KR101119948B1

KR101119948B1 - 전지 회로의 제어 장치, 충전 제어 장치, 이것을 사용한 전자기기, 및 제어 방법

Info

Publication number: KR101119948B1
Application number: KR1020080090617A
Authority: KR
Inventors: 마사후미 오쿠무라; 히데오 후쿠다
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2012-03-19
Also published as: TWI449299B; JP2010158163A; CN101459343B; KR20090064289A; CN101459343A; TW200926556A; JP5325136B2; JP2009165303A; JP4824040B2; KR101107778B1; CN102176629A; KR20100100736A

Abstract

본 발명은 보호 회로를 구비한 2차 전지를 충전할 경우에, 검출 오차의 영향을 완화하여, 원하는 충전 상태까지 충전할 수 있도록 하는 것을 과제로 한다.

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와, 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압을 초과한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와, 전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로를 포함하는 전지 회로를 제어하는 제어 장치이다. 제어 장치는 전압 검출부가 검출한 전지 전압을 판독하는 입력 인터페이스와, 판독한 전지 전압이 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했는지의 여부를 판정하는 판정부와, 충전 전류를 제어하는 신호를 출력하는 출력 인터페이스와, 근접했다고 판정된 때에, 출력 인터페이스를 통하여 충전 전류를 소정의 한도로 제한하는 전류 제어부를 구비한다.

전압 검출부, 전지 보호 회로, 판정부, 전류 제어부

Description

전지 회로의 제어 장치, 충전 제어 장치, 이것을 사용한 전자기기, 및 제어 방법{CONTROL APPARATUS FOR A BATTERY CIRCUIT, CHARGING CONTROL APPARATUS CONTROLLING CHARGING CURRENT AND ELECTRONICS DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 전지의 충전 제어 기술에 관한 것이다.

충전 전압의 상한(上限)이 형성되어 있는 2차 전지에서는, 전지가 과충전이 되지 않도록 전지 전압을 감시하는 동시에, 전지 전압이 상한 전압을 초과한 경우에 충전을 정지시키는 보호 회로가 설치되어 있다.

또한, 2차 전지의 충전은 충전 회로에 의해 이루어진다. 충전 회로는 정전류 정전압 회로이고, 충전 전류와 충전 전압을 제어할 수 있다. 그 경우에, 충전 전압이 소정의 상한 전압을 초과하지 않는 제어가 이루어지고 있다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허2003-307555호 공보

[특허문헌 2] 일본국 공개특허 평6-233468호 공보

그러나, 보호 회로에서의 전지 전압의 감시, 및 충전 회로에서의 충전 전압의 감시에는, 오차가 수반된다. 따라서, 본래, 충전 상태가 만충전이 아님에도 불구하고, 보호 회로와 충전 회로의 오차에 의해 충전이 정지되어, 충분히 충전할 수 없는 경우도 있었다.

본 발명은 보호 회로를 구비한 2차 전지를 충전할 경우에, 상술한 바와 같은 검출 오차의 영향을 완화하여, 원하는 충전 상태까지 충전할 수 있는 2차 전지의 제어 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 구성을 채용했다. 여기서는, 전지 전압을 검출하는 전압 검출부와, 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압을 초과한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와, 전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로를 포함하는 전지 회로의 제어 장치를 설명한다. 여기서, 제어 장치는, 전압 검출부가 검출한 전지 전압을 판독하는 입력 인터페이스와, 판독한 전지 전압이 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했는지의 여부를 판정하는 판정부와, 충전 전류를 제어하는 신호를 출력하는 출력 인터페이스와, 근접했다고 판정된 때에, 출력 인터페이스를 통하여 충전 전류를 소정의 한도로 제한하는 전류 제어부를 구비한다.

이러한 구성에 의해, 전지 전압이 보호 전압에 근접한 상태에서는, 충전 전 류를 제한하고, 전지 전압이 보호 전압을 초과하여, 충전 전류가 정지되게 되는 사태를 가능한 한 회피할 수 있다.

여기서, 전지는 1개의 셀에 의한 셀 블록 또는 복수의 셀을 포함하는 셀 블록을 직렬로 복수 접속하고 있고, 전압 검출부는 각각의 셀 블록의 전압을 검출하는 측정 회로를 가질 수도 있다. 그 결과, 판정부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 셀 블록의 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했는지의 여부를 판정하고, 전류 제어부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 셀 블록의 보호 전압에 그 한도까지 근접했다고 판정된 때에, 충전 전류를 제한하면 된다. 이러한 구성에 의해, 셀 블록마다 전압이 셀 블록의 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했는지의 여부를 판정할 수 있다. 즉, 전지 전체가 아니라 셀 블록마다의 전압으로부터, 충전 전류를 제한해야 할 지의 여부를 판정할 수 있다.

또한, 전지 전압을 검출하는 전압 검출부와, 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압을 초과한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와, 전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로를 포함하는 전지 회로의 제어 장치의 다른 형태는, 전지 보호 회로의 동작 상태를 나타내는 신호를 입력하는 입력 인터페이스와, 충전 전류를 제어하는 신호를 출력하는 출력 인터페이스와, 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시켰는지의 여부를 판정하는 보호 상태 판정부와, 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후에, 전지 전압이 보호 전압에 도달하고 있는지의 여부를 판정하는 전압 상태 판정부와, 전지 전압이 보호 전압에 도달하고 있지 않을 경우에, 전지 보호 회로에 의한 충전 전류의 정지를 해제하는 동시에, 출력 인터페이스를 통하여 충전 전류를 소정의 한도로 제한하여 충전을 재개하는 충전 제어부를 구비하는 것일 수도 있다. 즉, 일단, 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후에, 전지 전압이 보호 전압에 도달하고 있지 않을 경우에, 전지 보호 회로에 의한 충전 전류의 정지를 해제하는 동시에, 출력 인터페이스를 통하여 충전 전류를 소정의 한도로 제한하여 충전을 재개하는 것에 의해서도, 가능한 한 전지로의 충전을 계속할 수 있다.

또한, 다른 형태는, 상기 제어 장치와, 전지 회로를 조합시킨 충전 제어 장치로 할 수도 있다. 또한, 다른 형태는, 전지와, 충전 제어 장치와, 부하(負荷)를 조합시킨 전자기기로 할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 보호 회로를 구비한 2차 전지를 충전할 경우에, 상술한 바와 같은 검출 오차의 영향을 완화하여, 원하는 충전 상태까지 충전할 가능성을 높일 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태(이하, 실시예라고 함)에 따른 2차 전지의 충전 회로 및 그 충전 회로를 사용한 전자기기에 대해서 설명한다. 이하의 실시예의 구성은 예시이고, 본 발명은 실시예의 구성에는 한정되지 않는다.

《제 1 실시예》

이하, 도 1 내지 도 9의 도면을 참조하여, 본 충전 회로 및 전자기기를 설명 한다. 도 1은 본 전자기기의 하드웨어 구성을 예시하는 도면이다. 이 전자기기는 휴대형의 장치, 예를 들어 노트북형(또는 랩톱(laptop)형이라고도 함)의 퍼스널 컴퓨터, 휴대 정보 단말, 휴대 전화, 휴대용 게임기, 전자사전, 휴대형 음악 플레이어, 휴대형 비디오 플레이어, 휴대형 텔레비전 수신기, 휴대형 라디오 등이다.

이 전자기기는 배터리 팩(pack)(1)과, 배터리 팩(1)에 접속되어, 배터리 팩(1)으로부터 전력 공급을 받는 본체부(2)를 갖는다. 배터리 팩(1)의 형태로서는, 본체부(2)에 내장되는 것일 수도, 본체부(2)에 외부 부착되는 것일 수도 있다. 또한, 본체부(2)에는, AC 어댑터(3)를 통하여, 상용(商用) 교류 전원으로부터도 전력 공급 가능하게 되어 있다.

배터리 팩(1)(전지에 상당)은 복수의 전지 셀(11-1～11-4)을 포함한다. 이 예에서는, 전지 셀(11-1)과 전지 셀(11-2)이 병렬로 결합되어, 전지 셀 블록(BLK1)을 구성하고 있다. 또한, 전지 셀(11-3)과 전지 셀(11-4)이 병렬로 결합되어, 전지 셀 블록(BLK2)을 구성하고 있다. 또한, 전지 셀 블록(BLK1)과 전지 셀 블록(BLK2)이 직렬로 접속되어 있다.

