. 한편, 각각의 IC를 별체로 한 경우에는 제1 보호 회로와 제2 보호 회로를 독립적으로 동작시킬 수 있고, 보호 기능의 용장성을 갖게 하는 것이 가능해져, 보다 안전하게 배려한 배터리 팩이 된다.Further, although the first IC 15 and the second IC 18 are described as separate components, they may be constituted by one IC. In the case of a single IC, the number of components can be reduced. On the other hand, when the respective ICs are provided separately, the first protection circuit and the second protection circuit can be operated independently, and the protection function can be provided with redundancy, resulting in a safer battery pack.

[전환 소자][Switching element]

전환 소자(17)에 대하여, 구체적으로 설명한다. 전환 소자(17)는 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 단자 a와, 제2 단자 b와, 제3 단자 c와, 제4 단자 d로 이루어지는 4단자 소자이다. 전환 소자(17)는 도시하지 않은 절연 기판 상에 평면 실장된, 발열 저항체(31)와, 가용 도체(32)와, 스위치(33)를 갖고 있다.The switching element 17 will be described in detail. As shown in Figs. 2 and 4, the switching element 17 is a four-terminal element composed of a first terminal a, a second terminal b, a third terminal c, and a fourth terminal d. The switching element 17 has a heat generating resistor 31, a usable conductor 32, and a switch 33, which are plane-mounted on an insulating substrate (not shown).

전환 소자(17)는 제1 단자 a가 리튬 이온 배터리(16)의 정극에 접속되고, 제2 단자 b가 배터리 팩(200)의 플러스 단자(12)에 접속되고, 제3 단자 c가 제2 IC(18)와 접속되고, 제4 단자 d가 보호 회로에 접속되어 있다.The switching element 17 has a first terminal a connected to the positive terminal of the lithium ion battery 16, a second terminal b connected to the positive terminal 12 of the battery pack 200, Is connected to the IC 18, and the fourth terminal d is connected to the protection circuit.

전환 소자(17)는 내부에 있어서, 제1 단자 a에 발열 저항체(31)의 일단부와, 가용 도체(32)의 일단부와, 스위치(33)의 일단부가 접속되어 있고, 제2 단자 b에 가용 도체(32)의 타단부가 접속되어 있다. 또한, 전환 소자(17)는 제3 단자 c에 발열 저항체(31)의 타단부가 접속되고, 제4 단자 d에 스위치(33)의 타단부가 접속되어 있다.One end of the heating resistor 31, one end of the usable conductor 32 and one end of the switch 33 are connected to the first terminal a of the switching element 17, And the other end of the usable conductor 32 is connected. The other end of the switch 33 is connected to the fourth terminal d of the switching element 17, and the other end of the heating resistor 31 is connected to the third terminal c.

[전환 소자 회로][Switch element circuit]

전환 소자(17)는 도 4의 (A)(B)에 도시한 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 전환 소자(17)는 제1 단자 a와 제2 단자 b가 정상 시에 접속되고, 즉, 제1 단자 a와 제3 단자 d가 정상 시에는 절연되어 있다.The switching element 17 has a circuit configuration as shown in Figs. 4A and 4B. That is, the first terminal a and the second terminal b of the switching element 17 are normally connected, that is, the first terminal a and the third terminal d are insulated when normal.

전환 소자(17)는 발열 저항체(31)의 발열에 의해 가용 도체(32)가 용융되면, 당해 용융 도체에 의해 단락되는 스위치(33)를 구성한다(도 4의 (B)). 그리고, 제1 단자 a와 제4 단자 d는 스위치(33)의 양쪽 단자를 구성한다. 또한, 가용 도체(32)는 제2 전극 b와 접속되어 있다.The switching element 17 constitutes the switch 33 which is short-circuited by the molten conductor when the usable conductor 32 is melted by the heat of the heat generating resistor 31 (Fig. 4 (B)). The first terminal a and the fourth terminal d constitute both terminals of the switch 33. The usable conductor 32 is connected to the second electrode b.

