KR100228518B1

KR100228518B1 - 충방전제어회로

Info

Publication number: KR100228518B1
Application number: KR1019960010079A
Authority: KR
Inventors: 히로시 무카이나카노; 다카오 나카시모; 미노루 수도; 다케시 마시코
Original assignee: 핫토리 쥰이치; 세이코 인스트루먼트 가부시키가이샤
Priority date: 1995-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 1999-11-01
Also published as: CN1063590C; KR960039478A; TW479380B; CN1141526A

Abstract

본 발명은 충방전제어회로에 관한 것으로써, 상기 복수의 2차 배터리의 각 접속단자전압을 출력하는 버퍼회로; 상기 버퍼회로의 출력전압을 검출하는 전압검출회로; 상기 전압검출회로로 부터의 출력신호를 입력받아서 충방전을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어회로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

충방전제어회로

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 충방전제어회로의 블록도.

제2도는 종래의 충전형 전원장치의 블록도.

제3도는 종래의 충전형 전원장치의 블록도.

제4도는 종래의 충전형 전원장치의 블록도.

제5도는 본 발명의 제2실시예에 따른 충방전 제어회로의 블록도.

제6도는 본 발명의 제3실시예에 따른 충방전 제어회로의 블록도.

제7도는 본 발명의 제4실시예에 따른 충방전 제어회로의 블록도.

제8도는 본 발명의 제5실시예에 따른 충방전 제어회로의 블록도.

제9도는 본 발명의 제6실시예에 따른 충방전 제어회로의 블록도.

제10도는 본 발명의 제7실시예에 따른 충방전 제어회로의 블록도.

제11도는 본 발명에 따른 충방전 제어회로의 블록도를 도시한 설명도.

제12도는 본 발명에 따른 충방전 제어회로에 사용된 인버터의 일례도.

제13도는 본 발명에 따른 충방전 제어회로에 사용된 인버터의 일례도.

제14도는 본 발명에 따른 충방전 제어회로 및 안정화된 전원회로의 블록도.

제15도는 본 발명에 따른 충방전 제어회로 및 안정화된 전원회로의 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101, 102 : 2차배터리 103 : 스위치회로

104, 105 : 분압회로 106, 107 : 기준전압원

108, 109 : 비교기 110 : 버퍼

111 : 제어회로 112A, 112B : 배터리

113, 114 : 분압회로 115, 116 : 전압검출회로

117 : 제어회로 118 : 정전류회로

201, 202 : 충방전제어IC 501 : 제2배터리

503 : 스위치회로 504 : 전류감지저항

506 : 정전류회로 507 : 트랜지스터

508 : 정전류회로 510 : 비교기

514 : 인버터 516 : 제어회로

601 : 분압회로 602, 603 : 전압검출회로

604 : 스위치제어회로 605 : 스위치장치

606 : 출력전압제어회로 607 : 스위치장치

608 : 정류기장치 609 : 출력커패시터장치

611 : 스위치장치

본 발명은 2차 배터리의 충방전을 제어할 수 있는 충방전 제어회로 및 그 제어회로를 이용한 충전형 전원장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 직렬접속된 복수의 2차 배터리의 충방전을 제어할 수 있는 충방전제어 회로에 관한 것이다.

제2도의 블록도에 도시한 전원공급장치는 2차 배터리에 구성된 충전형 전원공급장치로 알려져 있다. 이 장치는 일본국 공개공보 4-75430 "충전형전원장치"에 개시되어 있다. 즉, 2차 배터리(101)는 스위치회로(103)를 개재해서 외부단자 -VO 및 +VO에 접속되어 있다.

그리고 충방전제어회로(100)가 이 2차 배터리(101)에 병렬로 접속되어 있다. 이 충방전제어회로(100)는 2차 배터리(101)의 전압을 검출하기 위해 구성되어 있다. 2차 배터리(101)의 전압이 과충전상태 (배터리전압이 규정된 고전압보다 높은 경우) 혹은 과방전상태(배터리 전압이 규정된 저전압보다 낮은 경우)인 경우, 스위치회로(103)가 턴 오프되도록 충방전제어회로(100)에 신호가 공급된다. 따라서, 과충전 상태인 경우, 외부단자 -VO 및 +VO에 접속된 1차 전원에 의해 2차 배터리를 충전하는 동작은 스위치회로(103)가 턴오프됨으로써 중단된다.

과방전 상태인 경우, 외부단자 -VO 및 +VO에 접속된 부하(예를 들어 2차 배터리 구동형 등의 휴대용 전화기)로의 에너지 공급은 상기와 동일한 방법으로 스위치회로(103)가 턴 오프됨으로써 중단된다. 즉, 충방전제어회로(100)는 2차 배터리(101)가 외부단자에 접속된 부하에 에너지를 공급함에 기인한 2차 배터리(101)의 충전저장능력의 과도한 약화뿐만 아니라, 2차 배터리(101)와 외부단자 중 어느 하나간에 접속된 스위치회로(103)를 제어함으로써 2차 배터리(101)가 외부단자를 통해 과충전되는 것을 방지한다.

