KR100884842B1 - 충전 제어용 반도체 집적 회로, 그 충전 제어용 반도체집적 회로를 사용한 충전 장치 및 2차 전지 접속 검출 방법 - Google Patents

충전 제어용 반도체 집적 회로, 그 충전 제어용 반도체집적 회로를 사용한 충전 장치 및 2차 전지 접속 검출 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실장 공간 및 비용의 증가를 최소한으로 하는 간단한 회로로 2차 전지의 전지 접속을 검출할 수 있는 충전 제어용 반도체 집적 회로, 그 충전 제어용 반도체 집적 회로를 사용한 충전 장치 및 2차 전지 접속 검출 방법을 제공한다.
제어 회로부(18)는 상기 전지 전압(Vb)이 제2 전압(V2) 이상이 된 것을 검출하면, 급속 충전 대기 시간(T2) 동안, 전지 전압(Vb)이 제2 전압(V2)보다 큰 제3 전압(V3) 이상인지 여부의 검출을 실행하고, 전지 전압(Vb)이 제2 전압(V2)보다 큰 제3 전압(V3) 이상이 된 것을 검출하면, 2차 전지(6)의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수행하도록 한다.
Figure R1020070020138
충전 장치, 충전 제어 회로, 직류 전원, 2차 전지, 부하

Description

충전 제어용 반도체 집적 회로, 그 충전 제어용 반도체 집적 회로를 사용한 충전 장치 및 2차 전지 접속 검출 방법 {INTEGRATED CIRCUIT FOR CONTROLLING CHARGING, CHARGING DEVICE USING THE INTEGRATED CIRCUIT, AND METHOD FOR DETECTING CONNECTION OF SECONDARY BATTERY}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차 전지 충전 장치의 구성예를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 충전 장치(1)의 동작예를 나타낸 흐름도.
도 3은 도 1의 충전 장치(1)의 충전 전류(ich)와 전지 전압(Vb)의 변화 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2차 전지 충전 장치의 구성예를 나타낸 도면.
도 5는 도 4의 충전 장치(1a)의 동작예를 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 1a : 충전 장치 2, 2a : 충전 제어 회로
5 : 직류 전원 6 : 2차 전지
7 : 부하 11 : 전원 전압 검출 회로부
12 : 충전 전류 제어 회로부 13 : 충전 전류 검출 회로부
14 : 기준 전압 발생 회로부 15~17 : 비교기
18 : 제어 회로부 20 : 전류 부하
Q1 : 파워 트랜지스터
R1, R11~R14 : 저항
D1 : 다이오드
본 발명은 충전 제어용 반도체 집적 회로, 그 충전 제어용 반도체 집적 회로를 사용한 충전 장치 및 2차 전지 접속 검출 방법에 관한 것이고, 특히, 2차 전지의 충전 상태에 따라 상기 2차 전지의 접속 상태를 검출하는 충전 제어용 반도체 집적 회로, 그 충전 제어용 반도체 집적 회로를 사용한 충전 장치 및 2차 전지 접속 검출 방법에 관한 것이다.
종래, 충전 장치에 장착되어 있는 2차 전지의 접속 상태를 확인하는 방법으로서 다음과 같은 것이 있었다. 제1 방법은 전지 장착 시에는 온 되고, 비장착 시에는 오프 상태로 되는 스위치 수단을 마련하도록 한 것이다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 평 10－285812호 참조). 제2 방법은 전지 팩에 내장된 온도 검출용의 서미스터에 전류를 공급하여 서미스터의 단자 전압을 검출하여 전지의 유무를 판정하는 것이다(예컨대, 일본 특허 공보 2927354호 참조). 상기 제1 방법은 스위치 수단이 여분으로 필요하여 공간 및 비용이 모두 증가한다는 문제가 있었다. 또, 상기 제2 방법은 서미스터를 내장하고 있지 않는 전지에서는 채용하지 못하고, 나아가 서미스터 검출용으로 전용의 접속 단자를 추가하여야 할 필요가 있어 역시 공간 및 비용이 모두 증가한다는 문제가 있었다. 또, 제1 및 제2의 각 방법에 있어서, 전지 장착은 검출할 수 있어도, 전지가 확실히 충전 장치의 접속 단자에 전기적으로 접촉되어 있는지 여부는 알 수 없다는 문제가 있었다.
이에, 스위치 수단이나 서미스터를 이용하지 않는 제3 방법으로서 충전 장치의 전지 접속 단자에 소정의 전압값 이상의 전압이 발생한 경우에는, 충전 전류를 공급하고, 상기 충전 전류값이 만충전 시의 충전 전류 임계값보다 크면 전지가 접속되었다고 판정하고, 작으면 만충전으로 판정하는 것이 있었다(예컨대, 일본 특허 공보 3203538호 참조). 나아가, 만충전 시의 충전 전류 임계값 근처에 2개의 판정 전류 임계값을 마련하고, 이 2개의 임계값을 소정 시간 이상 걸쳐 통과한 경우에는 만충전으로 판정하고, 소정 시간 미만의 시간으로 통과한 경우에는, 전지가 취출되었다고 판정하도록 하였다.
또, 스위치 수단이나 서미스터를 이용하지 않는 제4 방법으로서 간헐 충전을 실시하고, 충전을 정지하고 있는 동안에 전지 접속 단자의 전압 측정을 실시하며, 충전 중에 충전 전류의 측정을 실시하고, 그 결과로부터 전지 접속의 유무를 판정하는 것이 있었다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 평 10－225001호 참조).
그러나, 상기 제3 방법에서는 과방전된 전지의 충전을 실시할 수 없다는 문제가 있었다. 과방전된 전지에 대하여 즉시 대전류로 충전하면, 발열이나 발화 등 중대한 사고를 초래할 우려가 있기 때문에, 소정의 전압에 도달할 때까지는 소전류에 의한 충전을 실시할 필요가 있었다. 이로부터, 전지가 장착되었을 때에 전지의 유무를 판정하는 전지 전압의 임계값은 과방전된 전지 전압보다 높게 설정할 필요가 있었다. 만충전 시의 충전 전류 임계값 근처에 2개의 판정 전류 임계값을 마련하여 만충전과 전지 접속 검출의 판정을 실시하는 경우에는, 만충전 전류의 전후에 2개의 판정 전류값을 설정하고, 상기 전류 구간을 소정 시간 이상 걸쳐 통과하였는지 여부를 검출하고 있기 때문에, 만충전 전류값 외에 나아가 2개의 판정 전류값을 설정할 필요가 있어, 회로 규모가 증대한다는 문제가 있었다.