그리고, 전환 소자(17)는 상술한 바와 같이, 배터리 팩(200)에 내장됨으로써, 스위치(33)의 양측의 제1 단자 a 및 제4 단자 d가, 당해 배터리 팩(200)의 주회로와 병렬로 접속되고, 당해 배터리 팩(200)에 이상이 발생한 경우에 스위치(20)를 단락시켜, 당해 배터리 팩(200)을 바이패스하는 바이패스 전류 경로(제2 보호 회로)를 형성한다.The switching element 17 is built in the battery pack 200 so that the first terminal a and the fourth terminal d on both sides of the switch 33 are connected to the main circuit of the battery pack 200 And a bypass current path (second protection circuit) for bypassing the battery pack 200 by shorting the switch 20 when an abnormality occurs in the battery pack 200 is formed.

구체적으로, 전환 소자(17)는 병렬 접속되어 있는 리튬 이온 배터리(16) 또는 다른 전자 부품에 이상이 발생하면, 발열 저항체(31)의 제3 단자 c측으로부터 전력이 공급되어, 발열 저항체(31)가 통전함으로써 발열된다. 이 열에 의해 가용 도체(32)가 용융되면, 용융 도체는, 도 4의 (B)에 도시한 바와 같이 스위치(33) 상에 응집된다. 이에 의해 제1 전극 a와 제4 전극 d가 단락된다. 즉, 전환 소자(17)는 스위치(33)의 양쪽 단자 사이가 단락된다(도 4의 (B)).Specifically, when an abnormality occurs in the lithium ion battery 16 or other electronic parts connected in parallel, power is supplied from the third terminal c side of the heat generating resistor 31 to the heat generating resistor 31 ) Is energized to generate heat. When the soluble conductor 32 is melted by this heat, the molten conductor is agglomerated on the switch 33 as shown in Fig. 4 (B). As a result, the first electrode a and the fourth electrode d are short-circuited. That is, the switching element 17 is short-circuited between both terminals of the switch 33 (Fig. 4 (B)).

또한, 발열 저항체(31)로의 통전은, 가용 도체(32)가 용단됨으로써 주회로가 차단되어 제2 보호 회로로 전류가 흐르기 때문에, 이것을 검지하여 제3 단자 c로부터의 전류의 공급을 멈추도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 제어는 제2 IC(18)에 의해 제어할 수 있다.Further, in the energization to the heat generating resistor 31, since the main circuit is cut off by the fuse of the usable conductor 32, and the current flows to the second protection circuit, it is detected that the supply of the current from the third terminal c is stopped . Also, this control can be controlled by the second IC 18.

전환 소자(17)에 의해 제2 보호 회로에 출력된 전류는, 후술하는 에러 신호로서 배터리 팩(200)의 외부로 출력되어, 배터리 팩(200)의 이상을 통지하는 트리거로서 사용된다.The current output to the second protection circuit by the switching element 17 is output to the outside of the battery pack 200 as an error signal to be described later and used as a trigger to notify the abnormality of the battery pack 200. [

또한, 전환 소자(17)는 상술한 바와 같은 구조에 한정되는 것은 아니며, 적절히, 주회로와 제2 보호 회로를 선택적으로 전환하는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 제1 보호 회로에서 설명한 2개의 FET를 사용하는 방법을 취하도록 할 수도 있다.Further, the switching element 17 is not limited to the above-described structure, and may be configured to selectively switch between the main circuit and the second protection circuit as appropriate. For example, a method using two FETs described in the first protection circuit may be employed.

[배터리 팩의 회로 구성][Circuit configuration of battery pack]

계속해서, 전환 소자(17)를 내장한 배터리 팩(200)의 회로 구성에 대하여 설명한다. 리튬 이온 배터리(16)가 내장된 배터리 팩(200)의 회로 구성은, 도 5에 도시한 바와 같이, 리튬 이온 배터리(16)와, 제1 FET(13) 및 제2 FET(14)의 동작을 제어하는 제1 IC(15), 단락 소자(17)와, 단락 소자(17)의 동작을 제어하는 전류 제어 소자(41) 및 제2 IC(18)와, 보호 회로 상에 LED(20) 및 발열 저항체(21)를 구비하고, 배터리 팩(200)의 플러스 단자(11), 마이너스 단자(12), 접지 단자(51), 제어 단자(52, 53) 및 외부 단자(19)를 개재하여 컨트롤 유닛(300)에 접속되어 있다.Next, the circuit configuration of the battery pack 200 incorporating the switching element 17 will be described. 5, the circuit configuration of the battery pack 200 in which the lithium ion battery 16 is incorporated includes a lithium ion battery 16 and the operation of the first FET 13 and the second FET 14 A short circuit element 17, a current control element 41 and a second IC 18 for controlling the operation of the shorting element 17, and an LED 20 on the protection circuit. The negative terminal 12, the ground terminal 51, the control terminals 52 and 53, and the external terminal 19 of the battery pack 200 via the positive terminal 11, the negative terminal 12, the ground terminal 51, And is connected to the control unit 300.