다만, 도 1에서는, 전지 셀(11-1～11-4)을 나타냈지만, 전지 셀의 수가 4개로 한정되지는 않는다. 또한, 전지 셀 블록은 2개의 전지 셀로 한정되지는 않는다. 3개 이상의 전지 셀을 직렬 또는 병렬로 접속하여, 전지 셀 블록을 구성할 수도 있다. 또한, 3개 이상의 전지 셀 블록을 직렬 또는 병렬로 접속하여 배터리 팩을 구성할 수도 있다. 이하, 전지 셀을 총칭하여 부를 경우에는, 간단히, 전지 셀(11)이라고 부르기로 한다.

이 배터리 팩(1)의 전지 셀(11)에는, 외부 단자로부터 스위치(12) 및 전류 센스 저항(15)을 통하여, 전력이 공급되고, 충전이 이루어진다. 스위치(12)는 예를 들어, 트랜지스터 등의 반도체 스위치이다.

스위치(12)는 보호 회로(13)(전지 보호 회로에 상당)의 제어 신호에 의해 온(on) 또는 오프(off)의 상태로 전환된다. 보호 회로(13)에는, 전지 셀(11)의 전압을 검출하는 A/D 변환기(14)(전압 검출부에 상당)로부터의 디지털 신호가 공급된다. 여기서는, 셀 블록(BLK1, BLK2)을 직렬로 접속한 전지 전압(도 1의 A1점의 전위)이 A/D 변환되어, 보호 회로(13)에 전달된다.

그리고, 보호 회로(13)는 A/D 변환기(14)로부터의 전지 전압과, 소정의 기준값(이하, 보호 전압이라고 함)을 비교하여, 스위치(12)를 온 또는 오프로 하는 신호를 출력한다. 보호 회로(13)는 마이크로컴퓨터와 제어 프로그램으로 구성할 수도 있다. 다만, 단순하게, 도 1의 A1점의 전압값인 아날로그 신호(A/D 변환 이전의 전압)와, 아날로그의 기준 전압을 비교하는 콤퍼레이터(comparator)와, 콤퍼레이터의 출력 신호에 의해 스위치(12)를 온 또는 오프로 하는 회로로 구성할 수도 있다. 즉, 보호 회로(13)는 전지 셀(11)을 직병렬(直竝列)로 조합하여 구성되는 배터리 팩(1) 중 어느 하나의 셀(셀 블록)의 전압이 소정의 보호 전압이 되면, 스위치(12)를 오프한다. 따라서, 보호 회로(13)는 전지 셀(11)이 과잉으로 충전되는 것을 방지한다. 이 처리를 과충전 보호 처리라고 한다.

또한, A/D 변환기(14)는 A1점 외에, 각 전지 셀 블록의 전압을 A/D 변환하고, I2C 버스를 통하여, 본체부(2)에 전달한다. 또한, 전류 센스 저항(15)은 충전 전류에 비례한 전압 강하를 발생시킨다. A/D 변환기(14)는 전류 센스 저항(15)의 양단(兩端)의 전압도 A/D 변환하고, I2C 버스를 통하여 본체부(2)에 전달한다. I2C 버스는 시리얼 인터페이스 버스이다. 또한, 본 실시예에서는, I²C 버스를 I2C 버스라고 표기한다. 또한, 본 충전 회로에서는, I2C 버스를 사용한 구성을 예시하지만, 본체부(2)와 A/D 변환기(14) 사이의 접속은 I2C 버스에 한정되지 않는다.

본체부(2)는 부하(20)와, 부하(20)에 공급하는 전력 및 배터리 팩(1)을 충전하는 전력을 제어하는 전원 제어부(4)를 포함한다. 또한, 전원 제어부(4)는 부하(20)에 전력을 공급하는 전원 회로(21)와, 배터리 팩(1)을 충전하는 충전 회로(23)와, 전원 회로(21) 및 충전 회로(23)를 제어하는 마이크로컴퓨터(22)를 갖고 있다.

부하(20)는 전자기기의 기능을 실현하는 주요부이다. 전원 회로(21)는 소위 정(定)전압 회로, 예를 들어 DCDC 컨버터(converter) 등이다. 전원 회로(21)는 배터리 팩(1)으로부터의 전압 또는 AC 어댑터(3)로부터의 전압을 부하(20)의 규정의 전압으로 변환한다.

충전 회로(23)는 정전압 정전류 회로이고, 마이크로컴퓨터(22)로부터의 제어 신호에 따라, AC 어댑터(3)로부터의 전력에 의해, 배터리 팩(1)을 충전한다. 도 1의 예에서는, 마이크로컴퓨터(22)로부터의 제어 신호는 D/A 컨버터에 의해 D/A 변환된 아날로그 신호이다.

마이크로컴퓨터(22)(제어 장치에 상당)는 CPU(도시 생략), 메모리, I2C 등의 인터페이스(입력 인터페이스에 상당), D/A 변환기와 그 출력 단자(출력 인터페이스에 상당) 등을 갖는다. 마이크로컴퓨터(22)의 CPU는 메모리 상의 프로그램을 실행하고, 전원 회로(21) 및 충전 회로(23)로의 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 마이크로컴퓨터(22)는 I2C 버스에 접속되는 회로(측정 회로에 상당)를 통하여, 전지 셀(11)의 각 부(A1점, A2점 등의 셀 블록, 전류 센스 저항(15) 등)의 전압을 감시한다. 그리고, 그 감시한 전압에 따라, 충전 회로(23)를 통하여 배터리 팩(1)을 충전하는 전압 및 전류를 제어한다.

또한, 마이크로컴퓨터(22)는 보호 회로(13)의 온?오프 입력 단자에, 온?오프 신호를 입력하고, 스위치(12)를 오프 상태로 전환 가능하게 되어 있다. 온 상태에서는, 보호 회로(13)는 상술한 과충전 보호 처리를 실행한다. 한편, 오프 상태에서는, 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리의 상태에 관계없이, 스위치(12)는 오프한 채로 된다.

그런데, 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리에서의 과충전의 판정에는, 소위 히스테리시스(hysteresis)가 설정되어 있다. 예를 들어, 충전 전압이 4.25볼트가 되면, 스위치(12)를 오프로 하여, 과충전 보호 처리가 동작한다. 그 경우에, 충전 전압이 4.20이 되기까지의 동안에, 과충전 보호 처리가 정지하지 않고, 스위치(12)는 오프한 채로이다. 그리고, 충전 전압이 4.20볼트 이하로 되어, 과충전 보호 처리가 정지하고, 스위치(12)가 온으로 된다. 따라서, 과충전 보호 처리의 개시 판정의 충전 전압 4.25볼트와, 과충전 보호 처리의 종료 판정의 충전 전압 4.20볼트 사이에서, 이 예에서는, 0.05볼트의 히스테리시스가 있다.

본 실시예에서는, 마이크로컴퓨터(22)가 보호 회로(13)의 온?오프 입력 단자를 오프로 하면, 보호 회로(13)는 스위치(12)를 그대로 오프 상태로 한다. 이 때, 보호 회로(13)는 히스테리시스가 없는 상태에서 동작한다(다만, 스위치(12)는 오프로 유지된다). 또한, 마이크로컴퓨터(22)가 보호 회로(13)를 오프로 한 후, 온으로 함으로써, 보호 회로(13)는 히스테리시스가 없는 상태에서, 셀 블록의 전압에 따라 스위치(12)를 온 또는 오프로 하는 동작을 재개하게 된다. 그리고, 일단, 스위치(12)가 온이 되면, 상기 히스테리시스가 형성된다.

도 2에, 충전 회로(23)의 블록도를 예시한다. 충전 회로(23)는 마이크로컴퓨터(22)로부터의 설정을 접수하고, 충전 전류 및 충전 전압을 제어하는 충전 제어 장치(231)와, 충전 제어 장치(231)에 의해, 온 상태와 오프 상태가 전환되는 FET(232, 233)와, FET(232, 233)에 의해 생성된 펄스 파형에 의해, 기(起)전력을 발생하는 코일(234)과, 코일(234)로부터의 출력을 받아, 통과하는 전류에 비례한 전압 강하를 발생하는 전류 센스 저항(235)을 포함한다. 또한, 도 2에서는 생략되어 있지만, 코일(234)과 전류 센스 저항(235) 사이의 노드와 그라운드(ground)를 연결하는 콘덴서를 설치할 수도 있다.

