KR101211981B1 - 배터리 장치 - Google Patents

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KR101211981B1
KR101211981B1 KR1020060129643A KR20060129643A KR101211981B1 KR 101211981 B1 KR101211981 B1 KR 101211981B1 KR 1020060129643 A KR1020060129643 A KR 1020060129643A KR 20060129643 A KR20060129643 A KR 20060129643A KR 101211981 B1 KR101211981 B1 KR 101211981B1
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가즈아키 사노
도시유키 고이케
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Abstract

(과제)
과충전 검출 상태에 있어서 2 차 전지에 충전하지 않는 안전성이 높은 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 제공하는 것이다.
(해결 수단)
배터리 상태 감시 회로 내에 누설 전류를 소비하는 회로를 형성하고, 누설 전류가 2 차 전지에 충전되지 않는 구성으로 하였다.
전압 검출 회로, 논리 회로, 과전류 검출 회로

Description

배터리 장치{BATTERY DEVICE}
도 1 은 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 제 1 실시예를 나타내는 회로 블록도.
도 2 는 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 제 2 실시예를 나타내는 회로 블록도.
도 3 은 종래의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 나타내는 회로 블록도.
도 4 는 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 제 3 실시예를 나타내는 회로 블록도.
도 5 는 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 제 4 실시예를 나타내는 회로 블록도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100, 200, 300, 400, 500 : 배터리 장치
101, 301 : 2 차 전지
102, 302 : 스위치 회로
103, 303 : 스위치 회로
104, 304 : 충전 제어 단자
105, 305 : 방전 제어 단자
106, 306 : PMOSFET
107, 307 : 저항 회로
108, 308 : 기생 다이오드
109, 309 : 과전류 검출 단자
110, 310 : 충전기
111, 311 : 외부 부하
112, 312 : 정극 외부 단자
113, 313 : 부극 외부 단자
114, 314 : VDD 단자
115, 315 : VSS 단자
116, 216, 316, 416, 516 : 배터리 상태 감시 회로
117, 317 : 전압 검출 회로
118, 318 : 논리 회로
119, 319 : 과전류 검출 회로
120, 320 : 누설 전류
121 : 저항 회로
221 : 정전류 회로
422 : 스위치 회로
[특허 문헌 1] 일본 공개특허공보 2002-320323호
본 발명은 충전 가능한 배터리 장치에 관한 것으로, 특히 배터리 장치의 충방전을 감시하는 배터리 상태 감시 회로에 관한 것이다.
도 3 에 종래의 배터리 장치의 블록도를 나타낸다. 종래의 배터리 장치에서는, 2 차 전지 (301) 의 부극에 충전기 (310) 또는 외부 부하 (311) 를 접속하는 부극 외부 단자 (313) 가 접속되고, 2 차 전지 (301) 의 정극에는 직렬로 스위치 회로 (302) 와 스위치 회로 (303) 를 통하여 충전기 (310) 또는 외부 부하 (311) 를 접속하는 정극 외부 단자 (312) 가 접속되어 있다. 또한, 2 차 전지 (301) 와 병렬로 배터리 상태 감시 회로 (316) 가 접속되어 있다. 이 배터리 상태 감시 회로 (316) 는 2 차 전지 (301) 의 전압을 검출하는 전압 검출 회로 (317) 와, 과전류 검출 단자 (309) 와 VDD 단자 (314) 사이에 발생하는 전압을 검출하는 과전류 검출 회로 (319) 를 구비하고 있다.
