KR20090081894A

KR20090081894A - 배터리 팩

Info

Publication number: KR20090081894A
Application number: KR1020080008055A
Authority: KR
Inventors: 김봉영
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: KR101407868B1

Abstract

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 얇고 잘 휘어지는 태양 전지와 이차 전지를 혼용하여 사용하고, 태양 전지의 전력에 의해 이차 전지가 전력을 보충받는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

이를 위해 태양 전지; 태양 전지와 전기적으로 연결된 이차 전지; 태양 전지와 이차 전지의 대전류 경로상에 전기적으로 연결되는 충방전 스위칭 소자; 태양 전지와 이차 전지 사이의 대전류 경로상에 전기적으로 연결되는 태양 전지용 스위칭 소자; 및 태양 전지용 스위칭 소자와 충방전 스위칭 소자와 전기적으로 연결되고, 태양 전지용 스위칭 소자와 충방전 스위칭소자에 전기적인 신호를 출력시켜 태양 전지용 스위칭 소자와 충방전 스위칭소자를 턴 온 또는 턴 오프시키는 보호회로부으로 구성되는 배터리 팩을 개시한다.

따라서, 본 발명의 배터리 팩은 태양 전지의 전력에 의해 이차 전지가 전력을 보충받으므로, 용량이 증대되어 사용시간이 길어지게 된다.

태양 전지, 유기물, 플라스틱, 보호회로, 휴대용 전자제품

Description

배터리 팩{BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 팩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기물 플라스틱 태양 전지와 이차 전지를 혼용하여 사용하는 배터리 팩에 관한 것이다.

셀룰러폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 휴대용 전기/전자장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 따라서, 휴대용 전기/전자 장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 배터리 팩을 내장하고 있다. 상기 배터리 팩은 경제적인 측면을 고려하여 최근에는 충방전이 가능한 이차 전지를 채용하고 있다. 또한, 이차 전지는 고밀도에너지와 고출력을 필요로 하는 하이브리드 자동차 배터리용으로도 각광받고 있으며 연구개발 및 제품생산 중에 있다.

이차 전지에는 대표적으로, 니켈-카드뮴(Ni-Cd)전지와 니켈-수소(Ni-MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 전지 등이 있다.

특히, 리튬 이온 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다. 상기 리튬 이온 전지는 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.

한편, 최근에 개발되고 있는 휴대용 전자제품들은 그 구조가 매우 작고 얇은 형태로 개발되고 있는 추세이다. 작고 얇은 휴대용 전자제품들이 늘어남에 따라, 휴대용 전자제품에 전력을 공급하는 리튬 이온 전지도 매우 작고 얇은 형태로 설계되는 추세이다. 또한, 최근의 휴대용 전자제품들은 외관을 디자인할 때 미려함을 향상시키기 위하여 곡면이 있는 형태로 설계된다. 이 경우, 현재의 리튬 이온 전지는 어느 정도까지 그 구조에 맞추어 휘어지는 구조를 제공하고 있다. 가령, 파우치형 이차 전지가 대표적인 그 예이다. 하지만, 휴대용 전자제품 가운데 작고 얇으며 외곽의 곡률 반경이 큰 휴대용 전자제품의 경우에는 리튬 이온 전지의 형상도 곡면형으로 변형됨에 따라 수명이 단축되는 경우가 발생하기도 한다. 예를 들어 파우치형 이차 전지의 경우, 너무 휘어지게 되면 내부에 전해액이 새어 나와 전지의 수명이 단축되는 현상이 발생한다.

따라서, 현재에는 작고 얇은 휴대용 전자제품에 맞는 배터리 팩이 필요한 실정이다. 이를 위하여 복수 개의 전지들이 결합되어 휴대용 전자제품의 구조에 맞는 배터리 팩으로 이용되기도 하나, 이 경우 복수 개의 전지들을 보호하는 보호회로가 이들 각각을 충방전시켜야 하므로, 보호회로의 구조가 매우 복잡해지는 문제가 발생하게 된다.