이상과 같은, FET(232, 233), 코일(234)이 DCDC 컨버터(동기(同期) 정류(整流) 회로)를 형성하고 있다. 이 DCDC 컨버터의 출력 전압, 또는 출력 전류는 충전 제어 장치(231)가 FET(232, 233)를 온 또는 오프로 하는 펄스 신호의 듀티비(duty ratio)에 의해 결정된다.

충전 제어 장치(231)에는, 충전 전류 설정 입력 단자(236)와, 충전 전압 설 정 입력 단자(237)가 설치되어 있다. 도 1의 마이크로컴퓨터(22)는 D/A 컨버터를 통하여, 충전 전류 설정 입력 단자(236)에 참조 전압을 공급한다. 또한, 도 1의 마이크로컴퓨터(22)는 D/A 컨버터를 통하여, 충전 전압 설정 입력 단자(237)에 참조 전압을 공급한다.

충전 제어 장치(231)는 전류 센스 저항(235)의 양단의 전압과, 충전 전류 설정 입력 단자(236)의 참조 전압을 비교하여, FET(232, 233)로의 펄스 신호를 제어한다. 즉, 충전 제어 장치(231)는 전류 센스 저항(235)의 양단의 전압과 참조 전압의 차이가 작아지는 방향으로, 부(負)귀환(negative feedback)을 가하여, 펄스 신호의 듀티비를 제어한다.

또한, 충전 제어 장치(231)는 전류 센스 저항(235)과 전지 팩(1) 사이(C점)의 전위(즉, C점과 그라운드 사이의 전압)와, 충전 전압 설정 입력 단자(237)의 참조 전압을 비교하여, FET(232, 233)로의 펄스 신호를 제어한다. 즉, 충전 제어 장치(231)는 전지 팩(1)의 입구(C점)의 전위와 참조 전압의 차이가 작아지는 방향으로, 부귀환을 가하여, 펄스 신호를 제어한다.

도 3에, 충전 제어 장치(231)의 동작을 예시한다. 충전 제어 장치(231)는 외부로부터 목표 전압과 목표 전류를 지정하여 전지의 충전 전류와 충전 전압을 제어한다. 도 3과 같이, 충전 제어 장치(231)의 제어는 시간축 상을 정전류 영역과 정전압 영역으로 나누어, 시퀀스(sequence)를 실행한다. 우선, 충전의 개시 시에, 전지 팩(1)에 충분한 전하가 축적되기 전에는, 충전 제어 장치(231)는 전류 센스 저항(235)의 양단의 전압 강하가 충전 전류 설정 입력값으로 되도록 FET(232, 233) 에 의한 펄스의 듀티비를 제어한다. 그 결과, 충전의 초기부터, 전지 전압이 소정의 한도로 될 때까지, 정전류에 의해 충전이 행해진다. 정전류에 의해 충전되기 때문에, 전하의 전지로의 축적과 동시에 충전 전압이 상승한다.

한편, 배터리 팩(1)이 소정의 정도까지 충전되면, 충전 제어 장치(231)는 정전압 제어 영역에서 충전을 제어한다. 이 경우에는, 충전 제어 장치(231)는 전지 팩의 입구인 C점의 전압이 충전 전압 설정값으로 되도록, FET(232, 233)에 의한 펄스의 듀티비를 제어한다. 그 결과, 이 상태에서는, 충전 전류는 서서히 감소해 간다. 따라서, 정전압에 의해 전지에 전하 축적되기 때문에, 내부 저항에 비례하는 전압 강하, 즉 충전 전류가 서서히 감소한다.

<종래의 문제점>

도 4에, 마이크로컴퓨터(22)에 의한 종래의 제어 시퀀스를 나타낸다. 이 처리는 마이크로컴퓨터(22)에서 실행되는 제어 프로그램에 의해 실현된다. 이 처리에서는, 마이크로컴퓨터(22)는 우선, 충전을 개시한다(S501). 충전은 예를 들어, AC 어댑터(3)로부터 전력 공급된 것을 계기로 개시한다. 그리고, 마이크로컴퓨터(22)에서 이하의 공정이 실행된다.

즉, 마이크로컴퓨터(22)는 도 1의 B점에 상당하는, 전지 팩(1)의 단자 전압을 취득한다. 또한, 마이크로컴퓨터(22)는 도 2의 전류 센스 저항(235)으로부터, 충전 전류를 검출한다(S502). 그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 전지 팩(1)의 단자 전압과 충전 전류로부터 전지 잔량을 예측한다(S504). 전지 잔량의 예측은 예를 들어, 전지 팩(1)의 단자 전압값과, 충전 전류값과, 그 때의 만(滿)충전에 대한 전 하량의 비율의 관계를 테이블화하여, 마이크로컴퓨터(22)의 메모리에 기억해 두면 된다. 또는, 전지 팩(1)의 단자 전압값과, 충전 전류값과, 그 때의 만충전에 대한 전하량의 비율의 관계를 나타내는 실험식을 마이크로컴퓨터(22)의 제어 프로그램에 내장해 둘 수도 있다.

그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 만충전인지의 여부를 판정한다(S504). 만충전이 아닐 경우에는, 마이크로컴퓨터(22)는 제어를 S502로 되돌린다. 한편, 만충전의 경우에는, 마이크로컴퓨터(22)는 충전을 정지한다(S505).

그러나, 이 순서에서는, 이하와 같은 문제가 있다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 전류 제어 회로(231)는 도 2의 C점(도 1의 B점에 상당)에서, 충전 전류 및 충전 전압을 제어한다. 한편, 전지 팩(1)에는, 보호 회로(13)가 설치되어, 전지 셀(11)의 전압을 감시하고 있다. 그리고, 전지 셀(11)의 전압, 예를 들어 도 1의 A1점의 전압이 제한값에 도달하면, 보호 회로(13)는 스위치(12)를 차단한다. 이 처리를 과충전 보호 동작이라고 한다. 이 경우에, C점(도 1의 B점)에서 측정되어, 전류 제어 회로(231)에 입력되는 충전 전압에는 측정 오차가 있다. 또한, 도 1의 A1점에서 측정되어, 보호 회로(13)에 입력되는 전압에도 측정 오차가 있다. 따라서, 마이크로컴퓨터(22)가 전류 제어 회로(231)에 대하여 정확하게 충전 전압 및 충전 전류를 지정했다고 해도, 이들의 측정 오차의 결과, 전류 제어 회로(231)가 충전 상태를 충분히 만충전에 근접시키기 전에, 보호 회로(13)에 의해 충전이 정지되는 경우가 발생한다.

예를 들어, 셀 전압 4.2볼트의 충전 전압에 대하여 -0.05볼트～0.05볼트의 오차가 있다. 한편, 예를 들어 보호 회로(13)에 -0.03볼트～0.03볼트의 오차가 있을 경우, 충전 회로(23)의 상한 전압 4.25볼트에 0.03볼트를 더한 4.28볼트 이상에서 과충전 보호 동작을 실행하도록 하지 않으면, 충전이 도중에 정지하는 경우가 발생한다.

반대로, 보호 회로(13)에서, 4.25볼트에서 충전을 정지시키면, 실제의 충전 전압 4.22볼트에서, 충전이 정지되는 경우가 발생한다. 따라서, 충전 회로(23)에서, 오차를 고려하여 셀 전압 4.25볼트의 충전 전압으로 충전하려고 하여, 4.22볼트에서 강제적으로 정지되고, 만충전에 도달하지 않게 된다.

<충전 시의 전류 전압의 변화예>

도 5에, 보호 회로(13)에 의한 보호가 없을 경우에, 충전 전압 4.25볼트로 충전할 경우의 충전 전압과, 전하의 잔량, 및 충전 전류의 시간 변화의 예를 나타낸다. 이 경우에는, 충전 전압이 4.25볼트가 될 때까지는, 정전류로 충전된다. 그리고, 충전 전압이 4.25볼트가 되면(시각 T0), 충전 회로(23)는 정전압 제어 영역에서 동작하고, 충전 전류는 서서히 감소하면서, 만충전까지 충전된다.

도 6에, 보호 회로(13)의 보호가 동작한 경우의 충전 전압과, 전하의 잔량, 및 충전 전류의 시간 변화의 예를 나타낸다. 여기서는, 예를 들어 보호 회로(13)의 셀 전압 측정에 0.03볼트의 오차가 있고, 충전 전압 4.22볼트에서 보호 회로(13)가 동작한 경우를 상정한다(시각 T1).