또, 상기 제4 방법에서는 간헐 충전을 실시할 필요가 있어 일반적인 정전류-정전압 충전 방식에 나아가 간헐 충전을 수행하기 위한 수단을 추가할 필요가 있으므로, 공간 및 비용이 모두 증가한다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 실장 공간 및 비용의 증가를 최소한으로 하는 간단한 회로로 2차 전지의 전지 접속을 검출할 수 있는 충전 제어용 반도체 집적 회로, 그 충전 제어용 반도체 집적 회로를 사용한 충전 장치 및 2차 전지 접속 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 충전 제어용 반도체 집적 회로는 충전용 트랜지스터를 통하여 2차 전지에 충전 전류를 공급하고, 상기 2차 전지에 대하여 충전을 실시하는 충전 장치에서 상기 충전용 트랜지스터의 동작 제어를 실행하는 충전 제어용 반도체 집적 회로에 있어서,
상기 충전용 트랜지스터로부터 출력된 충전 전류값의 검출을 실행하고, 상기 검출한 충전 전류값을 나타내는 신호를 생성하여 출력하는 충전 전류 검출 회로부와,
상기 전지 전압과 미리 설정된 1개 이상의 소정값의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 신호를 생성하여 출력하는 전압 비교 회로부와,
상기 전지 전압, 및 상기 충전 전류 검출 회로부 및 상기 전압 비교 회로부로부터 출력된 각 신호에 따라 상기 충전용 트랜지스터에 대하여 소정의 충전 전류를 출력시키는 정전류 충전, 또는 상기 전지 전압이 소정값으로 일정하게 되도록 충전 전류를 출력시키는 정전압 충전을 실시하도록 하는 충전 제어 회로부를 구비하고,
상기 충전 제어 회로부는 상기 전지 전압이 제2 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 제2 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상인지 여부의 검출을 실행하고, 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상이 된 것을 검출하면 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수행하는 것이다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 개시 시에, 제1 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 작은 제1 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 전지 전압이 제1 소정값 미만이 된 것을 검출하면 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수행하도록 하였다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 전류값이 제4 소정 값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수행하도록 하였다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수행하도록 하였다.
또한, 상기 전압 비교 회로부는 상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 제2 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제2 비교기를 구비하도록 하였다.
또한, 상기 전압 비교 회로부는
상기 제1 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 제1 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제1 비교기와,
상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 제2 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제2 비교기를 구비하도록 하였다.
또한, 상기 2차 전지의 전지 전압이 입력되는 입력단에 접속되고, 상기 충전 제어 회로부로부터 입력된 제어 신호에 따라 구동 제어되는 전류원을 구비하며, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로부터 전원 공급이 수행되는 부하의 소비 전류를 제어하는 외부로부터의 제어 신호에 따라 상기 전류원의 구동 제어를 실행하도록 하였다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 2차 전지의 접속 검출을 실행하는 동안, 상기 부하의 소비 전류를 절감시키기 위한 상기 외부로부터의 제어 신호가 입력되면, 상기 전류원을 동작시키고, 상기 부하의 소비 전류를 절감시키기 위한 상기 외부로부터의 제어 신호의 입력이 정지되면, 상기 전류원의 동작을 정지시키도록 하였다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지의 접속 이상으로 판정하면, 상기 2차 전지로의 충전 전류 공급을 정지시키도록 하였다.
또한, 본 발명에 따른 충전 장치는 2차 전지에 대하여 정전류 충전 또는 정전압 충전을 실시하는 충전 장치에 있어서,
입력된 제어 신호에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류의 공급 제어를 실행하는 충전용 트랜지스터와,
상기 2차 전지에 공급되는 충전 전류와 상기 2차 전지의 전압으로부터 상기 충전용 트랜지스터를 제어하는 충전 제어용 반도체 집적 회로를 구비하고,
상기 충전 제어용 반도체 집적 회로는
상기 충전용 트랜지스터로부터 출력된 충전 전류값의 검출을 실행하고, 상기 검출한 충전 전류값을 나타내는 신호를 생성하여 출력하는 충전 전류 검출 회로부와,
상기 전지 전압과 미리 설정된 1개 이상의 소정값의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 신호를 생성하여 출력하는 전압 비교 회로부와,
상기 전지 전압, 및 상기 충전 전류 검출 회로부 및 상기 전압 비교 회로부로부터 출력된 각 신호에 따라 상기 충전용 트랜지스터에 대하여 소정의 충전 전류를 출력시키는 정전류 충전, 또는 상기 전지 전압이 소정값으로 일정하게 되도록 충전 전류를 출력시키는 정전압 충전을 실시하도록 하는 충전 제어 회로부를 구비하고,
상기 충전 제어 회로부는 상기 전지 전압이 제2 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 제2 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상인지 여부의 검출을 실행하고, 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수행하는 것이다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지에의 충전 개시 시에, 제1 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 작은 제1 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 전지 전압이 제1 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수행하도록 하였다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수 행하도록 하였다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 소정의 이상 처리를 수행하도록 하였다.
또한, 상기 전압 비교 회로부는 상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 제2 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제2 비교기를 구비하도록 하였다.
또한, 상기 전압 비교 회로부는
상기 제1 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 제1 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제1 비교기와,
상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 제2 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제2 비교기를 구비하도록 하였다.
또한, 상기 2차 전지의 전지 전압이 입력되는 입력단에 접속되고, 상기 충전 제어 회로부로부터 입력된 제어 신호에 따라 구동 제어되는 전류원을 구비하며, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로부터 전원 공급이 수행되는 부하의 소비 전류를 제어하는 외부로부터의 제어 신호에 따라 상기 전류원의 구동 제어를 실행하 도록 하였다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 2차 전지의 접속 검출을 실행하는 동안, 상기 부하의 소비 전류를 절감시키기 위한 상기 외부로부터의 제어 신호가 입력되면, 상기 전류원을 동작시키고, 상기 부하의 소비 전류를 절감시키기 위한 상기 외부로부터의 제어 신호의 입력이 정지되면, 상기 전류원의 동작을 정지시키도록 하였다.
또한, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지의 접속 이상으로 판정하면, 상기 2차 전지에의 충전 전류의 공급을 정지시키도록 하였다.
또한, 본 발명에 따른 충전 제어용 반도체 집적 회로의 2차 전지 접속 검출 방법은 충전용 트랜지스터를 통하여 2차 전지에 충전 전류를 공급하고, 상기 2차 전지에 대하여 충전을 실시하는 충전 장치에서 상기 충전용 트랜지스터의 동작 제어를 실행하는 충전 제어용 반도체 집적 회로의 2차 전지 접속 검출 방법에 있어서,
상기 2차 전지 전압인 전지 전압의 검출을 실행하고,
상기 전지 전압이 제2 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 제2 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상인지 여부의 검출을 실행하고,
전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하는 것이다.
또한, 상기 2차 전지로의 충전 개시 시에, 제1 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 작은 제1 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고,
전지 전압이 제1 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하도록 하였다.
또한, 상기 2차 전지에의 충전 전류값의 검출을 실행하고,
상기 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고,
상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하도록 하였다.
또한, 상기 2차 전지의 접속 이상으로 판정하면, 상기 2차 전지에의 충전 전류의 공급을 정지시키도록 하였다.
실시예
다음에, 도면에 나타낸 실시예에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
제1 실시예.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차 전지 충전 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 1에 있어서, 충전 장치(1)는 AC 어댑터 등과 같은 직류 전원(5)을 전원으로 하여 리튬 이온 배터리 등으로 이루어지는 2차 전지(6)에 대하여 정전류 충전 또는 정전압 충전으로 충전을 실행한다. 2차 전지(6)는 부하(7)에 접속되어 상기 부하(7)에 전원 공급을 수행한다.