또한, 너무 얇아진 배터리 팩은 그 용량도 작아지므로, 그 만큼 휴대용 전자 제품에 지속적으로 전력을 공급하지 못하는 용량 부족의 경우도 발생하게 된다.

상기한 필요성에 의해 안출된 본 발명의 기술적 과제는 얇고 잘 휘어지는 태양 전지와 이차 전지를 혼용하여 사용하고, 태양 전지의 전력에 의해 이차 전지가 전력을 보충받는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 얇고 잘 휘어지는 태양 전지와 이차 전지를 혼용하여 사용할 때, 충전기의 전류가 태양 전지에 흘러들어 가지 않게 하여 태양 전지의 열화를 방지하는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 얇고 잘 휘어지는 유기물 플라스틱 태양 전지와 이차 전지를 효율적으로 충방전 시키는 보호회로를 구비하는 배터리 팩을 제공하는 데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 배터리 팩은 태양 전지; 상기 태양 전지와 전기적으로 연결된 이차 전지; 상기 태양 전지와 상기 이차 전지의 대전류 경로상에 전기적으로 연결되는 충방전 스위칭 소자; 상기 태양 전지와 상기 이차 전지 사이의 대전류 경로상에 전기적으로 연결되는 태양 전지용 스위칭 소자; 및 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 상기 충방전 스위칭 소자와 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 상기 충방전 스위칭소자에 전기적인 신호를 출력시켜 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 상기 충방전 스위칭소자를 턴 온 또는 턴 오프시키는 보호회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 태양 전지는 유기물 플라스틱 태양 전지로 형성되며, 상기 태양 전지는 가시광선부터 적외선까지의 파장을 흡수하여 전력을 발생할 수 있다.

또한, 상기 이차 전지와 상기 태양 전지의 대전류 경로상에는 상기 이차 전지의 양극을 순방향으로 하는 다이오드가 연결되어 상기 이차 전지에서 태양 전지로의 충전경로가 차단될 수 있다.

또한, 상기 보호회로부는 상기 태양 전지와 상기 이차 전지의 대전류 경로상의 전압이 특정 임계값 미만인 경우 상기 태양 전지 선택용 스위칭소자를 턴 온시킬 수 있다.

또한, 상기 보호회로부는 상기 이차 전지의 대전류 경로와 전기적으로 연결되어 상기 이차 전지의 전압을 검출하는 전압비교부; 상기 충방전 스위칭 소자와 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 전기적으로 연결되며 전압을 상승시키는 스위칭 회로부; 상기 이차 전지의 대전류 경로와 전기적으로 연결되고, 상기 이차 전지의 과전류를 검출하여 상기 충방전 스위칭 소자를 턴 오프시키는 과전류 감지회로부; 상기 이차 전지의 대전류 경로와 전기적으로 연결되어 만충전 상태와 만방전 상태의 지연시간을 설정하는 지연 회로부; 및 상기 전압비교부와 상기 스위칭 회로부 및 상기 지연회로부와 전기적으로 연결되며 상기 전압비교부의 전압 상태와 상기 지연회로부의 설정된 지연시간에 따라 상기 스위칭 회로에 온 또는 오프 신호를 출력하는 제어 로직부를 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 전압비교부는 연산 증폭기에 기준 전압을 인가하여 구성되며, 상기 전압비교부는 상기 이차 전지의 과충전 상태를 검출하는 과충전 검출용 비교기 와, 상기 이차 전지의 만충전 상태를 검출하는 만충전 검출용 비교기, 상기 이차 전지의 만방전 상태를 검출하는 만방전 검출용 비교기 및, 상기 이차 전지의 과방전 상태를 검출하는 과방전 검출용 비교기를 포함하여 형성될 수 있다.

또한, 상기 스위칭 회로부는 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 상기 충방전 스위칭 소자의 각각에 전기적으로 연결되는 태양 전지용 스위칭 회로와, 충전 스위칭 회로 및, 방전 스위칭 회로를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 배터리 팩은 태양 전지의 전력에 의해 이차 전지가 전력을 보충받으므로, 용량이 증대되어 사용시간이 길어지게 된다.