그러면, 보호 회로(13)에 의해, 스위치(12)가 차단되어, 충전 전류는 0으로 된다. 스위치(12)가 차단되기 전, 충전 전압이 4.22볼트였다고 해도, 스위치(12) 의 차단에 의해, 충전 전압, 따라서, 배터리 팩(1)의 단자 전압은 임의의 값만큼 저하된다. 이 단자 전압의 저하값은 충전 전류(I)와, 배터리 팩(1)의 내부 저항(R0)의 곱(I×R0)으로 나타낼 수 있다. 따라서, 충전 회로(13)가 본래 충전하려고 한 충전 전압보다도, 보호 회로(13)의 측정 오차(ΔV)와, 내부 저항(R0)에 의한 전압 강하(I×R0)분만큼, 단자 전압이 저하되고, 충전 상태는 만충전에 대하여 부족량(ΔQ)만큼 부족되는 결과로 된다. 그 부족분만큼, 배터리 팩(1)으로부터 부하(20)로의 전력의 공급 가능 시간이 짧아지게 된다.

도 7에, 본 실시예의 마이크로컴퓨터(22)에 의한 충전 회로(23)를 통한 충전 제어 시의 전류 전압의 변화를 예시한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 마이크로컴퓨터(22)는 I2C 버스를 통하여, 전지 셀(11)의 각 부의 전위(예를 들어, A1점 및 A2점의 전위)를 감시하고 있다. 그리고, 예를 들어 셀 블록(BLK1)의 입구(A1점)의 전위가 소정값, 예를 들어 4.2볼트에 도달한 경우(시각 T2), 마이크로컴퓨터(22)는 충전 회로(23)의 충전 전류 설정 입력 단자(236)로의 설정값을 변경하고, 충전 전류를 시간과 함께 저하시킨다.

그 결과, 전지 팩(1)의 내부 저항(R0)에 의한 전압 강하(I×R0)는 충전 전류의 저하와 함께 저하된다. 따라서, 도 7과 같이, 충전 전압은 4.2볼트를 초과한 후에, 상승의 정도를 저하시킨다. 따라서, 충전 전압은 4.22볼트에 도달하지 않는다. 그 결과, 보호 회로(13)에 의한 보호가 동작하지 않고, 충전 전류가 계속된다. 즉, 도 6의 경우보다도 약한 충전 전류에 의해 충전이 계속되게 되어, 충전 상태는 도 6과 같이 보호 회로(13)에 의한 보호가 동작한 경우보다 높은 충전 상태 까지 충전할 수 있다.

도 8에, 마이크로컴퓨터(22)에 의한 충전 제어 처리를 예시한다. 이 순서에서는, 우선, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 전류 설정 입력 단자(236)에, 정전류값을 제어하는 참조 전압을 설정하는 동시에, 충전 전압 설정 입력 단자(237)에, 정전압값을 제어하는 참조 전압을 설정한다. 이것에 의해, 마이크로컴퓨터(22)는 충전의 개시를 충전 제어 장치(231)에 지령한다(S1).

다음으로, 마이크로컴퓨터(22)는 전류 센스 저항(15)(도 1 참조)의 양단의 전압으로부터 충전 전류의 값을 검출한다. 또한, 마이크로컴퓨터(22)는 I2C 버스를 통하여, A/D 변환기(14)에서 검출된 셀 블록(BLK1, BLK2)을 직렬로 접속한 전압(그라운드와, 도 1의 A1점 사이의 전압)을 검출한다(S2).

그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 전지 잔량을 예측한다(S3). 전지 잔량은 이미 설명한 바와 같이, 충전 전류의 값, 전지 팩(1)의 충전 전압(도 1의 A1점의 전압), 및 전지 잔량을 세트로 하여 기억하는 테이블, 또는 충전 전류의 값과 전지 팩(1)의 충전 전압으로부터 전지 잔량을 산출하는 실험식에 따라, 컴퓨터 프로그램에 의해 산출하면 된다.

다음으로, 마이크로컴퓨터(22)는 A/D 변환기(14)에서 검출된 각 셀 블록(BLK1, BLK2)의 전압(A1점과 A2점 사이의 전압, 및 A2점과 그라운드 사이의 전압)을 취득한다(S4).

다음으로, 마이크로컴퓨터(22)는 어느 하나의 셀 블록(BLK1, BLK2)의 전압이 규정 이상인지의 여부를 판정한다(S5). 이 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터(22)가 판정부에 상당한다.

여기서, 규정 전압은 보호 회로(13)가 스위치(12)를 오프로 하는 보호 전압보다 소정값만큼 낮게 한다. 예를 들어, 보호 전압은 도 7과 같이, 4.25볼트이고, 규정 전압은 4.2볼트이다. 규정 전압 4.2볼트는 보호 전압 4.25볼트에 대하여, 전류의 감소에 의해, 보호 회로(13)의 발생을 억제하기 충분한 값으로 하고, 실험적으로 정하면 된다. 그리고, 어느 하나의 셀 블록이 규정 이상일 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 전류 감소 제어 처리를 실행한다(S6). 이 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터(22)가 전류 제한부에 상당한다.

그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 만충전인지의 여부를 판정한다(S7). 만충전이 아닐 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 제어를 S2로 되돌린다. 한편, 만충전의 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 회로(23)에서의 펄스 파형의 발생 동작을 중지한다. 또한, 도 2의 FET(232) 및 FET(233)를 오프로 한다. 또한, 스위치(12)를 오프로 한다. 또한, 충전 전류 설정 입력 단자(236)와 충전 전압 설정 입력 단자(237)의 설정을 클리어한다. 이에 따라, 마이크로컴퓨터(22)는 충전을 정지한다(S8).

도 9에, 충전 전류 감소 제어 처리(도 8의 S6)의 상세를 나타낸다. 이 처리에서는, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 전압(V1)을 검출한다(S61). 즉, 마이크로컴퓨터(22)는 도 1의 A/D 변환기(14)에 의해 전지 팩(1)의 단자 전압(도 1의 A1점의 전위)으로부터 생성된 디지털값을, I2C 버스를 통하여 취득한다.

다음으로, 마이크로컴퓨터(22)는 보호 전압과, 검출한 충전 전압(V1)의 차 분(ΔV)을 산출한다(S62). 또한, 마이크로컴퓨터(22)는 차분(ΔV)을 내부 저항값(R0)으로 제산(除算)한 한계 전류값(ΔV/R0)을 산출한다. 그리고, 그 한계 전류값보다 작은 값의 범위에서, 전류값(I1)을 결정한다(S63). 이 전류값(I1)은 예를 들어, 상기 한계 전류값 그 자체일 수도 있고, 소정의 안전 계수(예를 들어, 0.9)를 승산(乘算)한 값으로 할 수도 있다. 그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 전류를 I1으로 제어해야 할, 충전 전류 설정 입력 단자(236)에 참조 전압을 설정한다(S64). 그 결과, 충전 전류는 I1으로 제어된다. 따라서, 충전 전류에 의한 전압 상승에 의해 충전 전압(V1)이 보호 전압을 초과하는 경우는 없다. 그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 처리를 종료하고, 제어를 도 8의 S7로 진행시킨다. S61로부터 S64의 처리는 도 8의 S2-S7의 루프(loop)에서 반복된다. 그 결과, 전류값(I1)은 충전 상태의 진행과 함께 서서히 저하되게 된다. 또한, 전류값(I1)은 보호 전압과 검출한 충전 전압(V1)의 차분(ΔV)에 따라, 결정되게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 충전 회로에 의하면, 전지 팩(1)의 단자 전압이 소정의 규정값을 초과한 경우에, 충전 전압이 보호 전압에 도달하지 않도록 충전 전류를 감소시킨다. 따라서, 보호 회로(13)에 의해 스위치(12)가 오프 되지 않아, 충전 회로(23)에 의한 충전을 계속할 수 있다. 그리고, 충전 전압이 보호 전압에 접근하는 동시에, S63의 처리(도 9)에 의해, 서서히 충전 전류가 저하된다. 따라서, 보호 회로(13)를 작동시키지 않고, 만충전 근처까지 전지 팩(1)을 충전할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 충전 전압의 검출은 A/D 변환기(14)에 의해 검출된 다. 그리고, A/D 변환기(14)에 의해 검출된 충전 전압은 보호 회로(13)와, 마이크로컴퓨터(22)에서 공통적으로 사용된다. 따라서, 보호 회로(13)와, 마이크로컴퓨터(22)에서 측정 오차의 불일치의 발생을 저감할 수 있다.

