전지 팩 document_id A220623014724

본 발명은 전지 팩에 관한 것으로서, 보다 상세히는 간단한 회로 구조를 이용하여 2차 전지의 예비 충전과 주충전이 가능하고, 또한 예비 충전에서 주충전으로의 전환시 전지의 전류 충격을 줄일 수 있는 전지 팩에 관한 것이다. 최근 휴대전화와 노트북 PC(Personal Computer)를 비롯하여 PDA(Personal Digital Assistants), 캠코더, 디지털카메라, MD(Mini Disk) 플레이어와 같은 고성능 모바일 기기가 계속 상품화되고 있다. 이러한 기기를 포터블(portable)화하는 핵심 부품의 하나가 2차 전지 즉, 재충전 가능한 전지이다. 전자 기기를 소형화, 경량화하기 위해 전지는 가급적 작고, 가벼우며, 오랜 동작 시간을 유지하기 위한 전지의 고 에너지밀도화 기술을 토대로 비약적으로 발전해 왔다. 모바일(mobile) 기기용 2차 전지의 역사는 니켈카드뮴 전지, 니켈수소 전지, 리튬 이온 전지 순으로, 대략 3단계에 걸쳐 발전해 왔다고 할 수 있다. 니켈카드뮴 전지, 니켈수소 전지가 가진 충방전 특성과 사이클 특성의 불안정, 메모리 효과(memory effect), 자기방전, 고용량화 등의 문제점을 거의 해결한 리튬 이온 전지는 리튬이 가진 고용량을 계승하면서, 안전하고 신뢰성이 높으며, 반복 충전회수도 비약적으로 많아졌다. 특히 높은 에너지밀도를 자랑하는 리튬 이온 폴리머 전지의 등장으로 시장은 급속히 확대되어, 시장 규모도 선행하는 니켈카드뮴 전지나 니켈수소 전지를 크게 웃돌고 있으며, 2차 전지 시장을 장악해 나가고 있다. 그러나 이와 같이 2차 전지가 높은 에너지 밀도를 갖게 되고, 고용량화 됨에 따라 전지의 특성이 아주 예민해져 전지의 안전성이나 신뢰성을 극대화할 필요가 있다. 즉, 리튬 이온 전지와 같은 2차 전지는 과충전에 의한 발화와, 과방전에 의한 특성의 열화라고 하는 위험성이 있기 때문에, 정밀한 전압 및 전류를 관리하지 않으면 그 성능을 발휘할 수 없다고 하는 까다로운 점이 있다. 따라서, 일반적으로 전지에는 과충전, 과방전 및 외부 쇼트 등을 방지하기 위한 보호 회로가 장착되고 있으며, 이와 같이 재충전 가능한 전지에 보호 회로가 부착된 것을 통상 전지 팩이라 한다. 상술한 바와 같이 상기 전지 팩의 보호 회로는 과충전 보호 기능, 과방전 보호 기능, 외부 쇼트 보호 기능 및 통상의 충방전 기능이 함께 구비되어 있다. 한편, 통상의 전지 팩은 주지된 바와 같이 충전기에 의한 정전류 정전압 충전 방식을 이용한다. 즉, 충전 초기에는 비교적 큰 전류를 흘리고 전지가 만충전이 됨에 따라 점차 전류를 감소시킨다. 물론, 충전의 초기에는 낮은 전압을 인가하고 전지가 만충전됨에 따라 점차 전압을 소정 전위까지 증가시킨 후 일정하게 유지한다. 그런데, 이러한 전지 팩은 초기 충전시 비교적 큰 충전 전류가 흐르기 때문에 과방전된 전지 및 충방전 경로에 있는 각종 스위치가 전류 충격을 받게 되고, 이에 따라 전지 및 스위치의 수명이 단축되고 열화되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해, 종래에는 충전 스위치의 양단에 고가의 예비 충전 스위치(예를 들면, Power MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor))를 연결함과 동시에, 상기 예비 충전 스위치를 제어하기 위한 별도의 보조 회로를 구비하는 방안이 연구되고 있으나, 이는 추가적인 부품이 필요함으로써 전지 팩의 제조 비용을 증가시키는 문제가 있다. 더불어, 이러한 회로는 예비 충전 상태에서 주충전 상태로 변경시 상기 예비 충전 스위치가 오프됨으로써, 충전 스위치에 많은 전류가 갑자기 인가되어 그 충전 스위치 및 이것에 연결된 전지가 손상 및 열화될 수 있는 문제가 있다.