2 차 전지 (301) 의 전지 전압이 소정의 전압값보다 높은 상태를 검출하여 스위치 회로 (303) 를 OFF 하는 기능을 가지며, 그 상태를 과충전 검출 상태로 한다. 또, 2 차 전지 (301) 의 전지 전압이 소정의 전압값보다 낮은 상태를 검출하여 스위치 회로 (302) 를 OFF 하는 기능을 가지며, 그 상태를 과방전 검출 상태로 한다. 또, 소정의 ON 저항을 갖는 스위치 회로 (302 및 303) 에 흐르는 전 류가 증가하여, 과전류 검출 단자 (309) 와 VDD 단자 (314) 의 단자간 전압이 소정의 전압값보다 커진 상태를 검출하여 스위치 회로 (302) 를 OFF 하는 기능을 가지며, 그 상태를 과전류 검출 상태로 한다. 과전류 검출 상태에서는 PMOSFET (306) 가 ON 이 되고, 저항 회로 (307) 를 통해 과전류 검출 단자 (309) 가 VDD 단자 (314) 에 풀업된다. 상기 풀업은 과전류 검출 상태의 해제에 사용된다. 즉, 외부 부하 (311) 의 저항값이 저항 회로 (307) 보다 충분히 커지면, 과전류 검출 단자 (309) 는 VDD 단자 (314) 의 전압에 가까워지고, 과전류 검출 단자 (309) 와 VDD 단자 (314) 의 단자간 전압이 소정의 전압값보다 작아진다. 이 전압을 과전류 검출 회로 (319) 가 검출하여 해제 신호가 출력된다.
그러나 종래의 배터리 장치에서는, 과충전 검출 상태에서는 스위치 회로 (303) 가 OFF 되어 있기 때문에, 과전류 검출 단자 (309) 의 전압이 충전기 (310) 에 의해 VDD 단자 (314) 의 전압보다 상승하고, 과전류 검출 단자 (309) 로부터 저항 회로 (307) 와 기생 다이오드 (308) 를 통해 VDD 단자 (314) 를 향해 누설 전류 (320) 가 발생한다. 상기 누설 전류 (320) 는 VDD 단자로부터 2 차 전지 (301) 로 흘러 들어가, 과충전 검출 상태에도 불구하고 충전이 계속될 가능성이 있다는 과제를 갖고 있었다.
또, 종래의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치에서는 저항 회로 (307) 의 저항값을 크게 하여 상기 누설 전류 (320) 를 작게 제한하고 있었다. 이 때문에, 과전류 검출 상태의 해제라는 관점으로부터 저항 회로 (307) 를 작게 하고 싶은 경우에도, 상기 누설 전류 (320) 가 커지므로 실현할 수 없다는 과제를 갖고 있었다.
그래서 본 발명은 종래의 이러한 과제를 해결하고, 과충전 검출 상태에서 충전이 진행되지 않는 안전성이 높은 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 제공하는 것을 목적으로 하였다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치에서는, 배터리 상태 감시 회로 내에 새롭게 누설 전류를 소비하는 회로를 형성하고, 누설 전류가 2 차 전지에 충전되지 않는 구성으로 하였다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(실시예 1)
도 1 은 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 제 1 실시예를 나타내는 회로 블록도이다.
도 1 의 배터리 장치 (100) 에서는 충전과 방전이 가능한 2 차 전지 (101) 의 부극에 충전기 (110) 또는 외부 부하 (111) 를 접속하는 부극 외부 단자 (113) 가 접속되고, 2 차 전지 (101) 의 정극에는 2 차 전지 (101) 의 전류를 조절하는 전류 제한 수단인 스위치 회로 (102) 와 스위치 회로 (103) 를 통하여 충전기 (110) 또는 외부 부하 (111) 를 접속하는 정극 외부 단자 (112) 가 직렬로 접속되어 있다. 또한, 2 차 전지 (101) 와 병렬로 2 차 전지 (101) 의 전압 또는 전류 또는 그 쌍방을 감시할 수 있는 배터리 상태 감시 회로 (116) 가 접속되어 있 다.
충전기 (110) 가 접속되어 충전이 진행되고, 2 차 전지 (101) 가 충전 가능한 상한 전압을 웃돌면, 전압 검출 회로 (117) 로부터 검출 신호가 출력된다. 검출 신호는 논리 회로 (118) 에 입력된다. 논리 회로 (118) 는 검출 신호에 지연 시간을 형성하여 일시적인 노이즈에 의한 오동작을 방지하는 등의 소정의 신호 처리를 실시하고, 충전 제어 단자 (104) 에 검출 신호를 출력한다. 충전 제어 단자 (104) 로부터 출력된 검출 신호는 스위치 회로 (103) 를 오프하고 충전 전류를 멈추게 하여 배터리 장치 (100) 는 충전 금지가 된다. 이 상태를 과충전 검출 상태로 한다. 과충전 검출 상태에서는 스위치 회로 (103) 가 OFF 되어 있기 때문에, 과전류 검출 단자 (109) 의 전압이 충전기 (110) 에 의해 VDD 단자 (114) 의 전압보다 상승한다. 그러면, 과전류 검출 단자 (109) 로부터 저항 회로 (107) 와 기생 다이오드 (108) 를 통해 VDD 단자 (114) 를 향해 누설 전류 (120) 가 발생한다.