충전 장치(1)는 베이스에 입력된 신호에 따른 전류를 2차 전지(6)에 공급하는 PMOS 트랜지스터로 이루어지는 충전용의 파워 트랜지스터(Q1)와, 상기 파워 트 랜지스터(Q1)에서 2차 전지(6)로 공급되는 충전 전류(ich)의 전류값 검출을 수행하기 위한 저항(R1)을 구비하고 있다. 나아가, 충전 장치(1)는 2차 전지(6)로부터 직류 전원(5)으로의 전류 역류를 방지하기 위한 다이오드(D1)와, 상기 2차 전지(6)의 전압인 전지 전압(Vb) 및 저항(R1)의 양단 전압으로부터 얻어진 충전 전류(ich)의 전류값 정보로부터 2차 전지(6)에 대하여 정전류 충전 또는 정전압 충전을 수행하도록 파워 트랜지스터(Q1)의 동작 제어를 실행하는 충전 제어 회로(2)를 구비하고 있다.
충전 제어 회로(2)는 하나의 IC에 집적되어 있고, 직류 전원 접속 단자(P1), 충전 제어 신호 출력 단자(P2), 제1 충전 전류 검출 단자(P3), 제2 충전 전류 검출 단자(P4), 전지 접속 단자(P5) 및 접지 단자(P6)를 구비하며, 접지 단자(P6)는 접지 전압에 접속된다. 2차 전지(6)는 접속 단자인 전지 단자(B＋)와 전지 단자(B－)를 구비하고, 2차 전지(6)의 플러스측 전극에 접속된 전지 단자(B＋)는 전지 접속 단자(P5)에, 2차 전지의 마이너스측 전극에 접속된 전지 단자(B－)는 접지 단자(P6)에 각각 접속된다.
또, 충전 제어 회로(2)는 직류 전원(5)으로부터 전원 공급이 수행되고 있는지 여부의 검출을 실행하는 전원 전압 검출 회로부(11)와, 입력된 제어 신호에 따라 파워 트랜지스터(Q1)의 동작 제어를 실행하는 충전 전류 제어 회로부(12)와, 저항(R1)의 양단 전압으로부터 충전 전류(ich)의 검출을 실행하는 충전 전류 검출 회로부(13)를 구비하고 있다. 또, 충전 제어 회로(2)는 소정의 기준 전압(Vr)을 생성하여 출력하는 기준 전압 발생 회로부(14)와, 비교기(15~17)와, 저항(R11~R14)과, 충전 전류 제어 회로부(12)의 동작 제어를 실행하는 제어 회로부(18)를 구비하고 있다.
또한, 파워 트랜지스터(Q1)는 충전용 트랜지스터를 이루고, 충전 제어 회로(2)는 충전 제어용 반도체 집적 회로를 이룬다. 또, 기준 전압 발생 회로부(14), 비교기(15~17) 및 저항(R11~R14)은 전압 비교 회로부를 이루고, 충전 전류 제어 회로부(12) 및 제어 회로부(18)는 충전 제어 회로부를 이룬다. 또, 비교기(15)는 제1 비교기를 이루고, 비교기(16)는 제2 비교기를 이룬다.
직류 전원(5)으로부터의 전원 전압(Vdd)은 직류 전원 접속 단자(P1)를 통하여 전원 전압 검출 회로부(11)에 입력됨과 동시에 파워 트랜지스터(Q1)의 소스에 입력되고, 파워 트랜지스터(Q1)의 게이트는 충전 제어 신호 출력 단자(P2)를 통하여 충전 전류 제어 회로부(12)에 접속된다. 전원 전압 검출 회로부(11)는 직류 전원 접속 단자(P1)의 전압이 소정의 규정 전압 이상이 되면, 제어 회로부(18)에 소정의 신호(Sｖ)를 출력하여 직류 전원(5)으로부터 전원이 공급된다는 것을 알린다. 충전 전류 제어 회로부(12)는 제어 회로부(18)로부터 입력된 제어 신호(Sc)에 따라 충전 제어 신호 출력 단자(P2)를 통하여 파워 트랜지스터(Q1)의 게이트에 충전 제어 신호를 출력하여 충전 전류(ich)의 제어를 실행한다.
파워 트랜지스터(Q1)의 드레인은 저항(R1)을 통하여 다이오드(D1)의 양극(anode)에 접속되고, 다이오드(D1)의 음극은 전지 단자(B＋) 및 전지 접속 단자(P5)에 각각 접속된다. 또, 파워 트랜지스터(Q1)의 드레인은 제1 충전 전류 검출 단자(P3)에 접속되고, 제1 충전 전류 검출 단자(P3)와 제2 충전 전류 검출 단 자(P4)의 사이에 저항(R1)이 접속된다. 충전 전류 검출 회로부(13)는 제1 충전 전류 검출 단자(P3) 및 제2 충전 전류 검출 단자(P4)를 통하여 입력된 저항(R1)의 양단 전압으로부터 충전 전류(ich)의 전류값을 검출하고, 상기 검출한 전류값의 정보를 나타내는 신호(Si)를 제어 회로부(18)에 출력한다.
기준 전압 발생 회로부(14)로부터 출력된 기준 전압(Vr)과 접지 전압의 사이에 저항(R14, R13, R12, R11)이 직렬로 접속되고, 저항(R11)과 저항(R12)의 접속부 전압인 제1 전압(V1)이 비교기(15)의 반전 입력단에 입력된다. 또, 저항(R12)과 저항(R13)의 접속부 전압인 제2 전압(V2)이 비교기(16)의 반전 입력단에 입력되고, 저항(R13)과 저항(R14)의 접속부 전압인 제3 전압(V3)이 비교기(17)의 반전 입력단에 입력된다. 비교기(15)의 출력 신호인 제1 전압 검출 신호(S1), 비교기(16)의 출력 신호인 제2 전압 검출 신호(S2) 및 비교기(17)의 출력 신호인 제3 전압 검출 신호(S3)는 각각 제어 회로부(18)에 출력된다.
비교기(15)는 전지 접속 단자(P5)의 전압인 전지 전압(Vb)과 제1 전압(V1)의 전압 비교를 실행하고, 전지 전압(Vb)이 제1 전압(V1) 이상이 되면, 비교기(15)로부터 출력된 제1 전압 검출 신호(S1)는 저레벨로부터 고레벨로 상승한다. 반대로, 전지 전압(Vb)이 제1 전압(V1) 미만이 되면, 제1 전압 검출 신호(S1)는 고레벨로부터 저레벨로 하강한다.
비교기(16)는 전지 전압(Vb)과 제2 전압(V2)의 전압을 비교하여 전지 전압(Vb)이 제2 전압(V2) 이상이 되면, 비교기(16)로부터 출력된 제2 전압 검출 신호(S2)는 저레벨로부터 고레벨로 상승한다. 반대로, 전지 전압(Vb)이 제2 전압 미 만이 되면, 비교기(16)로부터 출력된 제2 전압 검출 신호(S2)는 고레벨로부터 저레벨로 하강한다.