또 다른 일례가 제3도의 블록도에 도시된 전원공급장치이다.

제3도에 있어서, 2차 배터리(501)는 스위치회로(503) 및 전류감지 저항(504)을 개재해서 외부단자 -VO 및 +VO에 접속되어 있다. 또한, 과전류검출회로(505) 및 충방전 검출회로가 2차 배터리(501)에 병렬로 접속되어 있다. 충방전 검출회로는 2차 배터리의 전압을 검출하도록 구성되어 있다. 2차 배터리(501)의 전압이 과충전상태 혹은 과방전상태인 경우 스위치회로(503)가 턴오프되도록 충방전검출 회로로부터 신호가 송출된다.

과충전상태가 부하에 비정상 상태가 발생한 것이 원인일 경우 전류감지 저항(504)의 단자 전압을 모니터하는 비교기(515)가 그 전압과 기준전압회로(506)의 출력전압을 비교한다. 기준전압회로(506)의 전압치가 Vref(V)라고 가정할 때, 전류감지저항(504)의 저항치는 R() (스위치회로(503)의 온 저항이 R보다 충분히 작다고 추정함)이고, 저항(504)을 흐르는 전류는 I(A)로써, 다음식

을 만족할 때, 비교기(515)의 출력은 "H"에서 "L"로 변환되고, 스위치회로(503)는 턴오프된다. 동일한 방법으로, 과전류상태인 경우 스위치회로(503)는 외부단자 -VO 및 +VO에 접속된 부하로의 에너지 공급이 중단되도록 턴 오프된다. 그러나 커패시터가 부하로써 접속된 경우, 만일 이 캐패시터가 전혀 충전되지 않았다면 2차 배터리(501)는 이 커패시터가 충전되도록 연속으로 큰 값의 전류가 흐르도록 하며, 2차배터리(501)는 과전류상태 뿐만 아니라 전압 강하상태가 된다.

따라서, 본 실시예에서는 과전류를 검출하도록 지연시간을 제공하여, 커패시터를 충전하는 동안에 과전류가 흐르지 않도록 구성된다.

즉, 충방전 검출회로는 2차 베터리의 에너지가 외부단자에 접속된 부하에 공급됨으로써 2차 배터리의 전압이 저하됨에 따른 2차 배터리(501)의 충전저장능력의 악화 뿐만 아니라, 이 2차 배터리(501)와 외부단자 중 어느 하나 사이에 접속된 스위치회로(503)를 제어함으로써 2차 배터리(501)가 과충전 되는 것을 방지한다. 그리고, 비정상상태로 인해 부하가 전류를 많이 소비할 경우 과전류검출회로(505)가 동작하여 이 경우에도 역시 동일한 방법으로 스위치회로(503)가 턴 오프되어 방전이 중단된다.

제4도는 복수의 2차 배터리로 구성된 충전형전원장치 회로이다.

즉, 복수의 2차 배터리(101)(102)가 스위치회로(103)를 개재해서 외부단자 -VO 및 +VO에 직렬 접속되어 있다. 또한, 충방전제어회로가 이들 2차 배터리 각각에 병렬 접속되어 있다. 이 충방전제어회로는 2차 배터리의 전압을 검출하는 기능을 수행한다. 이 충방전제어회로는 예를들어 다음과 같이 구성된다.

분압회로(104)(105)가 각 2차 배터리에 병렬접속되어 있고, 이 분압회로(104)(105)의 출력을 입력받는 비교기회로(108)(109)와 기준전압원(106)(107)의 출력이 입력신호로써 각 분압회로(104)(105)에 입력되도록 접속됨과 동시에 각 기준전압원(106)(107)에 접속되어 있다.

상기 비교기회로(108)(109)는 2차 배터리(101)(102)의 전압과 각 기준전압원(106)(107)의 전압을 비교하여 2차 배터리의 과충전상태(배터리 전압이 규정된 고전압보다 높은 경우) 혹은 과방전상태(배터리 전압이 규정된 저전압보다 낮은 경우)를 검출한다.

이 비교기회로(108)(109)의 출력신호는 제어회로(111)에 입력신호로 공급되고, 2차 배터리 들중 어느 하나가 과충전상태 혹은 과방전 상태인 경우 스위치회로(103)를 턴오프하기 위한 신호가 제어회로(111)로 부터 출력된다. 따라서, 과충전 상태인 경우, 제어회로(111)는 스위치회로(103)를 턴오프하여 외부단자 -VO 및 +VO에 접속된 1차 전원에 의해 2차 배터리가 충전되는 것을 중단시킨다. 과방전 상태인 경우, 제어회로(111)는 스위치회로(103)를 턴 오프하여 외부단자 -VO 및 +VO에 접속된 부하로의 에너지 공급을 중단시킨다. 즉, 이 충방전제어회로는 2차 배터리의 과방전과, 2차 배터리(101)(102)중 어느 하나와 외부단자들중 어느 하나 사이에 접속된 스위치회로(103)를 제어하여, 2차 배터리(101)(102)의 에너지가 부하에 공급됨에 따라 발생되는 충전저장능력의 과도한 악화를 방지한다.