여기서, 배터리 팩(200)은, 리튬 이온 배터리(16)의 충방전을 제어하는 제1 보호 회로(61)와, 리튬 이온 배터리(16)의 전압을 검출함과 함께, 전환 소자(17)의 동작을 제어하는 전류 제어 소자(41)에 이상 신호를 출력하는 검출 회로와, 전환 소자(17)에 의해 리튬 이온 배터리(16)와 접속되는 제2 보호 회로(62)를 구비한다.The battery pack 200 includes a first protection circuit 61 for controlling the charging and discharging of the lithium ion battery 16 and a second protection circuit 61 for detecting the voltage of the lithium ion battery 16, A detection circuit for outputting an abnormal signal to the current control element 41 for controlling the operation and a second protection circuit 62 connected to the lithium ion battery 16 by the switching element 17. [

제1 보호 회로(61)는 컨트롤 유닛(300)으로부터 리튬 이온 배터리(16)에 흐르는 전류 경로에 직렬 접속된 제1 FET(13) 및 제2 FET(14)와, 이들 제1 FET(13) 및 제2 FET(14)의 동작을 제어하는 제1 IC(15)로 구성된다.The first protection circuit 61 includes a first FET 13 and a second FET 14 connected in series to the current path from the control unit 300 to the lithium ion battery 16, And a first IC (15) for controlling the operation of the second FET (14).

배터리 팩(200)은, 전환 소자(17)가 리튬 이온 배터리(16)와 직렬로 접속되어 있고, 전환 소자(17)의 제2 단자 b가 리튬 이온 배터리(16)의 충방전 경로와 접속되고, 제1 단자 a가 리튬 이온 배터리(16)의 정극에 접속됨으로써, 주회로를 형성한다. 또한, 배터리 팩(200)은, 전환 소자(17)의 발열 저항체(31)가 제3 단자 c를 개재하여 전류 제어 소자(41)에 접속되어 있다.In the battery pack 200, the switching element 17 is connected in series with the lithium ion battery 16, and the second terminal b of the switching element 17 is connected to the charge / discharge path of the lithium ion battery 16 , And the first terminal a is connected to the positive electrode of the lithium ion battery 16, thereby forming a main circuit. In the battery pack 200, the heat generating resistor 31 of the switching element 17 is connected to the current control element 41 via the third terminal c.

제1 보호 회로(61)는 제2 IC(18)를 개재하여 제1 IC(15)가 리튬 이온 배터리(16)와 접속되고, 각 배터리 셀의 전압값을 검출하여, 리튬 이온 배터리(16)가 과충전 전압 또는 과방전 전압이 되었을 때에, 제1 IC(15)가 제1 FET(13) 및 제2 FET(14)에 이상 신호를 출력한다. 또한, 제1 IC(15)는 리튬 이온 배터리(16)의 전압값을 직접 검출하는 회로 구성으로 할 수도 있다.The first protection circuit 61 is connected to the lithium ion battery 16 via the second IC 18 so that the voltage value of each battery cell is detected to detect the voltage of the lithium ion battery 16, The first IC 15 outputs an abnormal signal to the first FET 13 and the second FET 14 when the overcurrent or overdischarge voltage is reached. Also, the first IC 15 may have a circuit configuration for directly detecting the voltage value of the lithium ion battery 16.

전류 제어 소자(41)는 예를 들어 FET이며, 제2 IC(18)로부터 출력되는 검출 신호에 의해, 리튬 이온 배터리(16)의 전압값이 소정의 과방전 또는 과충전 상태를 초과하는 전압이 되었을 때, 발열 저항체(31)에 전류가 흐르도록 동작하는 스위치 소자이다. 전류 제어 소자(41)는 발열 저항체(31)로 전류를 흘림으로써 가용 도체(32)를 용단하고, 스위치(33)가 온(ON)이 되도록 전환 소자(17)를 동작시켜, 리튬 이온 배터리(16)와 주회로를 차단하고 제2 보호 회로를 접속한다.The current control element 41 is, for example, a FET. When the voltage value of the lithium ion battery 16 exceeds a predetermined overdischarge or overcharge state by the detection signal output from the second IC 18 The switch element operates so that a current flows in the heat generating resistor 31. [ The current control element 41 operates the switching element 17 so that the available conductor 32 is blown by flowing a current through the heat generating resistor 31 and the switch 33 is turned on so that the lithium ion battery 16) and the main circuit and connects the second protection circuit.