<변형예>

상기 제 1실시예에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 충전 전류(I1)와 내부 저항(R0)에 의한 충전 전압의 증가분이 보호 전압과 검출한 충전 전압(V1)의 차분(ΔV)을 초과하지 않도록, 충전 전류(I1)를 감소시켰다.

그러나, 예를 들어 충전 시의 충전 전압 상승의 시간 경과가 실험 결과, 경험치로부터 사전에 알고 있는 경우에는, 단순하게, 충전 전류를 시간과 함께 감소할 수도 있다. 도 10에, 그러한 경우의 제어를 나타낸다. 이 예에서는, 시각 T2에서, 충전 전압이 규정 전압에 도달한 것으로 가정하고 있다. 그 경우에, 마이크로컴퓨터(22)는 도 10과 같이, 시간 경과와 함께, 단계적으로, 충전 전류를 저하시킨다. 저하시키는 정도는 충전 전압의 상승의 시간 경과보다 크게 하면 된다. 충전 전압의 상승의 시간 경과는 사전에 실험적으로 측정한 것을 마이크로컴퓨터(22)의 메모리에 기억해 두면 된다. 또는, 그러한 충전 전류를 저하시키는 단위 시간당 변화량을 마이크로컴퓨터(22)의 메모리에 기억해 둘 수도 있다.

반대로, 도 11에 나타낸 바와 같이, 시각 T2에서, 충전 전압이 규정 전압에 도달한 때에, 충전 전류가 0 근처가 될 때까지 크게 저하시킬 수도 있다. 그리고, 그 후, 시간 경과와 함께, 서서히 충전 전류를 증가할 수도 있다. 다만, 그 경우에, 충전 전류에 의해, 보호 전압과, 검출한 충전 전압(V1)의 차분(ΔV)을 초과하 지 않는 범위에서, 단계적으로, 충전 전류를 증가하면 된다.

상기 실시예에서는, 충전 전압이 규정 전압을 초과하여 보호 전압에 근접하면, 보호 회로(13)가 동작하지 않는 범위로 충전 전류를 저하시켜 충전을 계속하게 하는 처리를 설명했다. 이 경우, 일단 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리가 기능하고, 스위치(12)가 오프가 되면, 히스테리시스 특성에 의해, 소정 한도까지 충전 전압이 저하될 때까지, 스위치(12)는 온으로 되지 않는다. 그래서, 일단 과충전 보호 처리가 실행되어도, 마이크로컴퓨터(22)가 셀 블록(BLK1, BLK2)의 전압을 감시하고, 충전 전압이 보호 전압으로부터 저하된 경우에는, 보호 회로(13)를 리셋하여, 히스테리시스 특성을 초기 상태로 되돌리도록 할 수도 있다.

도 12에, 마이크로컴퓨터(22)에 의한 보호 회로(13)의 리셋 처리를 나타낸다. 이 처리는 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리가 기동한 후에 실행된다. 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리가 기동했는지의 여부는 예를 들어, 마이크로컴퓨터(22)가 I2C 버스를 통하여, 보호 회로의 스테이터스를 나타내는 레지스터값을 판독함으로써 판정할 수 있다. 또한, 예를 들어 전류 센스 저항(15)을 통하여, 충전 전류를 검지할 수도 있다. 즉, 충전 회로(23)를 통하여, 정전류?정전압에서 도 6과 같이 충전을 실행하고 있음에도 불구하고, 충전 전류가 매우 작을 경우(예를 들어, 스위치(12)의 누설 전류 상당의 값 이하인 경우)에, 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리가 기동했다고 판정하면 된다.

이 처리에서는, 마이크로컴퓨터(22)는 I2C 버스를 통하여, 셀 블록(BLK1, BLK2)의 전압을 취득한다(S11).

그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 어느 하나의 셀 블록 전압이 보호 전압 이상인지의 여부를 판정한다(S12). 이 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터(22)가 상태 판정부에 상당한다. 어느 하나의 셀 블록 전압이 보호 전압 이상일 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 제어를 S11로 되돌린다.

한편, 모든 셀 블록 전압이 보호 전압 미만으로 된 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 우선, 보호 회로(13)를 오프로 한다(S13). 이것에 의해, 보호 회로(13)는 처리를 정지하고, 스위치(12)는 일단 도통 상태로 된다. 이 때, 보호 회로(13)는 셀 블록(BLK1, BLK2) 등의 전압과, 보호 전압의 비교 처리를 중지하고, 스위치(12)를 온으로 설정한다.

다음으로, 마이크로컴퓨터(22)는 보호 회로(13)를 온으로 한다(S14). 이것에 의해, 보호 회로(13)는 셀 블록(BLK1, BLK2) 등의 전압과, 보호 전압의 비교 처리를 처음부터 개시한다. 그 결과, 히스테리시스가 없는 상태에서, 셀 블록(BLK1, BLK2) 등의 전압과, 보호 전압이 비교되고, 과충전 보호 처리가 처음부터 실행된다. S13과 S14의 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터(22)가 해제부에 상당한다.

이와 같이, 일단, 보호 회로(13)를 오프 상태로 한 후에, 온 상태로 함으로써, 과충전 보호 처리의 히스테리시스를 초기화하여 재실행할 수 있다. 따라서, 히스테리시스의 효과에 의해, 일단 과충전 보호가 작동한 후, 충전 전압이 저하해도, 충전 전류가 다시 공급되지 않는 사태가 계속되는 것을 회피할 수 있다.

《제 2 실시예》

도 13에, 전자기기의 상세 구성예를 나타낸다. 전자기기는 AC 어댑터(3)를 통하여, 본체부(2)에 전력을 공급할 수 있다. 본체부(2)는 배터리 팩(1)과, 전원 제어 회로(4)와, 부하(20)를 갖는다.

부하(20)는 프로그램을 실행하는 CPU(111)와, CPU(111)에서 실행되는 프로그램, 또는 CPU(111)가 처리하는 데이터를 기억하는 메모리(112)와, 인터페이스(113)를 통하여 CPU(111)에 접속되는 키보드(114A), 포인팅 디바이스(114B)를 갖는다. 포인팅 디바이스(114B)는 마우스, 트랙볼(trackball), 터치 패널, 정전 센서를 갖는 플랫 디바이스 등이다.

또한, 부하(20)는 인터페이스(115)를 통하여 접속된 디스플레이(116)를 갖는다. 디스플레이(116)는 키보드(114A)로부터 입력된 정보, 또는 CPU(111)가 처리한 데이터를 표시한다. 디스플레이(116)는 예를 들어, 액정 모니터, EL(일렉트로루미네선스) 패널이다.

또한, 부하(20)는 인터페이스(117)를 통하여 접속된 통신부(118)를 갖고 있다. 통신부(118)는 LAN(로컬 에어리어 네트워크) 보드, 무선 통신 인터페이스(안테나를 포함함), 무선 수신부(안테나를 포함함) 등이다.

또한, 부하(20)는 인터페이스(119)를 통하여 접속된 외부 기억 장치(120)를 갖는다. 외부 기억 장치(120)는 예를 들어, 하드디스크 드라이브이다. 또한, 본체부(2)는 인터페이스(121)를 통하여 접속된 착탈 가능 기억 매체 액세스 장치(122)를 갖는다. 착탈 가능한 기억 매체는 예를 들어, CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disk), 플래시 메모리 카드 등이다.

이러한 전자기기로서는, 이 전자기기는 휴대형의 장치, 예를 들어 노트북형 (또는 랩톱형이라고도 함)의 퍼스널 컴퓨터, 휴대 정보 단말, 휴대 전화, 휴대용 게임기, 전자사전, 휴대형 음악 플레이어, 휴대형 비디오 플레이어, 휴대형 텔레비전 수신기, 휴대형 라디오 등이다.

상술한 바와 같이, I2C 버스를 통하여, 보호 회로(13)가 참조하는 셀 블록의 전압이 마이크로컴퓨터(22)에 전달된다. 마이크로컴퓨터(22)는 전달된 셀 블록의 전압을 기초로, 충전 회로(23)를 제어한다. 이러한 구성에 의해, 보호 전압에 매우 근접한 전압에까지, 배터리 팩(1)을 충전할 수 있다. 그 결과, 배터리 팩(1)을 사용하여 전자기기를 장시간 이용할 수 있다.

