JP2010110208A - 過電圧過渡コントローラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】過電圧過渡コントローラは、第1の信号と基準電圧レベルを表す第2の信号とを比較して、第1の信号が第2の信号よりも大きいか第2の信号と等しければ、過電圧過渡状態を表す出力信号をスイッチに供給する比較器を備える。このスイッチは、上記出力信号に応答して上記充電式バッテリを上記過電圧過渡状態から保護する。上記過電圧過渡コントローラは、さらにDACを備える。ここで、上記第2の信号は、少なくとも部分的に上記DACの出力に基づく。また、充電スイッチ及びこのような過電圧過渡コントローラを備えた装置が提供される。
【選択図】図10
Description
本発明は、例えば、ラップトップコンピュータ、PDA、携帯電話、及び/又は充電式バッテリ(rechargeable battery)を備えた任意のタイプの電子装置など、携帯電子装置のためのバッテリ充電及び/又はシステムに有用である。
本発明は、2004年3月25日付けで提出された米国仮出願シリアル番号第60/556254の利益を主張し、また、その教示するところは、参照することにより本明細書に組み込まれる。
さらに、抵抗14の値が固定されているので、最大および最小予備充電電流も固定され、そして別のバッテリパックに適合するように調節できない。
本発明の他の特徴と利点は、図面を参照して以下の詳細な説明が進むにつれて明らかになるであろう。図面において同様の数字は同様の部分を表す。
Iref=A1*IS1*(exp(Vd1/Vt)−1)
ここで、A1はダイオードD1の接合面積であり、IS1はダイオードD1の単位逆飽和電流であり、Vd1=Vd−Vcellはダイオードでの電圧降下であり、そしてVtはダイオードの閾値電圧である。
Ipch=A2*IS2*(exp(Vd2/Vt)−1)
ここで、A2はボディダイオードの接合面積であり、IS2はボディダイオードの単位逆飽和電流であり、Vd2=Vc−Vcellは、放電FETのボディダイオードでの電圧降下である。
もし、VdとVcとが実質的に等しくされると、トリクル充電電流は基準電流Irefに比例し、次の式で与えられる。
Ipch=A2/A1*(IS2/IS1)*Iref
Iref=A1*IS1*(exp(Vd1/Vt)−1)
ここで、A1はダイオードD1の接合面積であり、IS1はダイオードD1の単位逆飽和電流であり、Vd1=(VPACK+)−VdはダイオードD1での電圧降下であり、そしてVtはダイオードの閾値電圧である。
Ipch=A2*IS2*(exp(Vd2/Vt)−1)
ここで、A2はボディダイオードの接合面積であり、IS2はボディダイオードの単位逆飽和電流であり、Vd2=(VPACK+)−Vcは放電FETのボディダイオードでの電圧降下である。
もし、Vd及びVcが等しくされると、トリクル充電電流は次の式で与えられる。
Ipch=A2/A1*(IS2/IS1)*Iref
Ipch=Iref1*R1/Rsens
ここで、Iref1は、プログラム可能な基準電流源である。通常、Rsensは、極めて小さく(例えば10から20ミリオームのオーダー)、一方、R1は10オームのオーダーとなるように選択される。故に、Rsensに対するR1の比率は極めて大きく、従ってR1/Rsensの大きな利得のために、比較的大きなトリクル充電電流を発生するのに小さな基準電流Iref1が使用できる。
Idsg=Iref2*R2/Rsens
ここで、Iref2はプログラム可能な基準電流源である。通常、Rsensは極めて小さく、従ってRsensに対するR2の比率は極めて大きくなり、よって大きな利得R2/Rsensのために、比較的大きなトリクル放電電流を発生するのに小さな基準電流Iref2が使用できる。電流方向は放電中に反転するので、センス抵抗Rsensでの電圧降下は反転された極性を有するようになる。従って、Rsensでの電流の極性を反転するために極性反転回路522が提供される。
図7は、過電圧過渡コントローラ702を備えた図6のトリクル予備充電およびトリクル放電接続形態の他の実施形態を図示する。通常、過電圧過渡コントローラ702は、バッテリパックのセルを過電圧過渡状態(over voltage transient condition)から保護する。本明細書で使用されるように、“過電圧過渡状態”とは、過渡時間インターバル中の通常の充電電圧レベルを超える電圧レベルにおける増加である。一例として、電圧レベルにおける上記増加は、約10ミリボルトよりも大きくてもよく、そして過渡時間インターバルは、約1マイクロ秒と1ミリ秒との間であってもよい。
102 放電FET
104 充電FET
106 放電ドライバ
108 充電ドライバ
110 基準ダイオード(D1)
112 基準電流源(Iref)
114 スイッチ(K1)