전류 제어 소자(41)는 제2 IC(18)로부터의 제어에 의해, 리튬 이온 배터리(16)의 충방전 전류 경로를 제1 FET(13) 및 제2 FET(14)의 스위치 동작과 상관없이 차단함과 함께, 전환 소자(17)의 스위치(33)를 단락시켜, 주회로를 바이패스하여 제2 보호 회로(62)를 형성하도록 제어할 수 있다.The current control device 41 controls the charge and discharge current path of the lithium ion battery 16 under the control of the second IC 18 regardless of the switch operation of the first FET 13 and the second FET 14 The switch 33 of the switching element 17 is short-circuited and the main circuit is bypassed to control the second protection circuit 62 to be formed.

이러한 배터리 팩(200)은, 정상 시에는, 도 5에 도시한 바와 같이 전환 소자(17)의 스위치(33)가 단락되어 있지 않기 때문에, 전류는 가용 도체(32)를 통하여 리튬 이온 배터리(16)측으로 흐른다.Since the switch 33 of the switching element 17 is not short-circuited as shown in Fig. 5 at the normal time in such a battery pack 200, the current flows through the usable conductor 32 to the lithium ion battery 16 .

리튬 이온 배터리(16)의 전압 이상 등이 검지되면, 제2 IC(18)로부터 전류 제어 소자(41)에 이상 신호가 출력되어, 전환 소자(17)의 제3 단자 c와 접지가 접속된다. 이에 의해, 도 6에 도시한 바와 같이 전환 소자(17)의 발열 저항체(31)에 전류가 흐르게 되어, 발열 저항체(31)가 발열된다.An abnormal signal is outputted from the second IC 18 to the current control element 41 and the third terminal c of the switching element 17 is connected to the ground. As a result, as shown in Fig. 6, current flows through the heat generating resistor 31 of the switching element 17, and the heat generating resistor 31 generates heat.

그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 전환 소자(17)는 발열 저항체(31)에 의해, 가용 도체(32)를 가열, 용융시킴으로써, 제1 단자 a와 제2 단자 b 사이를 차단한다. 이에 의해, 도 7에 도시한 바와 같이 이상한 배터리 셀을 갖는 당해 리튬 이온 배터리(16)를 주회로인 충방전 전류 경로 상으로부터 차단할 수 있다. 또한, 가용 도체(32)가 용단된 후는 제2 IC(18)의 제어에 의해 전류 제어 소자(41)를 동작시키게 하여, 전류를 흘리지 않도록 함으로써 발열 저항체(31)로의 급전은 정지된다.As shown in Fig. 7, the switching element 17 blocks the first terminal a and the second terminal b by heating and melting the usable conductor 32 by the heat generating resistor 31. As shown in Fig. As a result, as shown in Fig. 7, the lithium ion battery 16 having an abnormal battery cell can be cut off from the charge / discharge current path as a main circuit. After the fusible conductor 32 is fused, the current control element 41 is caused to operate by the control of the second IC 18, so that the power supply to the heat generating resistor 31 is stopped by preventing the current from flowing.

계속해서, 배터리 팩(200)은 전환 소자(17)의 스위치(33)가 접속되어 리튬 이온 배터리(16)의 전류는 제2 보호 회로(62)로 흐르게 된다. 이에 의해 제2 보호 회로(62)의 LED(20)를 점등함으로써, 배터리 팩(200)의 이상을 통지할 수 있고, 또한, 발열 저항체(21)에 의해 내부 전류의 방전을 행할 수 있다.Subsequently, the switch 33 of the switching element 17 is connected to the battery pack 200, and the current of the lithium ion battery 16 flows to the second protection circuit 62. Thus, by turning on the LED 20 of the second protection circuit 62, it is possible to notify the abnormality of the battery pack 200, and the internal resistance of the heat generating resistor 21 can be discharged.