비교기(17)는 전지 전압(Vb)과 제3 전압(V3)의 전압을 비교하여 전지 전압(Vb)이 제3 전압(V3) 이상이 되면, 비교기(17)로부터 출력된 제3 전압 검출 신호(S3)는 저레벨로부터 고레벨로 상승한다. 반대로, 전지 전압(Vb)이 제3 전압(V3) 미만이 되면, 비교기(17)로부터 출력된 제3 전압 검출 신호(S3)는 고레벨로부터 저레벨로 하강한다.
제어 회로부(18)는 논리 회로로 구성되어 있고, 전원 전압 검출 회로부(11)의 출력 신호(Sｖ), 충전 전류 검출 회로부(13)로부터의 출력 신호(Si), 비교기(15)로부터 출력된 제1 전압 검출 신호(S1), 비교기(16)로부터 출력된 제2 전압 검출 신호(S2) 및 비교기(17)로부터 출력된 제3 전압 검출 신호(S3)로부터 충전 모드를 결정하고, 제어 신호(Sc)를 이용하여 충전 전류 제어 회로부(12)를 통하여 충전 여부, 충전 전류값, 충전 전압을 제어한다. 또한, 제1 전압(V1)은 제1 소정값을, 제2 전압(V2)은 제2 소정값을, 제3 전압(V3)은 제3 소정값을 각각 이룬다.
이와 같은 구성에 있어서, 도 2는 도 1의 충전 장치(1)의 동작예를 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도 1의 충전 장치(1)의 충전 전류(ich)와 전지 전압(Vb)의 변화 예를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면서 도 2를 이용하여 도 1의 충전 장치 동작에 대하여 설명한다.
우선, 충전 개시 시의 2차 전지의 접속 확인 동작에 대하여 설명한다.
도 2에 있어서, 스텝 S1에서 충전 제어 회로(2)에 직류 전원(5)이 접속되면, 스텝 S2에서 제어 회로부(18)는 충전 전류 제어 회로부(12)에 대하여 파워 트랜지스터(Q1)를 오프시켜 차단 상태로 하는 리셋 동작을 실행하게 하고, 스텝 S3에서 전원 전압 검출 회로부(11)는 직류 전원 접속 단자(P1)로부터 입력된 전원 전압(Vdd)의 전압 확인을 실행한다.
스텝 S3에서 직류 전원 접속 단자(P1)로부터 입력된 전원 전압(Vdd)이 소정의 규정 전압 미만인 경우에는, 스텝 S2로 복귀하고, 상기 규정 전압 이상이면, 스텝 S4에서 제어 회로부(18)는 소정의 충전 개시 대기 시간(T1) 동안, 충전 전류 제어 회로부(12)에 대하여 파워 트랜지스터(Q1)를 오프시켜 차단 상태로 하고 충전 전류(ich)의 공급을 정지시킨다. 다음에, 스텝 S5에서 충전 개시 대기 시간(T1) 동안, 제어 회로부(18)는 입력되는 제1 전압 검출 신호(S1), 제2 전압 검출 신호(S2) 및 제3 전압 검출 신호(S3)로부터 전지 전압(Vb)의 확인을 실행한다.
스텝 S5에서 전지 전압(Vb)이 제1 전압(V1) 미만일 때에는, 스텝 S18로 진척되고, 스텝 S18에서 제어 회로부(18)는 2차 전지(6)가 접속되어 있지 않거나 또는 2차 전지(6)가 이상하다고 판단하고, 충전 개시 대기 시간(T1) 경과 후에도 계속 충전 전류 제어 회로부(12)에 대하여 파워 트랜지스터(Q1)를 오프시켜 차단 상태로 하여 충전 전류(ich)의 공급을 정지시켜 2차 전지(6)로의 충전을 금지한 후 스텝 S5로 돌아온다. 정상적인 2차 전지(6)가 접속되어 있으면, 전지 접속 단자(P5)에는 제1 전압(V1) 이상의 전압이 입력되므로, 비교기(15)로부터 출력되는 제1 전압 검출 신호(S1)는 고레벨로 되어 있다. 스텝 S5에서 전지 전압(Vb)이 제1 전압(V1) 이상이고 또한 제2 전압(V2) 미만일 때에는, 스텝 S6으로 진척되고, 스텝 S6에서 제 어 회로부(18)는 충전 전류 제어 회로부(12)에 대하여 예비 충전 모드의 동작을 실행하게 한다.
예비 충전 모드는 과방전 상태의 리튬 이온 배터리에 갑자기 대전류로 충전을 실행하면, 발열·발화의 우려가 있기 때문에, 전지 전압(Vb)이 소정의 전압으로 상승할 때까지는 수십 mA의 적은 전류로 충전을 실시하는 충전 모드이다. 도 3에서는 예비 충전 시의 충전 전류값은 i1로 나타내고 있다.
다음에, 스텝 S5에서 전지 전압(Vb)이 제2 전압(V2) 이상인 경우에는, 비교기(16)의 출력 신호(S2)가 저레벨로부터 고레벨로 변화하고, 후술하는 스텝 S10의 급속 충전 모드로 이행한다. 또한, 제1 전압(V1)은 예비 충전을 실시할 수 있는 최저 전압으로 설정되어 있고, 제2 전압(V2)은 대전류에 의한 급속 충전을 실시할 수 있는 최저 전압으로 설정되어 있다.
충전 개시 대기 시간(T1)은 수 msec로 아주 단시간이지만, 전지가 접속되어 있지 않거나, 또는 단락한 전지와 같은 이상 전지가 접속되어 있는 경우에는, 도 3의 점선 A와 같이, 직류 전원(5)을 접속하였을 때에, 전지 접속 단자(P5)의 전압이 제1 전압(V1) 이상이라도 상기 전압은 급속히 저하하기 때문에, 충전 개시 대기 시간(T1) 경과 중에 제1 전압(V1) 미만(거의 0 V)이 된다. 이 때문에, 충전 개시 대기 시간(T1) 경과후, 스텝 S5에서 비교기(15)로부터의 제1 전압 검출 신호(S1)가 저레벨이면, 제어 회로부(18)는 2차 전지(6)가 접속되어 있지 않거나, 또는 2차 전지(6)가 단락하고 있는 상태에 있다고 판정하고, 스텝 S18으로 진척하여 충전을 금지한다. 또한, 제어 회로부(18)에 의해 스텝 S18 상태에서도 항상 스텝 S5의 전지 전압 확인은 수행되고 있기 때문에, 제어 회로부(18)는 전지 전압(Vb)이 제1 전압(V1) 이상으로 회복하여 비교기(15)로부터의 제1 전압 검출 신호(S1)가 고레벨로 되면, 2차 전지(6)로의 충전을 실시한다.
다음에, 예비 충전 모드로부터 급속 충전 모드로 이행할 때의 2차 전지 접속 확인 동작에 대하여 설명한다.