또한, 본 발명의 배터리 팩은 태양 전지와 이차 전지를 혼용하여 사용할 때, 충전기에 의해 충전되는 이차 전지의 전류가 태양 전지에 흘러들어 가지 않게 하여 태양 전지의 열화를 방지한다.

또한, 본 발명의 배터리 팩은 얇고 잘 휘어지는 유기물 플라스틱 태양 전지와 이차 전지를 효율적으로 충방전시키는 보호회로를 구비하여 매우 안정적으로 운영된다.

이상의 효과는 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 간결하게 서술했으며, 본 발명의 상세한 설명에서, 본 발명의 특징들과 대응하는 효과를 더 상세히 기재하기로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예들에서는 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호를 사용하기로 하며, 동일한 구성요소의 중복되는 설명은 가능한 하지 않기로 한다.

도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 블럭도이다. 도 1b는 도 1a에 도시된 보호회로부의 내부 구성을 도시한 블럭도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩(100)은 태양 전지(110), 이차 전지(120), 충방전 스위칭 소자(130), 태양 전지용 스위칭 소자(140) 및, 보호회로부(150)를 포함하여 형성된다. 또한, 배터리 팩(100)은 태양 전지(110) 및 이차 전지(120)의 대전류 경로(10)가 외부에서 충전기 또는 부하와 접속될 수 있도록 양극 단자(11)와 음극 단자(12)를 더 포함하여 형성될 수 있다.

상기 태양 전지(110)는 유기물 플라스틱 태양 전지(110)로 형성되고, 가시광선부터 적외선까지의 파장을 흡수하여 전력을 발생시킬 수 있다.

상기 이차 전지(120)는 이차 전지(120)의 충전 또는 방전을 하는 대전류 경로(10)가 태양 전지(110)와 전기적으로 병렬 연결된다. 또한, 상기 이차 전지(120)는 재충전 가능한 전지로서, 전력 발생원인 전극조립체를 캔에 수용한 캔형 전지이거나, 전력 발생원인 전극조립체를 파우치로 밀봉한 파우치형 전지일 수 있다.

상기 충방전 스위칭 소자(130)는 태양 전지(110)와 이차 전지(120)의 대전류 경로상에 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서 충방전 스위칭 소자(130)는 충전 스위칭 소자(131)와, 방전 스위칭 소자(132)를 포함하여 형성된다. 충방전 스위칭 소자(130)는 전계효과 트랜지스터와 같은 스위칭 기능이 구비된 전기 소자로 형성될 수 있다. 이 경우에 해당하는 일 예를 들면, 충전 스위칭 소자 및 방전 스위칭 소자는 엔모스(NMOS)형의 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor), 즉 엔채널(N-channel)형의 전계 효과 트랜지스터로 형성될 수 있다. 또한, 충전 스위칭 소자(131)와 방전 스위칭 소자(132)의 각각에는 기생 다이오드(131a, 132a)가 형성될 수 있는데, 충전 스위칭 소자(131)에 형성되는 기생 다이오드(131a)는 이차 전지(120)가 방전할 때, 흐르는 충전 전류를 차단하고, 방전 스위칭 소자(132)에 형성되는 기생 다이오드(132a)는 이차 전지(120)가 충전될 때 흐르는 방전 전류를 차단한다.

상기 태양 전지용 스위칭 소자(140)는 태양 전지(110)와 이차 전지(120) 사이의 대전류 경로(10) 상에 전기적으로 연결된다. 태양 전지용 스위칭 소자(140)는 전계효과 트랜지스터와 같은 스위칭 기능이 구비된 전기 소자로 형성될 수 있다. 이 경우에 해당하는 일 예를 들면, 태양 전지용 스위칭 소자(140)는 엔모스(NMOS)형의 전계효과 트랜지스터로 형성될 수 있다.

상기 보호회로부(150)는 태양 전지용 스위칭 소자(140)와 충방전 스위칭 소자(130) 및 이차 전지(120)의 대전류 경로(10)와 전기적으로 연결된다.