또, 외부 부하 (111) 가 접속되어 방전이 진행되고, 2 차 전지 (101) 가 방전 가능한 하한 전압을 밑돌면, 전압 검출 회로 (117) 로부터 검출 신호가 출력된다. 검출 신호는 논리 회로 (118) 에 입력된다. 논리 회로 (118) 는 검출 신호에 지연 시간을 형성하여 일시적인 노이즈에 의한 오동작을 방지하는 등의 소정의 신호 처리를 실시하고, 방전 제어 단자 (105) 에 검출 신호를 출력한다. 방전 제어 단자 (105) 로부터 출력된 검출 신호는 스위치 회로 (102) 를 오프하고 방전 전류를 멈추게 하여 배터리 장치 (100) 는 방전 금지가 된다. 이 상태를 과방전 검출 상태로 한다.
또, 외부 부하 (111) 의 저항값이 낮아지면, 2 차 전지 (101) 의 방전 전류는 증가한다. 방전 전류가 방전 가능한 상한 전류를 웃돌면, 소정의 ON 저항을 갖는 스위치 회로 (102 및 103) 에 흐르는 전류가 증가하여, 과전류 검출 단자 (109) 와 VDD 단자 (114) 의 단자간 전압이 소정의 전압값보다 커진다. 이 전압을 과전류 검출 회로 (119) 가 검출하여 검출 신호가 출력된다. 검출 신호는 논리 회로 (118) 에 입력된다. 논리 회로 (118) 는 검출 신호에 지연 시간을 형성하여 일시적인 노이즈에 의한 오동작을 방지하는 등의 소정의 신호 처리를 실시하고, 방전 제어 단자 (105) 에 검출 신호를 출력한다. 방전 제어 단자 (105) 로부터 출력된 검출 신호는 스위치 회로 (102) 를 오프하고 방전 전류를 멈추게 하여 배터리 장치 (100) 는 방전 금지가 된다. 이 상태를 과전류 검출 상태로 한다. 과전류 검출 상태에서는 PMOSFET (106) 가 ON 이 되고, 저항 회로 (107) 를 통해 과전류 검출 단자 (109) 가 VDD 단자 (114) 에 풀업된다. 상기 풀업은 과전류 검출 상태의 해제에 사용된다. 즉, 외부 부하 (111) 의 저항값이 저항 회로 (107) 보다 충분히 커지면, 과전류 검출 단자 (109) 는 VDD 단자 (114) 의 전압에 가까워지고, 과전류 검출 단자 (109) 와 VDD 단자 (114) 의 단자간 전압이 소정의 전압값보다 작아진다. 이 전압을 과전류 검출 회로 (119) 가 검출하여 해제 신호가 출력된다. 저항 회로 (107) 는 용도에 따라 수 KΩ ～ 수백 MΩ 이다. 또, 과충전 검출 상태의 누설 전류 (120) 는 저항 회로 (107) 로 제한된다.
여기에서, 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 (116) 에서는 VDD 단자 (114) 와 VSS 단자 (115) 사이에 충전기로부터 흘러 들어오는 전류를 소비하는 전류 소비 회로인 저항 회로 (121) 를 접속하고, 상기 누설 전류 (120) 는 저항 회로 (121) 를 통해 VSS 단자 (115) 에 흐른다. 이 때문에, 과충전 검출 상태에서 누설 전류 (120) 에 의해 2 차 전지 (101) 가 충전되는 일이 없어지고, 2 차 전지 (101) 의 전압이 필요 이상으로 상승하지 않아 배터리 장치 (100) 의 안전성을 높일 수 있었다. 또, 상기 누설 전류 (120) 를 모두 VSS 단자 (115) 에 흐르게 할 수 있도록 저항 회로 (121) 의 값을 설정하면 되므로, 과전류 검출 상태의 해제에 사용되는 저항 회로 (107) 의 저항값은 상기 누설 전류 (120) 를 작게 억제하기 위해 크게 설정하는 등의 제한을 받는 일이 없어져 용도에 따라 자유롭게 설정할 수 있게 되었다.