《제 3 실시예》

상기 제 1 실시예에서는, 어느 하나의 셀 블록(BLK1, BLK2)의 전압이 규정 이상인지의 여부를 판정하고, 그들 전압이 규정값 이상인 경우에, 충전 전류 감소 처리를 실행했다. 이것에 의해, 보호 회로(13)가 과충전 보호 처리를 기동하지 않는 범위로 충전 전류를 억제하여, 만충전 근처까지 충전을 계속하는 충전 회로 및 전자기기를 설명했다.

본 실시예에서는, 그러한 제어 대신에, 보호 회로(13)가 과충전 보호 처리를 기동했는지의 여부를 검지하고, 보호 회로(13)가 과충전 보호 처리를 기동한 경우에, 충전 전류를 저하시켜, 과충전 보호 처리가 실행되지 않는 상태로 제어한다. 이러한 순서에 의해서도, 제 1 실시예와 동일하게, 만충전 근처까지 충전을 계속할 수 있다. 다른 구성 및 작용은 제 1 실시예와 동일하다. 그래서, 동일한 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략한다. 또한, 필요에 따라 서, 도 1 내지 도 13의 도면을 참조한다. 또한, 본 실시예의 제어에 의한 과충전 보호 회로에 대해서도, 도 13에 나타낸 제 2 실시예의 전자기기에 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

도 14에, 마이크로컴퓨터(22)에 의한 보호 회로(13)의 리셋 처리를 나타낸다. 마이크로컴퓨터(22)는 통상은 I2C 버스를 통하여, 셀 블록(BLK1, BLK2)의 전압 및 충전 전류를 취득한다(S102). 셀 블록(BLK1, BLK2)의 전압은 A/D 변환기(14)를 통하여 취득한다. 또한, 충전 전류도, A/D 변환기(14)를 통하여 전류 센스 저항(15)의 양단의 전압을 기초로 취득한다.

그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 전지 잔량, 즉, 전지의 충전 상태를 예측한다(S103). 충전 상태라는 것은 만충전에 대한 현재의 셀의 충전 상태를 가리킨다. 그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 만충전인지의 여부를 판정한다(S104). 만충전이라고 예측된 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 제어를 S102로 되돌리고, 전압과 전류의 감시를 계속한다. 즉, 마이크로컴퓨터(22)는 그 후, 방전에 따른 배터리 팩의 충전 상태의 변화를 감시한다.

한편, S104의 판정에서, 만충전이 아니라고 판정된 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 보호 회로(13)의 과충전 보호 상태를 취득한다(S105). 보호 회로(13)의 과충전 보호 상태라는 것은 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리가 기동되어 충전 전류가 차단되어 있는지의 여부의 상태를 가리킨다. 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리가 기동되어 있는지의 여부는 예를 들어, 마이크로컴퓨터(22)가 I2C 버스를 통하여, 보호 회로(13)의 스테이터스를 나타내는 레지스터값을 판독함으로써 판정할 수 있다. 또한, 예를 들어 전류 센스 저항(15)을 통하여, 충전 전류를 검지할 수도 있다. 즉, 충전 회로(23)를 통하여, 정전류?정전압에서 도 6과 같이 충전을 실행하고 있음에도 불구하고, 충전 전류가 매우 작을 경우(예를 들어, 스위치(12)의 누설 전류 상당의 값 이하인 경우)에, 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리가 기동했다고 판정하면 된다.

그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 과충전 보호 처리에 의해 충전이 정지되어 있지는지의 여부를 판정한다(S106). 이 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터(22)가 보호 상태 판정부에 상당한다. 그리고, 과충전 보호 처리에 의해 충전이 정지되어 있을 경우에, 마이크로컴퓨터(22)는 도 12의 S13 및 S14와 같이 과충전 보호 처리의 리셋을 실행한다.

여기서는, 우선, 마이크로컴퓨터(22)는 각 셀 블록의 전압을 I2C 버스를 통하여 판독하고, 어느 하나의 셀 블록의 전압이 보호 전압 이상인지의 여부를 판정한다(S107). 이 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터(22)가 전압 상태 판정부에 상당한다. 어느 하나의 셀 블록의 전압이 보호 전압 이상일 경우(S108에서 NO의 경우), 마이크로컴퓨터(22)는 제어를 S102로 되돌린다.

한편, 모든 셀 블록의 전압이 보호 전압 미만일 경우(S108에서 YES의 경우), 마이크로컴퓨터(22)는 과충전 보호 처리를 해제하고(S109), 충전 전류를 소정값, 예를 들어 정전류에 의한 충전 시의 충전 전류의 1/2 정도로 설정한다(S110). S109와 S110의 처리를 실행하는 마이크로컴퓨터(22)가 충전 제어부에 상당한다. 또한, 정전류에 의한 충전은 도 5의 정전류에서 설명했다.

한편, 그리고, 과충전 보호 처리에 의해 충전이 정지되어 있지 않을 경우에, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 전류를 최대로 설정한다. 그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 충전을 개시한다(S112). 그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 I2C 버스를 통하여, 셀 블록(BLK1, BLK2)의 전압 및 충전 전류를 취득한다(S120). 그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 전류가 정지되어 있는지의 여부를 판정한다(S121). 그리고, 충전 전류가 정지되어 있을 경우에, 마이크로컴퓨터(22)는 충전의 제어를 정지하고(S124), 제어를 S102로 되돌린다. 여기서, 충전 전류가 정지하는 원인은 예를 들어, S106과 동일한 과충전 외에, 전지 셀(11)의 이상(예를 들어, 가열)의 검출, 전지 셀(11과 11) 사이의 전압의 밸런스의 이상 등이 있다. 예를 들어, 가열에 의해, 전지 셀(11)의 온도가 소정의 한도를 초과한 경우이다. 또한, 직렬로 접속된 전지 셀(11) 중 어느 하나가 다른 전지 셀(11)과 비교하여 극단적으로 전압이 낮은 경우이다. 여기서, 과충전의 경우에는, S110에서 충전 전류를 제한한 후의 과충전 보호 회로(13)에 의한 보호이기 때문에, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 전류를 정지해도 된다고 판정한다. 또한, 전지 셀(11)의 이상의 경우에는, 이미 충전의 계속은 곤란하기 때문에, 마이크로컴퓨터(22)는 충전 전류를 정지한다.

한편, 과충전 보호 처리에 의해 충전이 정지되어 있지 않을 경우에, 마이크로컴퓨터(22)는 전지 잔량을 예측한다(S122). 그리고, 마이크로컴퓨터(22)는 만충전인지의 여부를 판정한다(S123). 만충전이라고 예측된 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 충전의 제어를 정지하고(S124), 제어를 S102로 되돌리며, 전압과 전류의 감시를 계속한다.

한편, S123의 판정에서, 만충전이 아니라고 판정된 경우, 마이크로컴퓨터(22)는 제어를 S120으로 되돌리고, 처리를 계속한다.

이상 서술한 바와 같이, 본 실시예의 충전 회로, 및 그러한 충전 회로를 탑재한 전자기기에서는, 보호 회로(13)의 과충전 보호 처리에 의해 충전 전류가 차단되어 있는지의 여부를 판정한다. 또한, 과충전 보호 처리에 의해 충전 전류가 차단되어 있을 경우에, 셀 블록의 전압이 보호 전압 이상인지의 여부를 판정한다. 그리고, 셀 블록의 전압이 보호 전압 미만인 경우에는, 보호 회로(13)를 리셋하는 동시에, 충전 전류에 의한 전압 강하분의 전압이 셀 블록의 전압을 상기 보호 전압에 도달하지 않도록, 충분히 작은 전류값(예를 들어, 상기 도 14의 경우에는, 통상의 정전류에 의한 충전 시의 1/2의 전류값)에 의해 충전을 재개한다. 즉, 본 실시예의 처리에 의하면, 제 1 실시예의 경우와 상이하게, 보호 전압보다 낮은 규정 전압에서 충전 전류 감소 처리를 실행하는 대신에, 일단, 보호 회로(13)에 의한 과충전 보호 처리가 작용한 후에, 또한, 충전 가능하면, 추가의 충전을 실행한다. 이러한 처리에 의해서도, 제 1 실시예와 동일하게, 전지 셀을 만충전 근처까지 충전할 수 있다.