그러나, 이와 같은 종래 기술에 따른 충방전제어회로는 서로 직렬 접속된 다수의 2차 배터리를 제어하기 위해 전원공급 장치를 구성시키는 경우, 분압회로를 직렬 접속한다. 이 경우, 외부단자에 부하가 접속되지 않더라도 각 분압회로간의 내부 임피던스 차에 따라 2차 배터리 간의 전압을 검출하기 위해 단자에 접속된 배터리에 소정전류가 흐르게 되며, 각 2차 배터리에 흐르는 전류는 단자에 접속된 배터리에 흐르는 전류의 방향에 의거 서로 다른 값을 갖게 된다. 이 때문에 2차 배터리들중 어느 하나는 다른 하나보다 빨리 충전량을 소비하게 되며 그 결과, 이들 두 배터리간에 소정전압차가 발생된다. 이와 같은 현상을 일명 2차 배터리의 일측소비(one-sided consumption)라 일컫는다.

일측 소비가 행해진 2차 배터리를 재차 충전할 때 이들 2차 배터리중 어느 하나는 두 배터리간의 소정전위차에 의거 다른 하나의 2차 배터리가 충분히 충전되기 전에 과충전되게 된다. 이때, 충방전 제어회로가 이 싯점에서의 과충전 상태를 검출하여 충전을 중단시키며, 이에 따라 2차 배터리의 어느 하나가 완전히 충전되지 않으므로 2차 배터리로써의 기능이 효과적으로 유용될 수 없다. 일측소비된 것을 그대로 두고 충전된 2차 배터리를 사용하는 경우 배터리 전압이 낮은 하나의 2차 배터리는 다른 2차 배터리에 비해 빨리 과방전 된다. 다른 하나의 2차 배터리가 에너지를 공급할 수 있는 상태임에도 불구하고, 충방전제어회로는 그 싯점에서의 방전을 중단시킨다.

따라서, 복수의 2차 배터리를 사용한 충전형 전원장치에 있어서, 2차 배터리에서 발생된 일측 소비는 2차 배터리에 저장된 전기충전을 효과적으로 사용할 수 없게 할 뿐만 아니라, 전원장치의 수명을 단축시키게 된다.

극단적인 경우, 하나의 배터리가 과충전되고 다른 하나의 배터리가 과방전되는 경우 즉, 배터리가 충전도 방전도 될 수 없는 경우 배터리는 전혀 사용될 수 없다. 이와 같은 충방전 제어회로는 서로 직렬접속된 복수의 2차 배터리의 접속점들이 충방전 제어회로와 단로(disconnection)되는 경우, 2차 배터리의 과충전 상태 및 과방전 상태를 정확하게 검출할 수 없는 문제점이 있다. 그결과, 배터리 전압이 과충전 혹은 과방전 상태임에도 충방전 동작이 중단되지 않으므로 2차 배터리에 큰 스트레스가 가해지는 문제점이 있다.

이와 같은 충방전 제어회로는 그 전원이 2차 배터리이므로 과전류 상태를 검출하는데 있어서 다음과 같은 결점이 있다.

2차 배터리의 배터리전압이 부하의 전류 소비가 급격히 증가할 때 그 내부임피던스에 의거 급격히 저하된다. 제어회로의 전원이 2차 배터리이므로 그 배터리전압이 급격하게 변화하는 경우 과전류검출회로의 지연시간은 그 전이 특성에 따라 장시간이 되고, 스위치회로는 발생된 열로 인해 파괴된다. 또한, 과도한 전류를 소비하는 경우 발진현상이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 일측 소비를 촉진시키지 않고 충방전을 제어할 수 있는 충방전제어회로를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 충방전 제어회로에 직렬접속된 2차 배터리의 접속점이 단로되는 경우, 이 충방전제어회로에 과충전 및/혹은 과방전을 검출하여 충전 및/혹은 방전을 중단시킴으로써 안전하게 2차 배터리를 사용할 수 있도록 하는 충전형 전원장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 부하의 전류 소비가 급격히 증가하는 경우 회로를 손상시키지 않고 신속하게 방전동작을 중단시킬 수 있는 충방전제어회로를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 매우 큰 입력 임피던스를 갖는 버퍼에, 서로 직렬접속된 복수의 2차 배터리의 배터리 접속단자를 접속시킨 충방전제어회로를 구성하여, 이 배터리 접속단자의 전기전위가 버퍼의 출력으로써 분압회로의 어느 하나의 단자에 입력되고, 이 단자와 배터리접속 단자간에 전류가 흐르지 못하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 충방전제어회로에, 2차 배터리로 구성된 각 배터리의 접속점에 정전류회로를 접속하여 이 충방전제어회로가 배터리와 단로되고, 2차 배터리의 충방전이 중단될 때 과충전 및/ 혹은 과방전을 검출할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 부하전류가 급격히 증가할 때 후속회로로 부터의 신호를 수신하여 방전을 제어함으로써 방전동작을 중단시킬 뿐만 아니라, 과전류검출 단자의 전압이 급격히 상승하는 것을 검출하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 충방전 제어회로는 다음과 같이 구성된다.