여기서, 배터리 팩(200)은, 제2 보호 회로(62)에 외부 단자(19)가 접속되어 있고, 제2 보호 회로(62)에 흐르는 전류의 적어도 일부를 에러 신호로서 컨트롤 유닛(300)에 출력하도록 되어 있다. 컨트롤 유닛(300)은, 에러 신호를 수신한 배터리 팩(200)에 대한 충전을 정지하도록 제어함과 함께, 통지부(400)에 의해 배터리 팩(200)의 이상을 통지하도록 되어 있다.Here, the battery pack 200 is connected to the second protection circuit 62 with the external terminal 19, and at least a part of the current flowing through the second protection circuit 62 is supplied as an error signal to the control unit 300 . The control unit 300 controls to stop the charging of the battery pack 200 that receives the error signal and notifies the abnormality of the battery pack 200 by the notifying unit 400. [

또한, 컨트롤 유닛(300)은, 에러 신호를 전류값으로 모니터링할 수도 있고, 전압값으로서 모니터링할 수도 있다. 즉, 외부 단자(19)로부터 출력되는 전류의 전류값을 모니터링할 수도 있고, 마이너스 단자(11)와 외부 단자(19) 사이에서의 전압값을 모니터링할 수도 있다. 컨트롤 유닛(300)은, 모니터링한 전류값 또는 전압값이 소정값 이상이면 에러 신호를 수신했다고 판단한다. 또한, 소정값은 노이즈 등을 제외한 정도의 값으로 적절히 설정하는 것이 바람직하다.Further, the control unit 300 may monitor the error signal as a current value or as a voltage value. That is, the current value of the current outputted from the external terminal 19 may be monitored, or the voltage value between the negative terminal 11 and the external terminal 19 may be monitored. The control unit 300 determines that an error signal is received when the monitored current value or voltage value is equal to or greater than a predetermined value. It is preferable that the predetermined value is appropriately set to a value excluding noise and the like.

이러한 배터리 팩(200)을 복수개 구비하는 배터리 시스템(100)은, 1개의 배터리 팩(200)에 이상이 일어난 경우에도 당해 배터리 팩(200)에 대한 충방전을 멈춤으로써, 나머지의 정상적인 배터리 팩(200)에 의해 기능을 유지할 수 있다.The battery system 100 including a plurality of such battery packs 200 stops charging and discharging the battery packs 200 even when an error occurs in one battery pack 200, 200). ≪ / RTI >

이상과 같이, 본 발명의 예에 의한 배터리 시스템(100)에서는, 배터리 팩(200)이 소정의 조건을 만족했을 때에 내부 전류를 방출함과 함께 외부에 에러 신호를 발하여, 에러를 통지할 수 있기 때문에, 각 배터리 팩(200)의 이상을 개별로 검지하여, 배터리 팩(200)의 고장 교환 등의 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.As described above, in the battery system 100 according to the embodiment of the present invention, when the battery pack 200 satisfies a predetermined condition, it can emit an internal current and issue an error signal to the outside, Therefore, the abnormality of each battery pack 200 can be individually detected, and the maintenance performance such as replacement of the battery pack 200 can be improved.

또한, 본 발명의 예에 의한 배터리 시스템(100)에서는, 고장난 배터리 팩(200)을 LED(20)의 발광에 의해 시인할 수 있는 데다가, 개개의 배터리 팩(200)으로부터 에러 신호도 출력되기 때문에 고장 개소의 특정이 용이해진다. 이에 의해 EV 등과 같이 다수의 배터리 팩(200)을 탑재하여, 배터리 팩(200)의 교환이 요구되는 장치에 있어서는 특히 현저한 효과를 얻을 수 있다.In the battery system 100 according to the embodiment of the present invention, the failed battery pack 200 can be visually recognized by the LED 20, and an error signal is also output from the individual battery pack 200 It becomes easy to identify the fault location. As a result, a remarkable effect can be obtained in a device in which a plurality of battery packs 200, such as EVs, are mounted and the replacement of the battery packs 200 is required.