또한, 보호회로부(150)는 내부에 전압비교부(151), 제어 로직부(152), 스위칭 회로부(153), 과전류 감지회로부(154) 및, 지연 회로부(155)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 전압비교부(151)는 복수 개의 연산 증폭기들에 기준전압을 인가하여 특정 전압값을 검출할 수 있다. 이 경우, 전압비교부(151)는 과충전 전압 검출을 위 한 과충전 검출용 비교기(151a), 만충전 전압 검출을 위한 만충전 검출용 비교기(151b), 만방전 전압 검출을 위한 만방전 검출용 비교기(151c) 및, 과방전 전압 검출을 위한 과방전 검출용 비교기(151d)를 포함하여 형성될 수 있다. 따라서, 각각의 비교기들은 이차 전지(120)의 과충전 전압, 만충전 전압, 만방전 전압 및, 과방전 전압을 검출하고, 검출된 신호를 제어 로직부(152)에 출력할 수 있다.

상기 제어 로직부(152)는 전압비교부(151)에서 출력된 전압 즉, 이차 전지(120)의 과충전 상태, 만충전 상태, 만방전 상태 및, 과방전 상태에 따라 스위칭 회로(153)에 신호를 보내 충전 스위칭 소자(131)와 방전 스위칭 소자(132) 및 태양 전지용 스위칭 소자(140)를 턴 온 또는 턴 오프 시킬 수 있다. 또한, 제어 로직부(152)는 지연 회로부(155)와 전기적으로 연결되며, 지연 회로부(155)에서 설정된 만충전 지연시간 및, 만방전 지연시간이 되면, 스위칭 회로(153)에 신호를 보내 충전 스위칭 소자(131)와 방전 스위칭 소자(132)를 턴 오프 시킬 수 있다. 예를 들면, 제어 로직부(152)는 이차 전지(120)가 계속적으로 만충전된 상태에서 어느 특정값에 해당하는 시간이 지나면 충전 스위칭 회로(153b)에 신호를 보내 충전 스위칭 소자(131)을 턴 오프 시킬 수 있다. 또한, 제어 로직부(152)는 이차 전지(120)가 계속적으로 만방전된 상태에서 어느 특정값에 해당하는 시간이 지나면 방전 스위칭 회로(153c)에 신호를 보내 방전 스위칭 소자(132)를 턴 오프 시킬 수 있다.

상기 스위칭 회로부(153)는 태양 전지용 스위칭 회로(153a), 충전 스위칭 회로(153b) 및, 방전 스위칭 회로(153c)를 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 스위칭 회로부(153)는 제어 로직부(152)와 과전류 감지 회로부(154)에 전기적으로 연결된 다. 또한, 스위칭 회로부(153)는 태양 전지용 스위칭 소자(140), 충전 스위칭 소자(131) 및, 방전 스위칭 소자(132)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 태양 전지용 스위칭 회로(153a)는 태양 전지용 스위칭 소자(140)와 전기적으로 연결되고, 충전 스위칭 회로(153b)는 충전 스위칭 소자(131)와 전기적으로 연결되며, 방전 스위칭 회로(153c)는 방전 스위칭 소자(132)와 전기적으로 연결된다. 이러한 스위칭 회로부(153)는 태양 전지용 스위칭 소자(140)와 충방전 스위칭 소자(130)의 게이트 문턱 전압을 맞게끔 전압을 승압시키기 위해 N-채널과 P-채널이 병렬로 연결된 인버터 회로로 형성될 수 있다.

상기 과전류 감지회로부(154)는 이차 전지의 대전류 경로(10)에 전기적으로 연결되어 과전류를 검출할 수 있다. 이 경우, 과전류 감지회로부(154)는 레지스터(170)와 전기적으로 연결되어 과전류를 검출할 수 있다. 과전류 감지회로부(154)는 과전류의 검출시 충전 스위칭 회로(153b) 및, 방전 스위칭 회로(153c)를 구동시켜 충방전 스위칭 소자(130)를 턴 오프 시킬 수 있다. 또한, 과전류 감지회로부(154)는 이차 전지(120)의 양극과 연결되는 지연 회로부(155)와 전기적으로 연결되어 이차 전지(120)의 임피던스를 검출할 수 있으며, 검출된 임피던스로 이차 전지(120)의 쇼트를 판단한 후, 충전 스위칭 회로(153b)와 방전 스위칭 회로(153c)에 신호를 보내 충전 스위칭 소자(131)와 방전 스위칭 소자(132)를 턴 오프 시킬 수 있다.