(1) 복수의 2차 배터리가 서로 직렬 접속된 전원,

상기 복수의 2차 배터리의 각 접속단자 전압을 출력하는 버퍼,

이 버퍼회로의 출력전압을 검출하는 전압검출회로,

이 전압검출회로의 출력신호를 입력받아서 충방전을 제어하도록 제어신호를 출력하는 제어회로로 구성된 것을 특징으로 한다.

(2) 복수의 2차 배터리가 서로 직렬 접속된 전원,

상기 복수의 2차 배터리의 각 전압을 검출하는 전압검출회로,

이 전압검출회로의 출력신호를 입력받아 충방전을 제어하도록 제어신호를 출력하는 제어회로로 구성되고, 상기 전압검출회로의 입력측에 상기 복수의 2차 배터리의 각 접속단자 전압을 출력하기 위한 버퍼가 접속된 것을 특징으로 한다.

(3) 제1전원(배터리), 제2전원(배터리)등 적어도 두개 이상의 전원이 서로 직렬접속된 전원.

각 제1전원 및 제2전원에 대해 개별적으로 구비된 제1과충전/과방전 검출회로 및 제2과충전/과방전 검출회로,

상기 제1과충전/과방전 검출회로 및 제2과방전/과충전 검출회로의 신호에 의거하여, 상기 제1전원 및 제2전원에 접속된 스위치회로에 제어신호를 출력하는 제어회로.

상기 제1전원 및 제2전원의 접속점과 전원단자들 중 하나에 접속된 정전류회로로 구성되고, 상기 충방전 제어회로는 상기 제1전원 및 제2전원의 접속점이 상기 충방전제어회로의 접속점에서 단로될 때 전원의 충방전을 중단시키는 것을 특징으로 한다.

(4) 외부단자에 직렬접속된 과전류검출저항,

스위치회로,

2차배터리 및,

상기 스위치회로를 제어하도록 상기 2차 배터리에 병렬접속된 과전류검출회로 및 충방전검출회로로 구성되고, 상기 제어회로의 입력측에는 과전류검출 저항에 접속된 인버터와 지연회로의 각 출력단자들이 접속되며, 이 제어회로는 두개의 입력상태에 의거하여, 스위치회로에 지연시간이 다른 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

(5) 2차 배터리의 과충전상태 및 과방전상태를 검출하도록 전압검출회로와, 이 전압검출회로로 부터의 검출신호를 수신하여 스위치 장치를 제어하는 스위치 제어회로를 구비한 충방전제어회로.

정전압을 공급하기 위해, 충방전제어회로에 접속되고, 그 출력전압을 모니터하여 수신하고 안정화시키도록 스위치 장치를 제어하기위해 출력전압제어회로에 접속된 안정화된 전원회로로 구성되고, 이 출력전압제어회로는 2차 배터리의 과충전상태가 검출될 때 스위치 제어회로로 부터의 신호를 수신하여 스위치 장치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은, 매우 큰 입력 임피던스를 갖는 버퍼를 통해 복수의 2차 배터리의 접속단자들의 전기전위를 출력할 때, 이 배터리 접속단자를 통해 전류가 흐르지 않으므로 2차 배터리의 일측 소비를 방지할 수 있도록 복수의 2차 배터리를 통해 흐르는 전류의 량이 동일하다. 그 결과, 2차 배터리를 사용하는 전원장치의 수명이 연장된다. 또한, 2차 배터리와 충방전제어회로가 단로되더라도 2차 배터리에 큰 스트레스를 주지 않는 고안정 충전형전원장치를 제공할 수 있다.

본 발명은, 전원전압인 2차 배터리 전압이 부하의 급격한 증가에 의거하여 급격히 변화될 때, 방전을 신속히 중단시킴으로써 스위치회로의 손상을 방지하여 전체적으로 신뢰성이 높은 장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 충방전제어회로의 블록도로써, 일측소비를 방지함으로써 전원장치의 수명을 연장시킨 것이다.