스텝 S6의 예비 충전을 실시하고 있는 동안, 제어 회로부(18)는 스텝 S7에서의 전지 전압 확인을 항상 수행하고 있고, 전지 전압(Vb)이 제2 전압(V2) 이상이 되면, 비교기(17)로부터의 제2 전압 검출 신호(S2)가 저레벨로부터 고레벨로 변화하여, 스텝 S8의 급속 충전 대기 시간(T2)으로 이행한다. 급속 충전 대기 시간(T2)은 도 3의 T2로 나타낸 시간이다. 급속 충전 대기 시간(T2) 동안, 제어 회로부(18)는 충전 전류 제어 회로부(12)에 대하여 예비 충전 모드의 동작, 즉 파워 트랜지스터(Q1)에 대하여 전류값(i1)의 충전 전류(ich)를 출력시킨다. 급속 충전 대기 시간(T2)은 수 msec로 아주 짧은 시간이다. 정상적인 2차 전지(6)가 접속되어 있는 경우에는, 도 3의 실선으로 나타낸 바와 같이, 급속 충전 대기 시간(T2) 경과 중의 전지 전압(Vb)은 완만하게 상승하고 있다.
그러나, 예비 충전 중에 2차 전지(6)가 취출된 경우에는, 도 3의 점선 B로 나타낸 바와 같이, 전지 접속 단자(P5)의 전압은 급속히 상승하여 급속 충전 대기 시간(T2) 동안, 제3 전압(V3)을 초과하여 예비 충전 시의 최대 충전 전압인 제4 전압(V4)에 도달하게 된다.
제어 회로부(18)는 급속 충전 대기 시간(T2) 동안, 스텝 S9에서 전지 전 압(Vb)을 확인하고, 전지 전압(Vb)이 제2 전압(V2) 이상이고 또한 제3 전압(V3) 미만이며, 비교기(16)로부터의 제2 전압 검출 신호(S2)가 고레벨 그대로인 경우에는, 스텝 S10의 급속 충전 모드로 이행한다.
급속 충전 모드는 우선 2차 전지(6)를 단시간에 충전하기 위하여, 대전류에 의한 정전류 충전을 실시하고, 전지 전압(Vb)이 제3 전압(V3)으로 되면, 2차 전지(6)에 대하여 정전압 충전을 실시하는 충전 모드이다. 도 3에서는 급속 충전 경우의 정전류 충전 시의 전류를 i3로 나타내고, 정전류 충전으로부터 정전압 충전으로 이행할 때의 전지 전압(Vb)을 V3으로 나타내고 있다.
정전류 충전으로부터 정전압 충전으로 이행하면, 도 3의 충전 전류의 그래프로부터 알 수 있듯이, 충전 전류(ich)가 점차 감소한다. 제어 회로부(18)는 급속 충전 중에는 스텝 S11에서 충전 전류 검출 회로부(13)로부터 신호(Si)를 이용하여 항상 충전 전류(ich)의 확인을 실행하고 있다.
또, 스텝 S9에서 전지 전압(Vb)이 제3 전압(V3) 이상이고, 비교기(17)로부터의 제3 전압 검출 신호(S3)가 저레벨로 하강한 경우에는, 상술한 바와 같이 예비 충전 중에 2차 전지(6)가 취출된 경우이므로, 제어 회로부(18)는 2차 전지 없음으로 판정하고, 스텝 S19에서 충전 전류 제어 회로부(12)에 대하여 파워 트랜지스터(Q1)를 오프시켜 차단 상태로 하여 2차 전지(6)로의 충전을 금지한다.
다음에, 충전 완료 시의 2차 전지의 접속 확인 동작에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 제어 회로부(18)는 스텝 S10의 급속 충전 중에는 스텝 S11에서 항상 충전 전류(ich)를 확인하고 있고, 충전 전류(ich)의 전류값이 급속 충전 시의 제3 전류(i3) 미만이고 또한 예비 충전 시의 제1 전류(i1) 이상의 충전 완료 전류인 제2 전류(i2) 미만이 되면, 스텝 S12의 충전 종료 대기 시간(T3)으로 이행한다. 충전 종료 대기 시간(T3)은 도 3의 T3에 나타낸 시간이며, 이 때, 아직은 충전 전류(ich)의 공급이 계속되고 있다.
충전 종료 대기 시간(T3)은 수 msec로 짧기 때문에, 정상적인 2차 전지가 접속되어 있는 경우에는, 도 3의 실선으로 나타낸 바와 같이 충전 종료 대기 시간(T3) 내의 충전 전류(ich)의 변화는 매우 작다.
그러나, 급속 충전 중에 2차 전지(6)가 취출된 경우에는, 도 3의 점선 C로 나타낸 바와 같이 충전 전류(ich)는 급속히 감소하기 때문에, 예비 충전 전류값인 제1 전류(i1) 미만으로 된다. 이에, 충전 종료 대기 시간(T3) 동안, 충전 전류(ich)가 제1 전류(i1) 이상이고 또한 제2 전류(i2) 미만인 경우에는, 제어 회로부(18)는 충전 완료로서 스텝 S14로 이행하여 충전을 종료한다. 또, 충전 종료 대기 시간(T3) 동안, 충전 전류(ich)가 제2 전류(i2) 이상인 경우에는, 제어 회로부(18)는 충전이 완료되지 않았다고 판단하여 스텝 S10으로 돌아온다. 그러나, 충전 종료 대기 시간(T3) 동안에 충전 전류(ich)가 제1 전류(i1) 미만으로 되었을 경우에는, 제어 회로부(18)는 2차 전지(6)가 접속되어 있지 않다고 판정하고 스텝 S19으로 진척하여 충전을 금지한다.
다음에, 재충전 개시 시의 2차 전지의 접속 확인 동작에 대하여 설명한다.
제어 회로부(18)는 스텝 S14의 충전 종료 중에도, 스텝 S15에서 전지 전압(Vb)의 확인을 실행하고 있다. 전지 전압(Vb)이 제3 전압(V3) 미만이 되면, 비교 기(17)로부터의 제3 전압 검출 신호(S3)가 저레벨로 하강하고, 스텝 S16의 재충전 개시 대기 시간(T4)으로 이행한다. 재충전 개시 대기 시간(T4)은 도 3의 T4로 나타낸 시간이고, 이 동안은 아직 충전 전류(ich)를 공급하지 않는다. 재충전 개시 대기 시간(T4)은 수 msec로 짧기 때문에 정상적인 2차 전지(6)가 접속되어 있는 경우에는, 도 3의 실선으로 나타낸 바와 같이 재충전 개시 대기 시간(T4) 내의 전압 변화는 매우 작다. 그러나, 충전 종료 시에 2차 전지(6)가 취출된 경우에는, 도 3의 점선 D로 나타낸 바와 같이 전지 전압(Vb)은 급속히 저하하여 비교기(16)로부터의 제2 전압 검출 신호(S2)가 저레벨, 또는 비교기(15)로부터의 제1 전압 검출 신호(S1)가 저레벨로 하강한다.
이에, 제어 회로부(18)는 재충전 개시 대기 시간(T4) 동안, 스텝 S17에서 전지 전압(Vb)의 확인을 실행하고, 비교기(16)로부터의 제2 전압 검출 신호(S2)가 고레벨이면, 2차 전지(6)가 접속된 상태에서 전지 전압(Vb)이 저하하였다고 판정하고 스텝 S10으로 돌아와 급속 충전을 재개한다. 또, 제어 회로부(18)는 비교기(16)로부터의 제2 전압 검출 신호(S2)가 저레벨, 또는 비교기(15)로부터의 제1 전압 검출 신호(S1)가 저레벨이면, 2차 전지(6)가 취출되었거나, 또는 2차 전지(6)가 단락 상태로 되었다고 판정하고 스텝 S18로 이행한다. 나아가, 비교기(17)로부터의 제3 전압 검출 신호(S3)가 고레벨이면, 스텝 S14로 돌아오고, 제어 회로부(18)는 재차 전지 전압(Vb)의 확인을 실시한다.