116 スイッチ(K2)
CELL セル
Rsens センス抵抗
Claims (17)
- 第1の信号と基準電圧レベルを表す第2の信号とを比較して、前記第1の信号が前記第2の信号よりも大きいか前記第2の信号と等しければ、過電圧過渡状態を表す出力信号を、該出力信号に応答して充電式バッテリを前記過電圧過渡状態から保護するためのスイッチに供給する比較器と、
前記充電式バッテリの平均電圧レベルを表す信号を供給するロウパスフィルタと、
前記ロウパスフィルタからの前記充電式バッテリの前記平均電圧レベルを表す前記信号と前記充電式バッテリの元(raw)の電圧レベルを表す信号との間の差分に基づいて前記第1の信号を供給する減算回路と
を備えた過電圧過渡コントローラ。 - 前記第2の信号は、低分解能DACにより発生される請求項1記載の過電圧過渡コントローラ。
- 前記低分解能DACは、低分解能で、低線形性で、較正されないDACからなる請求項2記載の過電圧過度コントローラ。
- 前記ロウパスフィルタは、該ロウパスフィルタの安定的な動作を提供するように構成された外部容量を更に備えた請求項2記載の過電圧過渡コントローラ。
- 前記低分解能DACは、前記バッテリパックの電圧よりも低い所望の過電圧閾値レベルに等しいDAC電圧を設定することにより開ループ法で制御されるように構成された請求項4記載の過電圧過渡コントローラ。
- 充電スイッチと、
過電圧過渡コントローラとを備え、
前記過電圧過渡コントローラは、
第1の信号と基準電圧レベルを表す第2の信号とを比較して、前記第1の信号が前記第2の信号よりも大きいか前記第2の信号と等しければ、過電圧過渡状態を表す出力信号を、該出力信号に応答して充電式バッテリを前記過電圧過渡状態から保護するための前記充電スイッチに供給する比較器と、
前記充電式バッテリの平均電圧レベルを表す信号を供給するロウパスフィルタと、
前記ロウパスフィルタからの前記充電式バッテリの前記平均電圧レベルを表す前記信号と前記充電式バッテリの元(raw)の電圧レベルを表す信号との間の差分に基づいて前記第1の信号を供給する減算回路と
を備えた装置。 - 前記過電圧過渡コントローラは、前記充電スイッチを開状態に駆動することにより、前記充電式バッテリを前記過電圧過渡状態から保護する請求項6記載の装置。
- 前記過電圧過渡コントローラは、前記充電スイッチの内部抵抗を増加させて前記充電式バッテリに供給される電圧レベルを制限することにより、前記充電式バッテリを前記過電圧過渡状態から保護する請求項7記載の装置。
- 前記充電スイッチに直列接続された放電スイッチと、
前記放電スイッチの内部抵抗を制御するための電流制限回路とを更に備え、
前記過電圧過渡コントローラは、前記過電圧過渡状態に対する保護のために前記充電スイッチを同時に制御する請求項6記載の装置。 - 前記第2の信号は、低分解能DACにより発生される請求項9記載の装置。
- 前記低分解能DACは、低分解能で、低線形性で、較正されないDACからなる請求項10記載の装置。
- 前記ロウパスフィルタは、該ロウパスフィルタの安定的な動作を提供するように構成された外部容量を更に備えた請求項10記載の装置。
- 前記低分解能DACは、前記バッテリパックの電圧よりも低い所望の過電圧閾値レベルに等しいDAC電圧を設定することにより開ループ法で制御されるように構成された請求項12記載の装置。
- 過電圧過渡状態を検出するステップと、
制御信号をスイッチに供給するステップとを備え、
前記スイッチは、バッテリと電源との間に接続され、前記制御信号は、前記バッテリを前記過電圧過渡状態から保護するために、前記スイッチを第1の導通状態に駆動して、前記スイッチの内部抵抗を増加させ、前記過電圧過渡状態の期間中、前記バッテリに供給される電圧を制限するためのものである方法。 - 前記制御信号は、前記スイッチを開状態に駆動して前記バッテリを前記過電圧過渡状態から保護する請求項14記載の方法。
- 前記過電圧過渡状態を検出するステップは、第1の信号と基準電圧レベルを表す第2の信号とを比較し、前記第1の信号が前記第2の信号よりも大きいか前記第2の信号と等しい場合、前記制御信号を前記スイッチに供給するステップを含み、前記第1の信号は、前記充電式バッテリの平均電圧レベルを表す信号と前記充電式バッテリの元(raw)の電圧レベルを表す信号との間の差分を表すものである請求項14記載の方法。
- 前記充電式バッテリの前記平均電圧レベルを表す前記信号を、ロウパスフィルタを介して供給するステップと、
減算回路を使用して、前記ロウパスフィルタからの前記充電式バッテリの前記平均電圧レベルを表す前記信号と前記充電式バッテリの前記元(raw)の電圧レベルを表す前記信号との間の差分に基づいて前記第1の信号を供給するステップと
を更に含む請求項16記載の方法。
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