복수의 2차 배터리(101)(102)가 스위치회로(103)를 개재해서 외부단자 -VO 및 +VO에 접속되어 있다. 이 스위치회로(103)의 저항치가 "0"인 경우, 외부단자 -VO는 2차 배터리의 최저전위를 출력하고, 외부단자 +VO는 2차 배터리의 최고전위를 출력한다. 복수의 2차 배터리들간의 전위를 검출하는 단자는 파워가 단자 -VO 및 +VO를 통해 공급되는 버퍼(110)에 접속되어 있다. 이 버퍼(110)는 복수의 분압회로(104)(105)의 접속점에 상기 2차 배터리들간의 전위를 출력한다.

버퍼(110)가 MOS 전계효과 트랜지스터(FET)로 구성된 경우, 케이트와 드레인간의 임피던스와, 게이트와 소오스간의 임피던스가 무한대이므로 입력임피던스는 거의 무한대로 할 수 있고, 따라서 입력단자를 통해 흐르는 전류가 존재하지 않게 된다. 이 버퍼(110)는 입력단자의 임피던스를 매우 크게 하는 임의의 엘레멘트 즉, MOS FET와는 다른 엘레멘트로 구성될 수도 있다.

분압회로(104)(105)는 2차 배터리(101)(102)에 각각 병렬접속되어 있다. 이들 분압회로(104)(105)는 버퍼(110)의 출력을 입력받는다. 분압회로(104)(105)의 출력과 기준전압원(106)(107)의 전압을 비교하는 비교기(108)(109)의 출력신호는 제어회로(111)에 입력되고, 이 제어회로(111)는 제2배터리(101)(102)에 직렬접속된 스위치회로(103)를 제어하기 위한 제어신호를 출력한다. 따라서, 복수의 분압회로(104)(105)간에 내부 임피던스차가 존재하는 경우에도 2차배터리를 흐르는 각각의 전류는 분압회로(104)(105)에 직렬로 흐르는 전류에 의해서만 결정된다. 따라서, 복수개의 2차배터리(101)(102)를 흐르는 전류치간의 차이로 인한 일측 소비를 방지할 수 있다.

제5도에 도시한 바와같이 세개이상의 2차배터리가 사용되는 경우에도, 파워가 각 배터리접속단자와 함께 최저전위단자 -VO 및 최고 전위단자 +VO에 공급되는 버퍼(110)를 접속함으로써 본 발명을 충족시킬 수 있다.

제6도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것이다.

스위치회로(103)가 복수의 2차 배터리(101)(102)에 직렬 접속되어있고, 충방전 제어IC(201)가 상기 스위치회로(103)를 제어하기 위한 제어회로로써 2차 배터리(101)(102)에 병렬접속되어 있다. 이 충방전제어IC(201)가 복수의 제2배터리를 제어할 수 있고, 이 제2배터리의 중간 전위를 검출하기 위하여 중간전위검출단자를 구비한다면, 본 발명은 파워가 배터리(101)(102)의 최고전위 및 최저 전위로부터 중간전위검출단자에 공급되는 버퍼(110)를 접속시킴으로써 충족될 수 있다. 버퍼(110)를 통해 중간전위를 검출함으로써 각 검출단자들간의 임피던스차이에 의한 전류의 차이를 억제할 수 있고, 제2배터리(101)(102)가 일측소비되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제7도에 도시한 바와 같은 제2배터리의 충방전을 제어하기 위해 또다른 충방전제어IC(201)(202)를 병렬접속시킴으로써 복수의 제2배터리(101)(102)의 충방전을 제어하기 위한 회로를 구성하는 경우, 본 발명은 파워가 제2배터리(101)(102)의 최고전위 및 최저전위로부터 복수의 제2배터리(101)(102)의 배터리접속단자에 공급되는 버퍼(110)를 접속시킴으로써 충족될 수 있다.

이 경우, 복수의 충방전제어IC(201)(202)간의 내부 임피던스차가 발생되더라도 중간전위점을 통해서는 전류가 흐르지 않으므로 복수의 제2배터리를 흐르는 각각의 전류는 서로 동일하며, 제2배터리가 일측소비되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 제8도에 도시한 바와 같은 스위치회로를 구비한 충방전제어IC(202)에 의해 복수의 제2배터리(101)(102)를 제어하는 경우에도 충족될 수 있다. 제9도는 제2배터리가 큰 스트레스를 받지 않도록 구성된 본 발명에 따른 고안정 충반전제어 회로의 블록도이다. 두개의 배터리(112A)(112B)가 제2배터리로써 충방전 제어회로의 전원단자 +VB 및 -VB간에 직렬 접속되어 있다. 이들 두개의 배터리의 접속점은 충방전 제어회로의 단자 VI에 접속되어 있다. 배터리(112A)의 전압은 분압회로(113)에 의해 분압되고, 이 분압된 전압은 과충전 및 과방전 검출용 전압검출회로(115)에 의해 검출된다. 이 전압검출회로(115)의 출력은 제어회로(117)에 입력된다. 이 제어회로(117)는 각 배터리가 과충전상태 혹은 과방전상태일 때 외부 전원단자와 제2배터리간의 스위치(도시 생략)를 턴 오프하도록 제어신호Vs를 출력한다. 상기 제어회로(117)는 로직회로로만 구성된다. 동일한 방법으로 배터리(112B)에 대해서도, 분압회로(114) 및 전압검출회로(116)에 의해 과충전 및 과방전이 검출되도록 회로배열이 이루어진다. 그 검출결과는 디지탈신호로써 제어회로(117)에 입력된다.