재충전 개시 시의 2차 전지 접속 판정으로서 비교기(15) 또는 비교기(16) 중의 어느 출력 신호를 사용할 것인지는 2차 전지가 취출되었을 때의 전지 접속 단 자(P5)의 전압 저하 속도와 재충전 개시 대기 시간(T4)의 상대 관계로 결정하면 된다. 즉, 전지 접속 단자(P5)의 전압 저하 속도가 완만하거나, 재충전 개시 대기 시간(T4)이 짧고, 재충전 개시 대기 시간(T4) 동안에 전지 접속 단자(P5)의 전압이 확실하게 제2 전압(V2)으로 될 전망이 없는 경우에는, 비교기(16)로부터의 제2 전압 검출 신호(S2)를 사용하도록 하면 된다. 반대로, 재충전 개시 대기 시간(T4) 동안에 전지 접속 단자(P5)의 전압이 확실하게 제1 전압(V1)으로 될 전망이 없는 경우에는, 비교기(15)로부터의 제1 전압 검출 신호(S1)를 사용하도록 하면 된다.
또한, 제1 전류(i1)는 제5 소정값을 이루고, 제2 전류(i2)는 제4 소정값을 이루며, 충전 개시 대기 시간(T1) 및 재충전 개시 대기 시간(T4)은 각각 제1 소정 시간을 이루고, 급속 충전 대기 시간(T2)은 제2 소정 시간을 이루며, 충전 종료 대기 시간(T3)은 제3 소정 시간을 이룬다.
이와 같이 본 제1 실시예에 따른 충전 장치는 충전 개시 시점, 예비 충전 모드로부터 급속 충전 모드로 전환되는 시점, 충전 완료 시점, 재충전 개시 시점의 4개 시점에서의 각 대기 시간을 이용하여 전지 접속 단자(P5)의 전압, 또는 충전 전류(ich)를 확인함으로써, 2차 전지(6)의 접속 확인을 실시하도록 하였다. 이로부터, 간헐 충전을 실시할 필요가 없고, 과방전 전지의 충전도 가능하게 되었다. 또, 대기 시간은 충전 모드를 변경할 때의 확인 시간으로서 종래부터 마련된 시간이며, 판정에 이용하는 전압값이나 전류값도 종래의 정전류-정전압 충전 방식에서의 모드 변경 시의 판정용으로서 이용하고 있는 값을 그대로 이용할 수 있어 종래의 비교기를 그대로 사용하여 2차 전지의 접속 확인을 실시할 수 있도록 함으로써, 공간 증 가나 비용 상승을 절감시킬 수 있다.
또, 상기 대기 시간(T1~T4) 전부에 있어 전지 접속의 확인을 수행할 필요가 없는 경우에는, 필요한 임의의 시점에서만 접속 확인을 실시하도록 하여도 좋다. 또, 충전 제어 회로(2)가 형성된 IC에는 2차 전지 접속 확인 방식의 모든 회로, 또는 복수 방식의 회로를 형성해 두고, 어느 시점에서의 접속 확인 방식을 무효로 하거나, 또는 유효하게 하는 것을 제조 프로세스 도중에 선택할 수 있도록 하면 된다. 상기 선택 방법으로서는 예컨대, 트리밍 퓨즈를 차단하는 바와 같은 방법으로 실현될 수 있다.
나아가, 제1 전압(V1), 제2 전압(V2), 제3 전압(V3), 예비 충전 전류인 제1 전류(i1), 정전류 충전 시의 제3 전류(i3), 충전 완료 시의 제2 전류(i2), 및 각 대기 시간(T1~T4)의 각 설정값도 제조 단계에서 트리밍하여 설정해 두도록 함으로써, 1 품종의 충전용 반도체 집적 회로로 많은 충전 사양에 대응할 수 있게 된다.
제2 실시예.
상기 제1 실시예에 있어서, 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6) 사이의 임피던스(impedance)는 통상 아주 크고, 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6) 사이에는 배선으로 인한 부유 용량이 존재한다. 이 때문에, 상기 부유 용량에 전하가 모여 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6) 사이에 전압이 발생하고 있는 경우가 있다. 통상이면, 상기 부유 용량은 매우 작으므로 상기 전압은 단시간에 방전되지만, 상술한 바와 같이 임피던스가 아주 큰 경우에는, 대기 시간 내에 방전을 다 할 수 없을 가능성이 있다. 이에, 충전 개시 대기 시간(T1), 급속 충전 대기 시간(T2) 및 재충전 개시 대기 시간(T4) 동안, 전류 부하(20)를 온시킴으로써 상기 부유 용량에 모인 전하를 방전시켜 확실하게 2차 전지 접속의 검출을 실행할 수 있도록 하여도 좋은 바, 이와 같이 한 것을 본 발명의 제2 실시예로 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2차 전지 충전 장치의 구성예를 나타낸 도면이다. 또한, 도 4에서는 도 1과 동일한 부분은 동일한 부호로 나타내고, 여기에서는 그 설명을 생략함과 동시에 도 1과의 차이점만 설명한다.
도 4와 도 1의 차이점은 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6) 사이에 전류 부하(20)를 접속하도록 한 것과, 충전 제어 회로(2)에 제어 회로부(18)로 외부 신호를 입력하기 위한 외부 신호 입력 단자(P7)를 마련한 것이다. 이에 따라, 도 1의 충전 제어 회로(2)를 충전 제어 회로(2a)로 하고, 도 1의 충전 장치(1)를 충전 장치(1a)로 하였다. 또한, 충전 제어 회로(2a)는 충전 제어용 반도체 집적 회로를 이루고, 전류 부하(20)는 전류원을 이룬다.
도 4에 있어서, 충전 장치(1a)는 AC 어댑터 등과 같은 직류 전원(5)을 전원으로 하여 리튬 이온 배터리 등으로 이루어지는 2차 전지(6)에 대하여 정전류 충전 또는 정전압 충전으로 충전을 실시한다.
충전 장치(1a)는 파워 트랜지스터(Q1)와, 저항(R1)과, 다이오드(D1)와, 상기 2차 전지(6)의 전압인 전지 전압(Vb) 및 저항(R1)의 양단 전압으로부터 얻어지는 충전 전류(ich)의 전류값 정보로부터 2차 전지(6)에 대하여 정전류 충전 또는 정전압 충전을 실시하도록 파워 트랜지스터(Q1)의 동작 제어를 실행하는 충전 제어 회로(2a)를 구비하고 있다.
충전 제어 회로(2a)는 하나의 IC에 집적되어 있고, 직류 전원 접속 단자(P1), 충전 제어 신호 출력 단자(P2), 제1 충전 전류 검출 단자(P3), 제2 충전 전류 검출 단자(P4), 전지 접속 단자(P5), 접지 단자(P6) 및 외부 신호 입력 단자(P7)를 구비하며, 외부 신호 입력 단자(P7)에는 부하(7)를 휴면 상태로 하기 위한 휴면 신호 등과 같은 외부 신호(Se)가 입력된다.