11: 마이너스 단자
12: 플러스 단자
13: 제1 FET
14: 제2 FET
15: 제1 IC
16: 리튬 이온 배터리
17: 전환 소자
18: 제2 IC
19: 외부 단자
20: LED
21: 발열 저항체
22: 과열 검지 센서
23: 충격 센서
31: 발열 저항체
32: 가용 도체
33: 스위치
41: 전류 제어 소자
51: 접지 단자
52: 제어 단자
53: 제어 단자
61: 제1 보호 회로
62: 제2 보호 회로
100: 배터리 시스템
200: 배터리 팩
300: 컨트롤 유닛
400: 통지부
11: Negative terminal
12: Plus terminal
13: first FET
14: second FET
15: 1st IC
16: Lithium-ion battery
17: Switching element
18: Second IC
19: External terminal
20: LED
21: Heating resistor
22: Overheat detection sensor
23: Shock sensor
31: heating resistor
32: available conductor
33: Switch
41: current control element
51: Ground terminal
52: Control terminal
53: Control terminal
61: first protection circuit
62: Second protection circuit
100: Battery system
200: Battery pack
300: Control unit
400: Notification section

Claims (23)

이차 전지와,
상기 이차 전지와 직렬로 접속되고, 상기 이차 전지의 충방전 경로가 되는 주회로와,
상기 이차 전지와 병렬로 접속되고, 소정의 조건에서 상기 이차 전지의 전력을 소비하는 보호 회로와,
상기 소정의 조건에서, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 전환 수단(switching means)과,
상기 보호 회로에 대한 출력 전류를 에러 신호로서 외부로 출력하는 에러 신호 출력 수단을 구비하는 배터리 팩.
A secondary battery,
A main circuit connected in series with the secondary battery and serving as a charging / discharging path of the secondary battery,
A protection circuit connected in parallel with the secondary battery and consuming electric power of the secondary battery under a predetermined condition,
Switching means for disconnecting the secondary battery and the main circuit and connecting the secondary battery and the protection circuit under the predetermined condition,
And an error signal output means for externally outputting an output current to the protection circuit as an error signal.
제1항에 있어서, 상기 보호 회로 상에 외부 단자를 더 구비하고,
상기 보호 회로 상의 전류 또는 전압을 상기 외부 단자를 통하여 외부로 에러 신호로서 출력하는 배터리 팩.
The semiconductor device according to claim 1, further comprising an external terminal on the protection circuit,
And outputs a current or voltage on the protection circuit as an error signal to the outside via the external terminal.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호 회로 상에 발광 수단을 더 구비하고,
상기 발광 수단의 발광에 의해 에러 통지를 행하는 배터리 팩.
The light emitting device according to claim 1 or 2, further comprising light emitting means on the protection circuit,
And an error notification is performed by the light emission of the light emitting means.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보호 회로 상에 음향 수단을 더 구비하고,
상기 음향 수단에 의한 음향 출력에 의해 에러 통지를 행하는 배터리 팩.
3. The apparatus according to claim 1 or 2, further comprising acoustic means on the protection circuit,
And an error notification is performed by an acoustic output by the acoustic means.
제3항에 있어서, 상기 보호 회로 상에 음향 수단을 더 구비하고,
상기 음향 수단에 의한 음향 출력에 의해 에러 통지를 행하는 배터리 팩.
4. The apparatus according to claim 3, further comprising acoustic means on the protection circuit,
And an error notification is performed by an acoustic output by the acoustic means.
제1항 또는 제2항에 있어서, 온도 상승을 검출하는 과열 검지 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 과열 검지 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
The apparatus according to claim 1 or 2, further comprising an overheat detecting sensor for detecting a temperature rise,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the overheat detection sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제3항에 있어서, 온도 상승을 검출하는 과열 검지 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 과열 검지 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
The apparatus according to claim 3, further comprising an overheat detecting sensor for detecting a temperature rise,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the overheat detection sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제4항에 있어서, 온도 상승을 검출하는 과열 검지 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 과열 검지 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
The apparatus according to claim 4, further comprising an overheat detection sensor for detecting a temperature rise,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the overheat detection sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제5항에 있어서, 온도 상승을 검출하는 과열 검지 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 과열 검지 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
The apparatus according to claim 5, further comprising an overheat detecting sensor for detecting a temperature rise,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the overheat detection sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제1항 또는 제2항에 있어서, 충격을 검출하는 충격 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 충격 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
3. The apparatus according to claim 1 or 2, further comprising an impact sensor for detecting an impact,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the impact sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제3항에 있어서, 충격을 검출하는 충격 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 충격 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