따라서, 배터리(112A) 혹은 배터리(112B)가 과충전상태 혹은 과방전상태가 되는 경우, 제어회로(117)는 배터리와 외부회로간의 접속을 차단시킴으로써 과충전 혹은 과방전 진행이 중단되도록 동작한다. 두개의 배터리의 충방전 특성이 서로 완전히 동일하지는 않으므로 충방전제어동작을 분리하여 검출하고 제어할 필요가 있다.

정전류회로(118)는 단자 +VB로 부터 단자 -VI로 흐르는 전류치 Ic를 발생한다. 이 전류치가 너무 크면 제2배터리의 일측소비의 원인이 되므로 1A이하로 하는 것이 바람직하다.

분압회로(113)의 저항치가 R1이고, 분압회로(114)의 저항치가 R2, 두개의 배터리(112A)(112B)의 배터리 전압은 각각 V1 및 V2이고, 만일 두개의 배터리와 충방전제어회로의 접속점(단자 VI)간의 접속점이 서로 단로되었다면, 단자 VI의 전압은 식(2)로 표시될 수 있다.

이 경우, 단자 VI의 전압이 전압검출회로(116)의 과충전 검출 전압보다 큰 경우 및/혹은 전압 VI+V2-VI가 전압검출회로(115)의 과방전 검출 전압보다 낮은 상태가 동시에 발생된다면, 제어회로(117)는 외부전원 혹은 부하로 부터 제2배터리를 단로시키기 위한 제어신호를 발생한다.

예를 들어, 저항치 R1 및 R2가 각각 10M이라 할 때, 배터리(112A)(112B)의 배터리전압 V1 및 V2는 각각 4V이고, 정전류치 Ic는 0.5A, VI는 다음과 같이 얻어진다.

VI + ((4+4-0.5E-610E6)/10E62+0.5E-6)10E6 = 6.5 (V)

과충전 검출 전압이 5V이고, 과방전 검출 전압이 3V라 할 때, 전압검출회로(115)는 배터리(112A)의 배터리전압이 1.5V이고, 과방전 상태가 발생했다고 판단하고, 전압검출회로(116)는 배터리(112B)의 배터리전압이 6.5V이고, 과방전상태가 발생했다고 판단한다. 따라서, 두개의 배터리와, 충방전제어회로의 접속점(단자 VI)간의 접속점이 서로 단로되는 경우, 충전뿐만 아니라 방전도 방지할 수 있다.

정전류회로(118)가 구성되지 않은 경우에는, 2차 배터리의 접속점과, 충방전제어회로의 접속점(단자 VI)이 서로 단로된다면, 식(2)에서 Ic=0, R2=10M일때, 배터리 전압 V1=7V, V2=1V이더라도 단자 VI의 전압은 4V가 된다. 즉, 배터리가 과충전상태 혹은 과방전상태이더라도 충방전중단동작이 불가능한 것이다. 그러나, 상술한 바와 같이 두개의 배터리가 직렬 접속된 경우 및 세개이상의 배터리가 직렬접속된 경우에도 각 배터리의 접속점에 정전류가 흐르도록 함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있음이 명백하다.

제9도에 있어서, 정전류회로(118)는 단자 +VO에서 단자 VI로 정전류 Ic가 흐르도록하나, 제10도에 도시한 바와 같이, 단자 VI에서 단자 -VO로 정전류가 흐르도록 하여도 동일한 효과를 얻을 수 있음이 명백하다.

상술한 바와 같이, 두개이상의 배터리 접속점과 충방전 제어회로의 접속점이 서로 단로되는 경우, 이들 배터리들의 충방전이 중단되므로 충전형 고안정 전원장치가 얻어질 수 있다.

제11도는 부하의 큰 변화에도 불구하고 안정하게 동작할 수 있도록 구성된 본 발명의 실시예에 따른 충방전 제어 회로의 블록도이다. 배터리(501)는 2차 배터리로써 전원단자 +VO와 충방전제어회로(518)의 VSS간에 접속되어 있다. 제2배터리(501)가 과충전상태 혹은 과방전상태가 되는 경우 2차 배터리의 전압이 충방전 제어회로(518)에 의해 검출되어 스위치회로(503)가 턴 오프되도록 동작한다.