또한, 상기 제 3 실시예에서는, S106의 처리에서, 통상의 정전류에 의한 충전 시의 1/2의 전류값으로 했다. 그러나, 본 충전 제어 회로의 처리는 이러한 값으로는 한정되지 않는다. 즉, 일단 보호 회로(13)에 의한 과충전 보호 처리가 작용한 후에, 또한, 충전 가능한 범위가 충분히 작은 충전 전류의 범위에서 충전을 계속하면 된다. 이러한 충전 전류의 범위는 실험적으로 사전에 결정해 둘 수도 있 다. 예를 들어, 전지 셀(11)의 내부 저항값으로부터 사전에 결정해 둘 수도 있다.

《그 외》

이하에, 본 회로, 본 장치, 본 기기, 본 방법의 특징을 부기한다.

(부기 1)

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압을 초과한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와,

전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로를 포함하는 전지 회로의 제어 장치이고,

상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압을 판독하는 입력 인터페이스와,

판독한 전지 전압이 상기 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했는지의 여부를 판정하는 판정부와,

상기 충전 전류를 제어하는 신호를 출력하는 출력 인터페이스와,

상기 근접했다고 판정된 때에, 상기 출력 인터페이스를 통하여 상기 충전 전류를 소정의 한도로 제한하는 전류 제어부를 구비하는 전지 회로의 제어 장치.

(부기 2)

상기 전지는 1개의 셀에 의한 셀 블록 또는 복수의 셀을 포함하는 셀 블록을 직렬로 복수 접속하고 있고,

상기 전압 검출부는 각각의 셀 블록의 전압을 검출하는 측정 회로를 갖고,

상기 판정부는 상기 어느 하나의 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 보호 전 압에 소정의 한도까지 근접했는지의 여부를 판정하며,

상기 전류 제어부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 셀 블록의 보호 전압에 상기 한도까지 근접했다고 판정된 때에, 상기 충전 전류를 상기 한도로 제한하는 부기 1에 기재된 전지 회로의 제어 장치.

(부기 3)

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로와,

제어 장치를 구비하고,

상기 제어 장치는,

상기 근접했다고 판정된 때에, 상기 출력 인터페이스를 통하여 상기 충전 전류를 소정의 한도로 제한하는 전류 제어부를 갖는 충전 제어 장치.

(부기 4)

상기 판정부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 셀 블록의 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했는지의 여부를 판정하며,

상기 전류 제어부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 상기 한도까지 근접했다고 판정된 때에, 상기 충전 전류를 상기 한도로 제한하는 부기 3에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 5)

상기 입력 인터페이스는 시리얼 통신에 의해 상기 전압 검출부가 검출한 전압을 판독하는 부기 3 또는 4에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 6)

상기 출력 인터페이스는 D/A 변환기에 의해 충전 전류를 조정하는 부기 3 내지 5 중 어느 하나에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 7)

상기 전류 제한부는 상기 전지 전압이 상기 한도까지 근접했다고 판정된 때에, 시간의 경과와 함께 단계적으로 충전 전류를 감소시키는 부기 3, 5 또는 6에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 8)

상기 전류 제한부는 상기 전지 전압이 상기 한도까지 근접했다고 판정된 때에 충전 전류를 제 1 변화량만큼 감소시키고, 또한, 시간의 경과와 함께 상기 제 1 변화량보다 작은 제 2 변화량으로 단계적으로 충전 전류를 증가시키는 부기 3, 5 또는 6에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 9)

상기 전류 제한부는 상기 전지 전압이 상기 한도까지 근접했다고 판정된 때에, 상기 보호 전압과 전지 전압의 차에 따라 충전 전류를 감소시키는 부기 3, 5 또는 6에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 10)

상기 전류 제한부는 전지 전압과 보호 전압의 차가 작아짐에 따라서, 충전 전류를 감소시키는 부기 3, 5 또는 6에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 11)

상기 전류 제한부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 셀 블록의 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했다고 판정된 때에, 시간의 경과와 함께 단계적으로 충전 전류를 감소시키는 부기 4에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 12)

상기 전류 제한부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 셀 블록의 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했다고 판정된 때에, 충전 전류를 제 1 변화량만큼 감소시키고, 시간의 경과와 함께 상기 제 1 변화량보다 작은 제 2 변화량으로 단계적으로 충전 전류를 증가시키는 부기 4 또는 11에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 13)

상기 전류 제한부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 셀 블록의 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했다고 판정된 때에, 상기 보호 전압과 전지 전압의 차에 따 라 충전 전류를 감소시키는 부기 4, 11, 또는 12에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 14)

상기 전류 제한부는 어느 하나의 셀 블록의 전압과 셀 블록의 보호 전압의 차가 작아짐에 따라, 충전 전류를 감소시키는 부기 4, 11, 12, 또는 13에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 15)

상기 제어 장치는 상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후에, 상기 전지 전압이 보호 전압을 초과하고 있는지의 여부를 판정하는 상태 판정부와,

상기 전지 전압이 상기 보호 전압을 초과하고 있지 않을 경우에, 상기 전지 보호 회로에 의한 보호를 해제하는 해제부를 갖는 부기 3, 5, 및 6 내지 10 중 어느 하나에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 16)

상기 제어 장치는 상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후에, 상기 어느 하나의 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 보호 전압을 초과하고 있는지의 여부를 판정하는 상태 판정부와,

상기 모든 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 보호 전압을 초과하고 있지 않을 경우에, 상기 전지 보호 회로에 의한 보호를 해제하는 해제부를 갖는 부기 4, 11 내지 14 중 어느 하나에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 17)

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

제어 장치와,

상기 제어 장치의 제어에 의해 상기 충전 회로를 통하여 충전되는 전지와,

상기 충전된 전지로부터 전력의 공급을 받는 부하를 구비하고,

상기 제어 장치는,

상기 근접했다고 판정된 때에, 상기 출력 인터페이스를 통하여 상기 충전 전류를 소정의 한도로 제한하는 전류 제어부를 갖는 전자기기.

(부기 18)

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로를 포함하는 전지 회로의 제어 장치가,

입력 인터페이스를 통하여 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압을 판독하는 스텝과,

판독한 전지 전압이 상기 보호 전압에 소정의 한도까지 근접했는지의 여부를 판정하는 판정 스텝과,

상기 근접했다고 판정된 때에, 출력 인터페이스를 통하여 상기 충전 전류를 소정의 한도로 제한하는 스텝을 실행하는 전지 회로의 제어 방법.

(부기 19)

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

상기 전지 보호 회로의 동작 상태를 나타내는 신호를 입력하는 입력 인터페이스와,

상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시켰는지의 여부를 판정하는 보호 상태 판정부와,

상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후에, 상기 전지 전압이 상기 보호 전압에 도달하고 있는지의 여부를 판정하는 전압 상태 판정부와,

상기 전지 전압이 상기 보호 전압에 도달하고 있지 않을 경우에, 상기 전지 보호 회로에 의한 충전 전류의 정지를 해제하는 동시에, 상기 출력 인터페이스를 통하여 상기 충전 전류를 소정의 한도로 제한하여 충전을 재개하는 충전 제어부를 구비하는 전지 회로의 제어 장치.

(부기 20)

상기 전지 보호 회로는 상기 어느 하나의 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 보호 전압에 도달한 경우에 충전 전류를 정지시키고,

상기 전압 상태 판정부는 상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후에, 상기 어느 하나의 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 보호 전압에 도달하고 있는지의 여부를 판정하며,

상기 충전 제어부는 모든 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 보호 전압 미만인 경우에, 상기 전지 보호 회로에 의한 충전 전류의 정지를 해제하는 동시에, 상기 충전 전류를 상기 한도로 제한하여 충전을 재개하는 부기 19에 기재된 전지 회로의 제어 장치.

(부기 21)

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압에 도달한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와,

제어 장치를 구비하고,

상기 제어 장치는,

상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후에, 상기 전지 전압이 보호 전압에 도달하고 있는지의 여부를 판정하는 전압 상태 판정부와,

상기 전지 전압이 상기 보호 전압에 도달하고 있지 않을 경우에, 상기 전지 보호 회로에 의한 충전 전류의 정지를 해제하는 동시에, 상기 출력 인터페이스를 통하여 상기 충전 전류를 소정의 한도로 제한하여 충전을 재개하는 충전 제어부를 구비하는 충전 제어 장치.