또, 충전 제어 회로(2a)는 전원 전압 검출 회로부(11)와, 충전 전류 제어 회로부(12)와, 충전 전류 검출 회로부(13)와, 기준 전압 발생 회로부(14)와, 비교기(15~17)와, 저항(R11~R14)과, 제어 회로부(18)와, 제어 회로부(18)로부터의 제어 신호에 따라 구동 제어되는 전류 부하(20)를 구비하고 있다.
전류 부하(20)는 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6)의 사이에 접속되고, 전류 부하(20)의 제어 단자에 제어 회로부(18)로부터의 제어 신호가 입력되며, 상기 제어 신호에 따라 전류 부하(20)의 구동 제어를 수행한다. 제어 회로부(18)는 외부 신호 입력 단자(P7)를 통하여 입력된 외부 신호(Se)에 따라 충전 개시 대기 시간(T1), 급속 충전 대기 시간(T2) 및 재충전 개시 대기 시간(T4) 동안, 전류 부하(20)를 온시키고, 그 외의 기간은 외부 신호(Se)에 관계없이 전류 부하(20)를 오프시킨다. 전류 부하(20)는 온 하면 소정의 전류가 흐르고, 오프 하면 차단 상태로 된다.
이와 같은 구성에 있어서, 제어 회로부(18)는 외부 신호 입력 단자(P7)를 통하여 부하(7)를 휴면 상태로 하기 위한 외부 신호(Se)가 입력되면, 충전 개시 대기 시간(T1), 급속 충전 대기 시간(T2) 및 재충전 개시 대기 시간(T4) 동안, 전류 부 하(20)를 온시키고, 그 외의 기간은 전류 부하(20)를 오프시킨다.
충전 제어 회로(2a) 내의 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6) 사이의 임피던스는 통상 아주 큰 상태로 되어 있다. 또, 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6)의 사이에는 배선으로 인한 부유 용량이 존재한다. 이 때문에, 상기 부유 용량에 전하가 모여 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6)의 사이에 전압이 발생하고 있는 경우가 있다.
통상이면, 상기 부유 용량은 아주 작기 때문에, 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6) 사이의 전압은 단시간에 방전되지만, 상술한 바와 같이 임피던스가 아주 높은 경우에는, 각 대기 시간 내에 방전을 다 할 수 없을 가능성이 있다. 이로부터, 전류 부하(20)를 충전 개시 대기 시간(T1), 급속 충전 대기 시간(T2) 및 재충전 개시 대기 시간(T4) 동안에는 온시킴으로써 부유 용량에 모인 전하를 방전시켜 확실하게 전지 접속의 검출을 실행할 수 있도록 하고 있다. 전류 부하(20)로 방전시키는 전류값은 상기 임피던스, 부유 용량 및 대기 시간을 고려하여 제조 프로세스 도중에 선택하거나, 외부 신호 입력 단자(P7)를 통하여 입력된 외부 신호(Se)에 따라 0 A로부터 수 mA의 범위에서 설정할 수 있다.
외부 신호 입력 단자(P7)에 입력되는 외부 신호(Se)에 따라 제어 회로부(18)는 각 대기 시간(T1~T4)이나 복수의 접속 확인 방법 중, 유효(또는 무효)로 하는 시점의 정보, 전류 부하(20)의 전류값의 설정 데이터, 제1 전압(V1) ~ 제3 전압(V3), 제1 전류(i1) ~ 제3 전류(i3), 및 각 대기 시간(T1~T4) 중, 필요한 항목의 설정을 수행한다.
도 5는 도 4의 충전 장치(1a)의 동작예를 나타낸 흐름도이다. 또한, 도 5에서는 도 2와 동일한 양태의 흐름은 동일한 부호로 나타내고, 여기에서는 그 설명을 생략함과 동시에 도 2와의 차이점만 설명한다. 또, 도 4의 충전 장치(1a)의 충전 전류(ich)와 전지 전압(Vb)의 변화 예를 나타낸 도면은 도 3과 같으므로 생략한다.
도 5와 도 2의 차이점은 도 2의 스텝 S4, S8 및 S16에서 각각 전류 부하(20)가 온 되는 것에 있다. 이에 따라, 도 2의 스텝 S4, S8 및 S16를 스텝 S4a, S8a 및 S16a로 하였다.
도 5의 스텝 S4a, S8a 및 S16a에 있어서, 제어 회로부(18)는 외부 신호 입력 단자(P7)를 통하여 부하(7)를 휴면 상태로 하는 것을 나타내는 외부 신호(Se)가 입력되면, 전류 부하(20)를 온시킨다.
이와 같이, 본 제2 실시예에 따른 충전 장치는 상기 제1 실시예에 따른 충전 제어 회로에 전지 접속 단자(P5)와 접지 단자(P6) 사이에 있는 부유 용량 등 용량에 축적된 전하를 방전하는 전류 부하(20)를 마련하도록 함으로써 상기 제1 실시예와 같은 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 외부 신호에 따라 충전 조건 및 접속 확인 조건을 임의로 설정할 수 있도록 함으로써 충전 제어 회로를 이루는 1 품종의 IC로 많은 충전 사양에 대응시킬 수 있다.
본 발명의 충전 제어용 반도체 집적 회로, 그 충전 제어용 반도체 집적 회로를 사용한 충전 장치 및 2차 전지 접속 검출 방법에 의하면, 예컨대, 충전 개시 시점, 예비 충전 모드로부터 급속 충전 모드로 전환하는 시점, 충전 완료 시점, 재충 전 모드 개시 시점의 모드 전환 시의 대기 시간을 이용하여 전지 전압 및/또는 충전 전류를 확인함으로써 2차 전지의 접속 검출을 실시하도록 하기 때문에, 과방전 상태의 2차 전지의 충전도 가능하게 되고, 간헐 충전을 수행할 필요도 없으며, 실장 공간 및 비용 증가를 최소한으로 하는 간단한 회로로 2차 전지의 전지 접속을 검출할 수 있다.
또, 상기 각 대기 시간은 충전 모드를 변경할 때의 확인 시간으로서 종래로부터 마련된 시간이며, 전지 전압 판정에 히스테리시스를 구비하게 한 비교기를 사용하므로, 전지 접속 검출용으로 새롭게 판정용 기준 전압이나 기준 전류를 추가할 필요가 없고, 전압 판정에 이용하는 전압값이나 전류값도 종래의 정전류-정전압 방식의 모드 전환 시에 판정용으로서 사용하던 값을 그대로 사용할 수 있어 공간 증가나 비용 상승을 억제할 수 있다.