상기 지연 회로부(155)는 이차 전지의 대전류경로(10)와 전기적으로 연결된다. 또한, 지연 회로부(155)는 이차 전지의 대전류 경로(10)와 캐패시터(180)에 의 해 전기적으로 연결되는데, 지연 회로부(155)는 캐패시터(180)의 용량에 따라 만충전 지연 시간, 만방전 지연 시간 및, 과전류 지연 시간을 설정할 수 있다. 가령, 캐패시터(180)의 용량이 0.047㎌인 경우에, 만충전 지연시간은 20초로 설정되고, 만방전 지연시간은 2초로 설정되며, 과전류 지연시간은 0.2초로 설정될 수 있다. 이 경우의 시간들은 만충전 지연시간, 과방전 지연시간 및, 과전류 지연시간의 비율이 100:10:1로 설정된 경우이며, 캐패시터(180)의 용량에 따라 상기 비율이 달라지게 설정될 수 있다.

또한, 상기한 보호회로부(150)는 실장 면적을 최소화하기 위하여 하나의 반도체칩으로 패키징 될 수 있으며, 태양 전지(110) 및 이차 전지(120)와 함께 팩 형태의 일체형으로 결합되어 전자제품(미도시)에 실장될 수 있다.

한편, 상기 이차 전지(120)와 상기 태양 전지(110)의 대전류 경로상에는 상기 이차 전지(110)의 양극을 순 방향으로 하여 다이오드(160)가 연결된다. 상기 다이오드(160)는 태양 전지(110)의 충전경로를 차단하게 되는데, 다이오드(160)는 이차 전지(120)가 충전기로부터 충전될 때 태양 전지(110)로 흐르는 전류를 차단하여 태양 전지(110)가 열화되지 않게 한다.

상기한 배터리 팩(100)의 동작 관계에 대해 충전시와 방전시로 나누어 설명하겠다. 이하의 설명에서는 태양 전지(110)에 광이 계속적으로 조사되어 태양 전지(110)가 만충전된 상태로 설명하겠다.

[배터리 팩의 충전시]

먼저, 배터리 팩(100)의 충전시에는 양극 단자(11)와 음극 단자(12)에 충전기(미도시)가 접속될 때, 보호회로부(150)의 과전류 감지회로부(154)가 이를 감지하고, 제어 로직부(152)는 충전 스위칭 회로(153b)에 신호를 출력시켜 충전 스위칭 소자(131)를 턴 온 시킨다. 따라서, 충전기(미도시)는 이차 전지(120)에 전류를 공급하여 이차 전지(120)를 충전시키게 된다. 여기서, 충전기(미도시)에서 이차 전지(120)에 공급되는 전류 방향은 반시계 방향이다. 따라서, 태양 전지(110)는 다이오드(160)에 의하여 충전 경로가 차단되므로, 전류에 의한 충전은 방지되고, 광에 의해서만 충전될 수 있다.

또한, 상기 이차 전지(120)는 충전기(미도시)에 의해 계속적으로 충전될 경우, 만충전이 될 수 있다. 예를 들면, 계속적인 충전에 의해 만충전 전압용 비교기(151b)가 감지한 이차 전지(120)의 전압이 4.0V일 경우가 발생할 수 있는데, 이 경우에 제어 로직부(152)는 지연 회로부(155)에 설정된 시간이 지나면 충전 스위칭 소자(131)를 턴 오프 시키게 된다.