4. The apparatus according to claim 3, further comprising an impact sensor for detecting an impact,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the impact sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제4항에 있어서, 충격을 검출하는 충격 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 충격 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
5. The apparatus according to claim 4, further comprising an impact sensor for detecting an impact,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the impact sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제5항에 있어서, 충격을 검출하는 충격 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 충격 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
The apparatus according to claim 5, further comprising an impact sensor for detecting an impact,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the impact sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제6항에 있어서, 충격을 검출하는 충격 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 충격 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
7. The apparatus according to claim 6, further comprising an impact sensor for detecting an impact,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the impact sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제7항에 있어서, 충격을 검출하는 충격 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 충격 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
8. The apparatus according to claim 7, further comprising an impact sensor for detecting an impact,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the impact sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제8항에 있어서, 충격을 검출하는 충격 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 충격 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
The apparatus according to claim 8, further comprising an impact sensor for detecting an impact,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the impact sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
제9항에 있어서, 충격을 검출하는 충격 센서를 더 구비하고,
상기 전환 수단은, 상기 충격 센서의 검출 정보에 기초하여, 상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 배터리 팩.
10. The apparatus according to claim 9, further comprising an impact sensor for detecting an impact,
Wherein the switching means interrupts the secondary battery and the main circuit based on detection information of the impact sensor and connects the secondary battery and the protection circuit.
이차 전지와,
상기 이차 전지와 직렬로 접속되고, 전원 공급로가 되는 주회로와,
상기 이차 전지와 병렬로 접속되고, 소정의 조건에서 내부 전력을 소비하는 보호 회로와,
상기 이차 전지와 상기 주회로를 차단함과 함께, 상기 이차 전지와 상기 보호 회로를 접속하는 전환 수단을 갖는 복수의 배터리 팩과,
상기 각 배터리 팩의 상기 주회로 및 상기 보호 회로와 각각 접속되고, 상기 각 배터리 팩으로부터의 입출력을 제어하는 제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은, 상기 각 배터리 팩의 어느 하나의 상기 보호 회로로부터 출력된 전류 또는 전압을 검출했을 때, 상기 배터리 팩의 에러를 판단하는 배터리 시스템.
A secondary battery,
A main circuit connected in series with the secondary battery and serving as a power supply path,
A protection circuit connected in parallel with the secondary battery and consuming internal power under predetermined conditions,
A plurality of battery packs having a switching means for disconnecting the secondary battery and the main circuit and for connecting the secondary battery and the protection circuit,
And control means connected to the main circuit and the protection circuit of each of the battery packs and controlling input and output from the battery packs,
Wherein the control unit determines an error of the battery pack when detecting a current or voltage output from any one of the protection circuits of the battery pack.
제18항에 있어서, 상기 제어 수단은 에러라고 판단한 상기 배터리 팩으로의 전력 공급을 멈추는 배터리 시스템.19. The battery system according to claim 18, wherein the control means stops power supply to the battery pack determined to be an error. 제18항 또는 제19항에 있어서, 발광 수단을 더 구비하고,
상기 발광 수단의 발광에 의해 에러 통지를 행하는 배터리 시스템.
20. The display device according to claim 18 or 19, further comprising a light emitting means,
And an error notification is performed by the light emission of the light emitting means.
제18항 또는 제19항에 있어서, 음향 수단을 더 구비하고,
상기 음향 수단에 의한 음향 출력에 의해 에러 통지를 행하는 배터리 시스템.
20. The apparatus according to claim 18 or 19, further comprising acoustic means,
And an error notification is performed by an acoustic output by the acoustic means.
제20항에 있어서, 음향 수단을 더 구비하고,
상기 음향 수단에 의한 음향 출력에 의해 에러 통지를 행하는 배터리 시스템.
21. The apparatus of claim 20, further comprising acoustic means,
And an error notification is performed by an acoustic output by the acoustic means.
배터리 팩의 방전 방법이며,
이차 전지와 직렬로 접속되고, 전원 공급로가 되는 주회로와 상기 이차 전지를 차단하고,
상기 이차 전지와 병렬로 접속되고, 소정의 조건에서 내부 전력을 소비하는 보호 회로와 상기 이차 전지를 접속하고,
상기 보호 회로에 의해 내부 방전을 행함과 함께 상기 보호 회로에 대한 출력 전류의 적어도 일부를 배터리 팩 외부로 에러 신호로서 출력하는 방전 방법.
A method of discharging a battery pack
A main circuit connected in series with the secondary battery and serving as a power supply path,
A protection circuit connected in parallel to the secondary battery and consuming internal power under predetermined conditions,
Wherein the internal circuit is configured to perform internal discharge by the protection circuit and to output at least a part of the output current to the protection circuit as an error signal to the outside of the battery pack.
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