Claims (22)

  1. 충전용 트랜지스터를 통하여 2차 전지에 충전 전류를 공급하고, 상기 2차 전지에 대하여 충전을 실시하는 충전 장치에서 상기 충전용 트랜지스터의 동작 제어를 실행하는 충전 제어용 반도체 집적 회로에 있어서,
    상기 충전용 트랜지스터로부터 출력된 충전 전류값의 검출을 실행하고, 상기 검출한 충전 전류값을 나타내는 신호를 생성하여 출력하는 충전 전류 검출 회로부와,
    상기 2차 전지의 전압인 전지 전압과 미리 설정된 1개 이상의 소정값의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 신호를 생성하여 출력하는 전압 비교 회로부와,
    상기 전지 전압, 상기 충전 전류 검출 회로부 및 상기 전압 비교 회로부로부터 출력된 각 신호에 따라 상기 충전용 트랜지스터에 대하여 소정의 충전 전류를 출력시키는 정전류 충전, 또는 상기 전지 전압이 소정값으로 일정하게 되도록 충전 전류를 출력시키는 정전압 충전을 실시하도록 하는 충전 제어 회로부
    를 구비하고,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 전지 전압이 제2 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 제2 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상이 된 것을 검출하면 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고, 상기 2차 전지의 접속 이상에 대해 미리 정해진 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 개시 시에, 제1 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 작은 제1 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 전지 전압이 제1 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고 상기 2차 전지의 접속 이상에 대해 미리 정해진 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고 상기 2차 전지의 접속 이상에 대해 미리 정해진 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고 상기 2차 전지의 접속 이상에 대해 미리 정해진 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전압 비교 회로부는 상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 비교 결과를 나타내는 제2 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제2 비교기를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 전압 비교 회로부는,
    상기 제1 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 제1 소정값과 상기 전지 전압의 비교 결과를 나타내는 제1 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제1 비교기와,
    상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 비교 결과를 나타내는 제2 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제2 비교기
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차 전지의 전지 전압이 입력되는 입력단에 접속되고, 상기 충전 제어 회로부로부터 입력된 제어 신호에 따라 구동 제어되는 전류원을 구비하며, 상기 충 전 제어 회로부는 상기 2차 전지로부터 전원 공급이 수행되는 부하의 소비 전류를 제어하는 외부로부터의 제어 신호에 따라 상기 전류원의 구동 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 2차 전지의 접속 검출을 실행하는 동안, 상기 부하의 소비 전류를 절감시키기 위한 상기 외부로부터의 제어 신호가 입력되면, 상기 전류원을 동작시키고, 상기 부하의 소비 전류를 절감시키기 위한 상기 외부로부터의 제어 신호의 입력이 정지되면, 상기 전류원의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지의 접속 이상으로 판정하면, 상기 2차 전지로의 충전 전류 공급을 정지시키는 것을 특징으로 하는 충전 제어용 반도체 집적 회로.
  10. 2차 전지에 대하여 정전류 충전 또는 정전압 충전을 실시하는 충전 장치에 있어서,
    입력된 제어 신호에 따라 상기 2차 전지로의 충전 전류의 공급 제어를 수행하는 충전용 트랜지스터와,
    상기 2차 전지에 공급되는 충전 전류와 상기 2차 전지의 전압인 전지 전압으로부터 상기 충전용 트랜지스터를 제어하는 충전 제어용 반도체 집적 회로
    를 구비하고,
    상기 충전 제어용 반도체 집적 회로는,
    상기 충전용 트랜지스터로부터 출력된 충전 전류값의 검출을 실행하고, 상기 검출한 충전 전류값을 나타내는 신호를 생성하여 출력하는 충전 전류 검출 회로부와,
    상기 전지 전압과 미리 설정된 1개 이상의 소정값의 전압 비교를 실시하고, 상기 비교 결과를 나타내는 신호를 생성하여 출력하는 전압 비교 회로부와,
    상기 전지 전압, 상기 충전 전류 검출 회로부 및 상기 전압 비교 회로부로부터 출력된 각 신호에 따라 상기 충전용 트랜지스터에 대하여 소정의 충전 전류를 출력시키는 정전류 충전, 또는 상기 전지 전압이 소정값으로 일정하게 되도록 충전 전류를 출력시키는 정전압 충전을 실시하도록 하는 충전 제어 회로부
    를 구비하고,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 전지 전압이 제2 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 제2 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고 상기 2차 전지의 접속 이상에 대해 미리 정해진 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 개시 시에, 제1 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 작은 제1 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 전지 전압이 제1 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고 상기 2차 전지의 접속 이상에 대해 미리 정해진 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고 상기 2차 전지의 접속 이상에 대해 미리 정해진 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로의 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류가 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고, 상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하고 상기 2차 전지의 접속 이상에 대해 미리 정해진 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 전압 비교 회로부는 상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 비교 결과를 나타내는 제2 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제2 비교기를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 전압 비교 회로부는,
    상기 제1 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 제1 소정값과 상기 전지 전압의 비교 결과를 나타내는 제1 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제1 비교기와,
    상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 전압 비교를 실시하고, 상기 제2 소정값과 상기 전지 전압의 비교 결과를 나타내는 제2 신호를 생성하여 상기 충전 제어 회로부에 출력하는 제2 비교기
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차 전지의 상기 전지 전압이 입력되는 입력단에 접속되고, 상기 충전 제어 회로부로부터 입력된 제어 신호에 따라 구동 제어되는 전류원을 구비하며, 상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지로부터 전원 공급이 수행되는 부하의 소비 전류를 제어하는 외부로부터의 제어 신호에 따라 상기 전류원의 구동 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 2차 전지의 접속 검출을 실행하는 동안, 상기 부하의 소비 전류를 절감시키기 위한 상기 외부로부터의 제어 신호가 입력되면, 상기 전류원을 동작시키고, 상기 부하의 소비 전류를 절감시키기 위한 상기 외부로부터의 제어 신호의 입력이 정지되면, 상기 전류원의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 충전 제어 회로부는 상기 2차 전지의 접속 이상으로 판정하면, 상기 2차 전지로의 충전 전류 공급을 정지시키는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  19. 충전용 트랜지스터를 통하여 2차 전지에 충전 전류를 공급하고, 상기 2차 전지에 대하여 충전을 실시하는 충전 장치에서 상기 충전용 트랜지스터의 동작 제어를 실행하는 충전 제어용 반도체 집적 회로의 2차 전지 접속 검출 방법에 있어서,
    상기 2차 전지의 전압인 전지 전압의 검출을 실행하고,
    상기 전지 전압이 제2 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 제2 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상인지 여부의 검출을 실행하고,
    상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 큰 제3 소정값 이상이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 접속 검출 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 2차 전지로의 충전 개시 시에, 제1 소정 시간 동안, 상기 전지 전압이 상기 제2 소정값보다 작은 제1 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고,
    상기 전지 전압이 제1 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 접속 검출 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 2차 전지로 충전하는 충전 전류값 검출을 실행하고,
    상기 충전 전류값이 제4 소정값 미만이 되면, 제3 소정 시간 동안, 상기 충전 전류값이 제4 소정값 미만인 제5 소정값 미만인지 여부의 검출을 실행하고,
    상기 충전 전류값이 상기 제5 소정값 미만이 된 것을 검출하면, 2차 전지의 접속 이상으로 판정하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 접속 검출 방법.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2차 전지의 접속 이상으로 판정하면, 상기 2차 전지로의 충전 전류 공급을 정지시키는 것을 특징으로 하는 2차 전지 접속 검출 방법.
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