(실시예 2)
도 2 는 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 제 2 실시예를 나타내는 회로 블록도이다.
도 2 의 배터리 장치 (200) 에서는 2 차 전지 (101) 와 병렬로 2 차 전지 (101) 의 전압 또는 전류 또는 그 쌍방을 감시할 수 있는 배터리 상태 감시 회로 (216) 가 접속되어 있다. 또 배터리 상태 감시 회로 (216) 는 VDD 단자 (114) 와 VSS 단자 (115) 사이에 정(定)전류 회로 (221) 가 접속되어 있다. 그 외의 구성 및 동작은 배터리 장치 (100) 및 배터리 상태 감시 회로 (116) 와 동일하다.
여기에서, 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 (216) 에서는 VDD 단자 (114) 와 VSS 단자 (115) 사이에 충전기로부터 흘러 들어오는 전류를 소비하는 전류 소비 회로인 정전류 회로 (221) 를 접속하고, 상기 누설 전류 (120) 는 정전류 회로 (221) 를 통해 VSS 단자 (115) 에 흐른다. 이 때문에, 과충전 검출 상태에서 누설 전류 (120) 에 의해 2 차 전지 (101) 가 충전되는 일이 없어지고, 2 차 전지 (101) 의 전압이 필요 이상으로 상승하지 않아 배터리 장치 (200) 의 안전성을 높일 수 있었다. 또, 상기 누설 전류 (120) 를 모두 VSS 단자 (115) 에 흐르게 할 수 있도록 정전류 회로 (221) 의 값을 설정하면 되므로, 과전류 검출 상태의 해제에 사용되는 저항 회로 (107) 의 저항값은 상기 누설 전류 (120) 를 작게 억제하기 위해 크게 설정하는 등의 제한을 받는 일이 없어져 용도에 따라 자유롭게 설정할 수 있게 되었다.
(실시예 3)
도 4 는 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 제 3 실시예를 나타내는 회로 블록도이다.
도 4 의 배터리 장치 (400) 에서는 2 차 전지 (101) 와 병렬로 2 차 전지 (101) 의 전압 또는 전류 또는 그 쌍방을 감시할 수 있는 배터리 상태 감시 회로 (416) 가 접속되어 있다. 또 배터리 상태 감시 회로 (416) 는 VDD 단자 (114) 와 VSS 단자 (115) 사이에 저항 회로 (121) 와 스위치 회로 (422) 가 접속되어 있다. 그 외의 구성 및 동작은 배터리 장치 (100) 및 배터리 상태 감시 회로 (116) 와 동일하다.
여기에서, 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 (416) 에서는 VDD 단자 (114) 와 VSS 단자 (115) 사이에 충전기로부터 흘러 들어오는 전류를 소비하는 전류 소비 회로인 저항 회로 (121) 와 스위치 회로 (422) 를 접속하고, 과충전 검출 상태에서는 스위치 회로 (422) 가 ON 이 되고, 상기 누설 전류 (120) 는 저항 회로 (121) 와 스위치 회로 (422) 를 통해 VSS 단자 (115) 에 흐른다. 이 때문에, 과충전 검출 상태에서 누설 전류 (120) 에 의해 2 차 전지 (101) 가 충전되는 일이 없어지고, 2 차 전지 (101) 의 전압이 필요 이상으로 상승하지 않아 배터리 장치 (400) 의 안전성을 높일 수 있었다. 또, 상기 누설 전류 (120) 를 모두 VSS 단자 (115) 에 흐르게 할 수 있도록 저항 회로 (121) 의 값을 설정하면 되므로, 과전류 검출 상태의 해제에 사용되는 저항 회로 (107) 의 저항값은 상기 누설 전류 (120) 를 작게 억제하기 위해 크게 설정하는 등의 제한을 받는 일이 없어져 용도에 따라 자유롭게 설정할 수 있게 되었다. 또, 스위치 회로 (422) 는 충전 금지하기 위한 검출 신호가 발신되어 있는 과충전 검출 상태일 때 ON 되므로, 그 이외의 상태에서는 배터리 상태 감시 회로 (416) 의 소비 전류를 작게 억제할 수 있게 되었다.
(실시예 4)
도 5 는 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치의 제 4 실시예를 나타내는 회로 블록도이다.