또한, 상기 이차 전지(120)는 계속적으로 충전될 경우, 과충전이 될 수 있다. 예를 들면, 계속적인 충전에 의해 과충전 검출용 비교기(151a)가 검출한 이차 전지(120)의 전압이 4.2V가 되는 경우가 발생할 수 있는데, 이 경우에 제어 로직부(152)는 그 즉시 충전 스위칭 소자(131)를 오프시켜 이차 전지(120)의 충전을 금지하게 된다.

[배터리 팩의 방전시]

배터리 팩(100)의 방전시에는 양극 단자(11)와 음극 단자(120)에 부하(미도시)가 접속될 때, 보호회로부(150)가 이를 감지하여 방전 스위칭 소자(132)를 턴 온 시킨다. 따라서, 부하(미도시)는 이차 전지(120)에서 공급되는 전류를 공급받아 동작 될 수 있다. 여기서, 부하(미도시)에 공급되는 전류 방향은 시계 방향이다.

또한, 상기 이차 전지(120)는 부하(미도시)에 계속적으로 전력을 공급할 경우, 만방전이 될 수 있다. 예를 들면, 계속적인 방전에 의해 만방전 검출용 비교기(151c)가 검출한 이차 전지(120)의 전압이 3.2V가 되는 경우 지연 회로부(155)에서 설정된 시간이 지나면, 제어 로직부(152)는 방전 스위칭 회로(153c)에 신호를 보내 방전 스위칭 소자(132)를 턴 오프 시키게 되고, 그로 인해 이차 전지(120)는 방전이 금지된다.

또한, 상기 이차 전지(120)는 만방전 상태를 계속적으로 유지하다 보호회로부(150)가 소모하는 전력에 의해 과방전이 될 수 있다. 예를 들면, 과방전에 의해 과방전 검출용 비교기(151d)가 검출한 전압이 3.0V이 되는 경우, 제어 로직부(152)는 태양 전지용 스위칭 회로(153a)에 신호를 보내게 되고 태양 전지용 스위칭 소자(140)를 턴 온 시키게 된다. 따라서, 이차 전지(120)는 태양 전지(110)와 전기적으로 연결되고, 태양 전지(110)는 이차 전지(120)에 전력을 공급하게 된다. 그로 인해, 부하(미도시)는 이차 전지(120)와 태양 전지(110)에서 전력을 공급받게 되므로, 단일의 이차 전지(120)에서 전력을 공급하는 경우에 비해 더 오랫동안 전력을 공급받을 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 배터리 팩의 응용예로서, 휴대용 단말기와 배터리 팩의 분해 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 배터리 팩(100)은 휴대용 단말기(200)의 배터리 수용 공간(200a)에 삽입되어 휴대용 단말기(200)에 전력을 공급한다. 여기서, 배터리 팩(200)의 외곽부에는 유기물 플라스틱 태양 전지(110)가 장착되어 배터리 팩의 투명한 커버로 투과되는 광에 의해 충전되는 상태이다. 또한, 유기물 플라스틱 태양 전지(110)의 내측에는 파우치형 이차 전지(미도시)가 실장되어 있다. 휴대용 단말기(200)는 주로 이차 전지(미도시)의 전력을 공급받아 사용하게 되고, 이차 전지의 전압이 어느 특정한 임계값 미만일 경우, 예를 들면, 3.0V미만의 전압으로 떨어진 경우에 보호회로부(150)는 태양 전지용 스위칭 소자(미도시)를 동작시켜 태양 전지(110)에서 이차 전지로 전력을 공급하게 된다. 따라서, 이차 전지는 태양 전지(110)에서 공급된 전력에 의해 충전되어 전력을 공급할 수 있는 시간이 길어지게 된다.

또한, 본 발명의 배터리 팩(100)은 태양 전지(110)와 이차 전지가 혼용으로 사용되어 전력을 공급하는 시간이 길어지고, 배터리 팩(100)의 보호회로(미도시)는 태양 전지(110)와 이차 전지를 효율적으로 충방전시켜 배터리 팩(100)을 안정적으로 운영한다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 팩의 블럭도이다.