과전류상태를 검출하기 위하여, 비교기(515)는 전류감지저항(504)의 단자전압과 기준전압회로(506)의 기준전압을 비교한다. 여기서, 스위치회로(503)는 FET등으로 구성될 수 있다. 그 같은 경우 스위치회로(503)는 유한저항치를 가지므로 전류감지저항(504)은 불필요하게 된다.

저항(511)은 스위치회로(503)에 병렬 접속되어 있으며, 이 저항치는 스위치회로(503)의 저항치에 비교할 때 상당히 크다. 일단 턴 오프된 스위치회로(503)는 이 저항(511)에 의해 복구될 수 있다.

과전류검출기능은 과전류상태가 발생된 후 소정 지연시간 동안 스위치회로(503)를 턴 오프하는 것이 필요하다. 따라서, 전류감지저항(504)의 전압은 기준전압(517)보다 높게 유지되고, 그 상태가 발생된 후 소정지연시간동안 스위치회로(503)가 턴 오프되도록 트랜지스터(507), 정전류회로(508), 비교기(510)등으로 구성된 회로가 동작한다.

지연회로는 트랜지스터(507), 정전류회로(508), 비교기(510)로만 구성될 필요는 없고, 소정지연시간을 검출할 수 있는 어떤 회로라도 무방하다.

전류감지저항(504)의 단자전압은 또한, 인버터(514)에 입력된다.

또한, 인버터(514)의 신호와 지연회로(516)의 출력(512)들은 제어회로(516)에 입력된다. 이 제어회로(516)는 상기 인버터(514)의 출력이 "L"로 되거나 혹은 비교기(510)의 출력이 "L"로 되는 경우 스위치회로(503)가 턴 오프되도록 동작한다. 이 제어회로(516)는 로직신호를 단순하게 제어하기 위한 회로로써 스위치회로(503)에 적합하도록 그 출력형태가 변경될 수 있다. 인버터(514)의 변환전압은 기준전압의 출력전압(517)보다 높은 것으로 가정한다.

이들 회로들이 이와 같은 방법으로 세트되었다면, 정상상태에서는 기준 전압회로(506)의 전압이 항상 전류감지저항(504)의 단자전압 및 인버터(514)의 변환전압보다 높으므로 스위치회로(503)는 온 되나, 반면에, 과전류상태가 발생하여 전류감지저항(504)의 단자전압이 기준전압의 출력전압(517)보다 높고 인버터(514)의 변환전압보다는 낮아지는 경우, 이들 회로들은 이 과전류상태가 발생된 후 소정지연시간동안 스위치회로(503)가 턴 오프되도록 동작한다. 또한, 동일한 방법으로 전류감지저항(504)의 단자전압이 인버터(514)의 변환전압보다 높은 경우 이들 회로들은 스위치회로(503)가 즉시 턴 오프되도록 동작한다.

상기 인버터(514)는 제13도에 도시한 바와 같은 회로를 구성시킴과 동시에 제12도에 도시한 보상회로를 구성시킴으로써 충족될 수 있다. 이 인버터회로가 그 출력을 소정전압으로 변환하는 임의의 회로로 구성된다 하더라도 본 발명이 충족될 수 있다. 제15도는 본 발명에 따른 충방전제어회로 및 안정화된 전원회로의 블록도이다.

파워는 전원단자 -VB 및 +VB에 접속된 2차 배터리에 공급된다. 이 구성에 있어서, 충방전제어회로는 블리더저항으로 구성된 분압회로(601), 이 분압회로(601)의 두개의 출력전압을 각각 검출하는 전압검출회로(602)(603), 상기 전압검출회로(602)(603)의 각각의 출력신호에 근거하여 스위치제어신호를 출력하는 스위치제어회로(604) 및, 스위치장치(605)로 구성되어 있고, 안정화된 전원회로는 출력전압제어회로(606)와, 장치(607)(608)(609)(610)로 구성되어 있다.

상기 안정화된 전원회로에는 여러가지 타입이 있으나, 제14도 및 제15도는 전압감소타입의 스위칭 조정기가 사용된 예를 도시한 것이다. 이 구성에 있어서, 코일장치(610)에 에너지를 저장하기 위한 스위치장치(607), 출력커패시터장치(609)에 에너지를 방전하기 위한 정류기장치(608), 단자 -VO 및 +VO간의 출력전압을 일정하게 유지시키는 출력전압제어회로(606)로 구성된 안정화된 전원회로는, 출력전압제어회로(606)에 의해 스위치장치(607)를 턴 온 및 턴 오프함으로써 출력전압을 안정화시킨다.