도 5 의 배터리 장치 (500) 에서는 2 차 전지 (101) 와 병렬로 2 차 전지 (101) 의 전압 또는 전류 또는 그 쌍방을 감시할 수 있는 배터리 상태 감시 회로 (516) 가 접속되어 있다. 또 배터리 상태 감시 회로 (516) 는 VDD 단자 (114) 와 VSS 단자 (115) 사이에 정전류 회로 (221) 와 스위치 회로 (422) 가 접속되어 있다. 그 외의 구성 및 동작은 배터리 장치 (100) 및 배터리 상태 감시 회로 (116) 와 동일하다.
여기에서, 본 발명의 배터리 상태 감시 회로 (516) 에서는 VDD 단자 (114) 와 VSS 단자 (115) 사이에 충전기로부터 흘러 들어오는 전류를 소비하는 전류 소비 회로인 정전류 회로 (221) 와 스위치 회로 (422) 를 접속하고, 과충전 검출 상태에서는 스위치 회로 (422) 가 ON 이 되고, 상기 누설 전류 (120) 는 정전류 회로 (221) 와 스위치 회로 (422) 를 통해 VSS 단자 (115) 에 흐른다. 이 때문에, 과충전 검출 상태에서 누설 전류 (120) 에 의해 2 차 전지 (101) 가 충전되는 일 이 없어지고, 2 차 전지 (101) 의 전압이 필요 이상으로 상승하지 않아 배터리 장치 (500) 의 안전성을 높일 수 있었다. 또, 상기 누설 전류 (120) 를 모두 VSS 단자 (115) 에 흐르게 할 수 있도록 정전류 회로 (221) 의 값을 설정하면 되므로, 과전류 검출 상태의 해제에 사용되는 저항 회로 (107) 의 저항값은 상기 누설 전류 (120) 를 작게 억제하기 위해 크게 설정하는 등의 제한을 받는 일이 없어져 용도에 따라 자유롭게 설정할 수 있게 되었다. 또, 스위치 회로 (422) 는 충전 금지하기 위한 검출 신호가 발신되어 있는 과충전 검출 상태일 때 ON 되므로, 그 이외의 상태에서는 배터리 상태 감시 회로 (516) 의 소비 전류를 작게 억제할 수 있게 되었다.
본 발명의 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치에서는 상기의 구성으로 함으로써, 종래의 과제를 해결하고, 과충전 검출 상태에서 충전이 진행되지 않는 안 전성이 높은 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.
또, 과전류 검출 상태의 해제에 사용되는 풀업 저항값을 용도에 따라 자유롭게 설정할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (8)

  1. 2 차 전지의 양단의 전압을 감시하고, 상기 2 차 전지의 충방전을 제어하는 배터리 상태 감시 회로로서,
    상기 2 차 전지의 양단을 접속하는 단자 사이에 전류를 소비하는 스위치 회로와 정전류 회로를 포함하는 전류 소비 회로를 형성하고, 상기 2 차 전지의 충전을 금지하는 과충전 검출 상태에 있어서, 상기 스위치 회로를 제어하여, 충전기로부터 흘러 들어오는 누설 전류를 상기 정전류 회로가 소비함으로써, 상기 누설 전류가 상기 2 차 전지에 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 감시 회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 충전기 또는 부하를 접속하는 외부 단자와,
    상기 외부 단자 사이에 직렬로 접속한 2 차 전지 및 충방전 제어 스위치와,
    상기 2 차 전지의 양단의 전압을 감시하여 상기 충방전 제어 스위치를 제어하는 배터리 상태 감시 회로로 이루어지는 배터리 장치로서,
    상기 배터리 상태 감시 회로는 상기 2 차 전지의 양단을 접속하는 단자 사이에 전류를 소비하는 스위치 회로와 정전류 회로를 포함하는 전류 소비 회로를 형성하고,
    상기 2 차 전지의 충전을 금지하는 과충전 검출 상태에 있어서, 상기 충방전 제어 스위치가 오프 (OFF) 되고 상기 스위치 회로가 온 (ON) 되어, 충전기로부터 흘러 들어오는 누설 전류를 상기 정전류 회로가 소비함으로써, 상기 누설 전류가 상기 2 차 전지에 흐르지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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