도 1b는 도 1a에 도시된 보호회로부의 내부 구성을 도시한 블럭도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 ; 양극 단자 12 ; 음극 단자

100 ; 배터리 팩 110 ; 태양 전지

120 ; 이차 전지 130 ; 충방전 스위칭 소자

131 ; 충전 스위칭 소자 132 ; 방전 스위칭 소자

131a, 132a ; 기생 다이오드 140 ; 태양 전지용 스위칭 소자

150 ; 보호회로부 151 ; 전압비교부

151a ; 과충전 검출용 비교기 151b ; 만충전 검출용 비교기

151c ; 만방전 검출용 비교기 151d ; 과방전 검출용 비교기

152 ; 제어 로직부 153 ; 스위칭 회로부

153a ; 태양 전지용 스위칭 회로 153b ; 충전 스위칭 회로

153c ; 방전 스위칭 회로 154 ; 과전류 감지회로부

155 ; 지연 회로부 160 ; 다이오드

170 ; 레지스터 180 ; 캐패시터

200 ; 휴대용 단말기

Claims

태양 전지;

상기 태양 전지와 전기적으로 연결된 이차 전지;

상기 태양 전지와 상기 이차 전지의 대전류 경로상에 전기적으로 연결되는 충방전 스위칭 소자;

상기 태양 전지와 상기 이차 전지 사이의 대전류 경로상에 전기적으로 연결되는 태양 전지용 스위칭 소자; 및

상기 태양 전지용 스위칭 소자와 상기 충방전 스위칭 소자와 전기적으로 연결되고, 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 상기 충방전 스위칭소자에 전기적인 신호를 출력시켜 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 상기 충방전 스위칭소자를 턴 온 또는 턴 오프시키는 보호회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,

상기 태양 전지는 유기물 플라스틱 태양 전지로 형성되며, 상기 태양 전지는 가시광선부터 적외선까지의 파장을 흡수하여 전력을 발생하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,

상기 이차 전지와 상기 태양 전지의 대전류 경로상에는 상기 이차 전지의 양 극을 순방향으로 하는 다이오드가 연결되어 상기 이차 전지에서 태양 전지로의 충전경로가 차단되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,

상기 보호회로부는 상기 태양 전지와 상기 이차 전지의 대전류 경로상의 전압이 특정 임계값 미만인 경우 상기 태양 전지 선택용 스위칭소자를 턴 온시키는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 1 항에 있어서,

상기 보호회로부는

상기 이차 전지의 대전류 경로와 전기적으로 연결되어 상기 이차 전지의 전압을 검출하는 전압비교부;

상기 충방전 스위칭 소자와 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 전기적으로 연결되며 전압을 상승시키는 스위칭 회로부;

상기 이차 전지의 대전류 경로와 전기적으로 연결되고, 상기 이차 전지의 과전류를 검출하여 상기 충방전 스위칭 소자를 턴 오프시키는 과전류 감지회로부;

상기 이차 전지의 대전류 경로와 전기적으로 연결되어 만충전 상태와 만방전 상태의 지연시간을 설정하는 지연 회로부; 및

상기 전압비교부와 상기 스위칭 회로부 및 상기 지연회로부와 전기적으로 연결되며 상기 전압비교부의 전압 상태와 상기 지연회로부의 설정된 지연시간에 따라 상기 스위칭 회로에 온 또는 오프 신호를 출력하는 제어 로직부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 5 항에 있어서,

상기 전압비교부는 연산 증폭기에 기준 전압을 인가하여 구성되며, 상기 전압비교부는 상기 이차 전지의 과충전 상태를 검출하는 과충전 검출용 비교기와, 상기 이차 전지의 만충전 상태를 검출하는 만충전 검출용 비교기, 상기 이차 전지의 만방전 상태를 검출하는 만방전 검출용 비교기 및, 상기 이차 전지의 과방전 상태를 검출하는 과방전 검출용 비교기를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.
제 5 항에 있어서,

상기 스위칭 회로부는 상기 태양 전지용 스위칭 소자와 상기 충방전 스위칭 소자의 각각에 전기적으로 연결되는 태양 전지용 스위칭 회로와, 충전 스위칭 회로 및, 방전 스위칭 회로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 팩.