(부기 22)

상기 전압 상태 판정부는 상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후 에, 상기 어느 하나의 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 보호 전압에 도달하고 있는지의 여부를 판정하며,

상기 충전 제어부는 모든 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 보호 전압 미만일 경우에, 상기 전지 보호 회로에 의한 충전 전류의 정지를 해제하는 동시에, 상기 충전 전류를 상기 한도로 제한하여 충전을 재개하는 부기 21에 기재된 충전 제어 장치.

(부기 23)

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

제어 장치와,

상기 제어 장치는,

상기 전지 전압이 상기 보호 전압에 도달하고 있지 않을 경우에, 상기 전지 보호 회로에 의한 충전 전류의 정지를 해제하는 동시에, 상기 출력 인터페이스를 통하여 상기 충전 전류를 소정의 한도로 제한하여 충전을 재개하는 충전 제어부를 갖는 전자기기.

(부기 24)

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

입력 인터페이스를 통하여 상기 전지 보호 회로의 동작 상태를 나타내는 신호를 입력하는 스텝과,

상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시켰는지의 여부를 판정하는 보호 상태 판정 스텝과,

상기 전지 보호 회로가 충전 전류를 정지시킨 후에, 상기 전지 전압이 보호 전압에 도달하고 있는지의 여부를 판정하는 전압 상태 판정 스텝과,

상기 전지 전압이 상기 보호 전압에 도달하고 있지 않을 경우에, 상기 전지 보호 회로에 의한 충전 전류의 정지를 해제하는 동시에, 출력 인터페이스를 통하여 상기 충전 전류를 소정의 한도로 제한하여 충전을 재개하는 스텝을 실행하는 전지 회로의 제어 방법.

도 1은 전자기기의 하드웨어 구성을 예시하는 도면.

도 2는 충전 회로의 구성을 예시하는 블록도.

도 3은 충전 제어 장치의 동작을 예시하는 도면.

도 4는 마이크로컴퓨터에 의한 종래의 제어 시퀀스를 나타내는 도면.

도 5는 보호 회로에 의한 보호가 없을 경우의 전류 전압의 변화를 예시하는 도면.

도 6은 보호 회로가 동작한 경우의 전류 전압의 변화를 예시하는 도면.

도 7은 제 1 실시예에서의 충전 제어 시의 전류 전압의 변화를 예시하는 도면.

도 8은 제 1 실시예에서의 충전 제어 처리를 예시하는 도면.

도 9는 충전 전류 감소 제어 처리의 상세를 나타내는 도면.

도 10은 시간 경과와 함께, 단계적으로, 충전 전류를 저하시킨 예.

도 11은 충전 전압이 규정 전압에 도달한 때에, 충전 전류가 0 근처로 될 때까지 크게 저하시키고, 또한, 단계적으로, 충전 전류를 증가시킨 예.

도 12는 보호 회로의 리셋 처리를 예시하는 도면.

도 13은 전자기기의 상세 구성예.

도 14는 제 3 실시예에서의 충전 제어 처리를 예시하는 도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 배터리 팩 2: 본체부

3: AC 어댑터 4: 전원 제어부

11: 전지 셀 12: 스위치

13: 보호 회로 14: A/D 변환기

15, 235: 전류 센스 저항 21: 전원 회로

22: 마이크로컴퓨터 23: 충전 회로

232, 233: FET 234: 코일

235: 전류 센스 저항 236: 충전 전류 설정 입력 단자

237: 충전 전압 설정 입력 단자

Claims

전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압을 초과한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와,

전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로를 포함하는 전지 회로의 제어 장치이고,

제 1 충전 전류값에서의 충전 제어에 따라 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 상기 보호 전압에 의거하며 해당 보호 전압보다 소정치 낮게 설정된 규정 전압에 도달했는지의 여부를 판정하는 판정부와,

상기 판정부에 의해 상기 전지 전압이 상기 규정 전압에 도달했다고 판정된 때에, 상기 충전 전류를 상기 제 1 충전 전류값보다도 작고 또한 상기 전지 전압이 상기 규정 전압과 상기 보호 전압 사이를 유지한 충전 제어가 되는 제 2 충전 전류값으로 변경하는 전류 제어부를 구비하고,

상기 제 2 충전 전류값은 상기 보호 전압과, 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압의 차분을 상기 전지의 내부 저항값으로 제산(除算)한 한계 전류값 이하로 결정되는 전지 회로의 제어 장치.
전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압을 초과한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와,

전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로와,

제 1 충전 전류값에서의 충전 제어에 따라 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 상기 보호 전압에 의거하며 해당 보호 전압보다 소정치 낮게 설정된 규정 전압에 도달했는지의 여부를 판정하는 판정부와,

상기 판정부에 의해 상기 전지 전압이 상기 규정 전압에 도달했다고 판정된 때에, 상기 충전 전류를 상기 제 1 충전 전류값보다도 작고 또한 상기 전지 전압이 상기 규정 전압과 상기 보호 전압 사이를 유지한 충전 제어가 되는 제 2 충전 전류값으로 변경하는 전류 제어부를 갖고,

상기 제 2 충전 전류값은 상기 보호 전압과, 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압의 차분을 상기 전지의 내부 저항값으로 제산한 한계 전류값 이하로 결정되는 충전 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 전지는 1개의 셀에 의한 셀 블록 또는 복수의 셀을 포함하는 셀 블록을 직렬로 복수 접속하고 있고,

상기 전압 검출부는 각각의 셀 블록의 전압을 검출하는 측정 회로를 갖고,

상기 판정부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 셀 블록의 규정 전압에 도달했는지의 여부를 판정하며,

상기 전류 제어부는 어느 하나의 셀 블록의 전압이 상기 셀 블록의 규정 전압에 도달했다고 판정된 때에, 상기 충전 전류를 상기 제 2 충전 전류값으로 변경하는 충전 제어 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 전류 제어부는 상기 전지 전압이 상기 규정 전압에 도달했다고 판정된 후에, 시간의 경과와 함께 단계적으로 상기 제 2 충전 전류값을 감소시키는 충전 제어 장치.
삭제
제 2 항에 있어서,

상기 전류 제어부는 상기 판정부에 의해 상기 전지 전압이 상기 규정 전압에 도달했다고 판정된 후의 상기 전지 전압과 상기 보호 전압의 차가 작아짐에 따라 상기 제 2 충전 전류값을 감소시키는 충전 제어 장치.
전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압을 초과한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와,

전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로와,

제어 장치의 제어에 의해 상기 충전 회로를 통하여 충전되는 전지와,

상기 충전된 전지로부터 전력의 공급을 받는 부하(負荷)와,

제 1 충전 전류값에서의 충전 제어에 따라 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 상기 보호 전압에 의거하며 해당 보호 전압보다 소정치 낮게 설정된 규정 전압에 도달했는지의 여부를 판정하는 판정부와,

상기 판정부에 의해 상기 전지 전압이 상기 규정 전압에 도달했다고 판정된 때에, 상기 충전 전류를 상기 제 1 충전 전류값보다도 작고 또한 상기 전지 전압이 상기 규정 전압과 상기 보호 전압 사이를 유지한 충전 제어가 되는 제 2 충전 전류값으로 변경하는 전류 제어부를 갖고,

상기 제 2 충전 전류값은 상기 보호 전압과, 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압의 차분을 상기 전지의 내부 저항값으로 제산한 한계 전류값 이하로 결정되는 전자기기.
전지 전압을 검출하는 전압 검출부와,

상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 보호 전압을 초과한 경우에 충전 전류를 정지시키는 전지 보호 회로와,

전지를 충전할 때의 충전 전류를 변경할 수 있는 충전 회로를 포함하는 전지 회로의 제어 장치가,

제 1 충전 전류값에서의 충전 제어에 따라 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압이 상기 보호 전압에 의거하며 해당 보호 전압보다 소정치 낮게 설정된 규정 전압에 도달했는지의 여부를 판정하는 판정 스텝과,

상기 전지 전압이 상기 규정 전압에 도달했다고 판정된 때에, 상기 충전 전류를 상기 제 1 충전 전류값보다도 작고 또한 상기 전지 전압이 상기 규정 전압과 상기 보호 전압 사이를 유지한 충전 제어가 되는 제 2 충전 전류값으로 변경하는 스텝을 실행하고,

상기 제 2 충전 전류값은 상기 보호 전압과, 상기 전압 검출부가 검출한 전지 전압의 차분을 상기 전지의 내부 저항값으로 제산한 한계 전류값 이하로 결정되는 전지 회로의 제어 방법.
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