2차 배터리가 충전될 때 단자 -VO 및 +VO에 접속된 충전기(도시생략)는 2차 배터리의 충전을 개시한다. 전압검출회로(602)는 전원인 2차 배터리의 과충전상태를 검출하기 위한 회로로써, 과충전상태가 검출될 때 스위치제어회로(604)를 이용하며, 종래기술은 제14도에 도시한 바와 같이 스위치장치(611)를 턴 오프함으로써 2차 배터리로 부터의 전류의 흐름을 차단하게 되나, 본 발명은 충방제어회로 및 안정화된 전원회로가 서로 일체화된 제15도에 도시한 바와 같은 출력전압제어회로(606)를 통해 스위치장치(607)를 턴 오프하는 것으로써 종래의 구성인 스위치장치(611)가 삭제되어 있고, 2차 배터리로 부터의 전류의 흐름이 차단된다.

본 발명에 따른 충방전제어회로는 서로 직렬접속된 복수의 2차 배터리와 전위검출단자가 매우 큰 입력임피던스를 갖는 버터가 접속됨으로써, 충방전제어회로의 배터리접속단자를 통해 전류가 흐르지 못하도록 하고, 각각의 2차 배터리에 동일한 량의 전류가 흐르도록 함으로써 2차 배터리의 일측 소비가 방지되는 수명연장 전원장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 충방전 제어회로는 2차 배터리의 접속점과 충방전제어회로간의 접속단자간에 정전류 회로가 접속되어 있으므로 2차 배터리 및 충방전제어회로가 서로 단로되더라도 과충전상태 혹은 과방전상태가 되지 않도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 전류감지 저항이 급격히 증가할 때, 즉시 방전을 중단시킬 수 있도록 구성되어 있으므로 본 발명의 충방전제어회로는 과전류가 흐르고 부하에 비정상상태(단락상태)가 발생하여 2차 배터리의 전압이 급격히 하강할 때에도 지연시간회로의 전이특성등에 관계없이 스위치회로를 즉시 턴 오프하도록 동작한다. 따라서, 본 발명은 배터리가 방전을 중단함으로써 발생되는 진동현상과, 스위치회로가 어떤 열로 인해 손상을 입는 것을 방지하여 신뢰성 있는 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.

Claims

복수의 2차 배터리가 서로 직렬 접속된 전원; 상기 복수의 2차 배터리의 각 접속단자전압을 출력하는 버퍼회로; 상기 버퍼회로의 출력전압을 검출하는 전압검출회로; 상기 전압검출회로로 부터의 출력신호를 입력받아서 충방전을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어회로로 구성된 것을 특징으로 하는 충방전제어회로.
복수의 2차 배터리가 서로 직렬 접속된 전원; 상기 복수의 2차 배터리의 각 전압을 검출하는 전압검출회로; 상기 전압검출회로로 부터의 출력신호를 입력받아서 충방전을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어회로로 구성되고; 상기 전압검출회로의 입력측에는 상기 복수의 2차 배터리 각각의 접속단자전압을 출력하기 위한 버퍼회로가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 충방전제어회로.
적어도 두개의 전원을 가진 제1전원; 상기 제1전원에 직렬 접속된 제2전원; 상기 각각의 제1전원 및 제2전원에 대해 별개로 구비되어 있는 제1과충전/과방전 검출회로 및 제2과충전/과방전검출회로; 상기 제1과충전/과방전 검출회로 및 상기 제2과충전/과방전 검출회로로부터의 신호에 의거하여, 상기 제1전원 및 제2전원에 접속된 스위치회로에 제어신호를 출력하는 제어회로; 상기 제1전원 및 상기 제2전원의 접속점과 상기 전원단자들 중 어느하나에 접속된 정전류회로로 구성되고, 상기 충방전제어회로는 상기 제1전원 및 상기 제2전원의 접속점이 상기 충방전제어회로의 접속점과 단로될 때 상기 전원의 충방전을 중단시키는 것을 특징으로 하는 충방전제어회로.
외부전원단자에 직렬접속된 과전류검출저항; 스위치회로; 2차 배터리; 상기 스위치회로를 제어하도록 상기 2차 배터리에 병렬접속된 과전류검출회로 및 충방전검출회로로 구성되고, 상기 제어회로의 입력측에는 상기 과전류검출저항에 접속된 인버터 및 지연회로의 각각의 출력단자들이 접속되어 있고, 상기 제어회로는 두개의 입력상태에 의거하여, 상기 스위치회로에 지연시간이 다른 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 충방전제어회로.
2차 배터리의 과충전상태 및 과방전상태를 검출하는 전압검출회로와, 상기 전압검출회로로 부터의 검출신호를 수신하여 스위치장치를 제어하는 스위치제어회로를 구비한 충방전제어회로; 정전압을 공급하기 위해 상기 충방전제어회로에 접속되고, 그 출력전압을 모니터하여 안정화하도록 스위치장치를 제어하기 위하여 출력전압제어회로를 구비한 안정화된 전원회로로 구성되고, 상기 출력전압제어회로는 2차 배터리의 과충전상태가 검출될 때 스위치제어회로로 부터의 신호를 수신하여 스위치장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 충방전제어회로.