KR101442855B1 - 충방전 제어 회로 및 배터리 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 배터리의 충전 부족을 더 방지할 수 있는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치를 제공한다.
(해결 수단) 충방전 제어 회로 (10) 의 대량 생산시의 제조 편차에 의해, 어느 충방전 제어 회로의 과충전 검출 전압이 셀 밸런스 (셀 밸런스) 시기 검출 전압보다 낮아져도, 셀 밸런스 시기의 검출이 각 배터리의 충전 정지보다 먼저 행해진다. 즉, 셀 밸런스 제어 후, 각 배터리의 충전이 정지된다. 따라서, 각 배터리의 충전 부족을 더 방지할 수 있다.
충방전 제어 회로, 배터리 장치

Description

충방전 제어 회로 및 배터리 장치{CHARGING AND DISCHARGING CONTROL CIRCUIT AND BATTERY DEVICE}
본 발명은 배터리의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치에 관한 것이다.
현재, 각종 휴대형 전자 기기가 보급되어 있다.
휴대형 전자 기기는 휴대형 전자 기기에 전원 전압을 공급하는 배터리 장치를 갖고, 배터리 장치는 배터리 및 배터리의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로를 구비한다.
충방전 제어 회로에서는, 배터리가 충전되어, 배터리의 전지 전압이 높아지고, 전지 전압이 과충전 검출 전압보다 높아지면, 배터리의 과충전 상태가 검출된다. 그 후, 충전 정지의 제어가 행해진다. 배터리가 충전되어, 배터리의 전지 전압이 높아지고, 전지 전압이 셀 밸런스 시기 검출 전압보다 높아지면, 배터리의 셀 밸런스 시기가 검출된다. 그 후, 셀 밸런스 제어가 행해진다. 그러면, 충전시에 하나의 배터리의 전지 전압이 높아져 과충전 상태가 되어 다른 배터리가 충전 부족해지는 것이 완화된다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2004-088878호
그러나, 충방전 제어 회로의 대량 생산시의 제조 편차에 의해, 어느 충방전 제어 회로의 과충전 검출 전압이 셀 밸런스 시기 검출 전압보다 낮아지는 경우가 있다. 그러면, 각 배터리의 충전 정지가 셀 밸런스 시기의 검출보다 먼저 행해진다. 즉, 각 배터리의 전지 전압이 각각 상이한 상태로 각 배터리의 충전이 정지된다.
따라서, 셀 밸런스 제어를 확실하게 행하고, 각 배터리의 충전 부족을 더 방지할 수 있는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어져, 배터리의 충전 부족을 더 방지할 수 있는 충방전 제어 회로 및 배터리 장치를 제공한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 배터리의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로에 있어서, 상기 배터리의 과충전 상태를 검출하는 과충전 검출 회로와, 상기 배터리의 충전 속도를 느리게 제어하는 셀 밸런스 제어를 행하는 셀 밸런스 시기를 검출하는 셀 밸런스 시기 검출 회로와, 상기 셀 밸런스 시기가 검출되었을 때에 상기 배터리의 과충전 상태가 검출되면, 상기 배터리의 충전이 정지되도록 상기 배터리의 충전 경로에 형성되는 충전 정지용 스위치를 오프로 제어하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로를 제공한다.
또, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 복수의 배터리, 및, 복수의 상기 배터리의 충방전을 각각 제어하는 복수의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치에 있어서, 상기 배터리의 과충전 상태를 검출하는 과충전 검출 회로와, 셀 밸런스 제어용 스위치를 온시켜 상기 배터리를 방전시킴으로써 상기 배터리의 충전 속도를 느리게 제어하는 셀 밸런스 제어를 행하는 셀 밸런스 시기를 검출하는 셀 밸런스 시기 검출 회로와, 상기 셀 밸런스 시기가 검출되었을 때에 상기 배터리의 과충전 상태가 검출되면, 충전 정지용 스위치가 오프되어 상기 배터리의 충전이 정지되도록 상기 충전 정지용 스위치를 오프로 제어하는 제어 회로를 갖는 복수의 상기 충방전 제어 회로와, 또한 복수의 상기 배터리와, 상기 배터리에 병렬 접속하는 복수의 상기 셀 밸런스 제어용 스위치와, 상기 배터리의 충전 경로에 형성되는 상기 충전 정지용 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치를 제공한다.
본 발명에서는 충방전 제어 회로의 대량 생산시의 제조 편차에 의해, 어느 충방전 제어 회로의 과충전 검출 전압이 셀 밸런스 시기 검출 전압보다 낮아져도, 셀 밸런스 시기의 검출이 각 배터리의 충전 정지보다 먼저 행해진다. 즉, 셀 밸런스 제어 후, 각 배터리의 충전이 정지된다. 따라서, 각 배터리의 충전 부족을 더 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 배터리 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 1 은 배터리 장치를 나타내는 블록도이다.
배터리 장치는 충방전 제어 회로 (10), NMOS 트랜지스터 (셀 밸런스 (셀 밸런스) 제어용 스위치) (11), 저항 (12) 및 배터리 (13) 를 구비한다. 배터리 장치는 충방전 제어 회로 (20), NMOS 트랜지스터 (셀 밸런스 제어용 스위치) (21), 저항 (22) 및 배터리 (23) 를 구비한다. 배터리 장치는 충방전 제어 회로 (30), NMOS 트랜지스터 (셀 밸런스 제어용 스위치) (31), 저항 (32), 배터리 (33) 및 용량 (34) 을 구비한다. 배터리 장치는 PNP 바이폴러 트랜지스터 (40), PNP 바이폴러 트랜지스터 (50), NMOS 트랜지스터 (충전 정지용 스위치) (60), NMOS 트랜지스터 (방전 정지용 스위치) (70), 저항 (80) 및 저항 (90) 을 구비한다. 또, 배터리 장치는 단자 (EB＋) 및 단자 (EB-) 를 구비한다.
NMOS 트랜지스터 (60) 및 NMOS 트랜지스터 (70) 는 배터리 (13) 의 부극 (負極) 단자와 단자 (EB-) 사이에 차례로 형성된다. 즉, NMOS 트랜지스터 (60) 및 NMOS 트랜지스터 (70) 는 배터리 (33) 와 배터리 (23) 와 배터리 (13) 의 충방전 경로에 형성된다. 배터리 (33) 와 배터리 (23) 와 배터리 (13) 는 단자 (EB＋) 와 단자 (EB-) 사이에 차례로 형성된다. 충전시에 단자 (EB＋) 와 단자 (EB-) 사이에 충전기 (도시 생략) 가 접속된다. 방전시에 단자 (EB＋) 와 단자 (EB-) 사이에 부하 (도시 생략) 가 접속된다.
충방전 제어 회로 (10) 는 전원 단자 (VDD) 가 배터리 (13) 의 정극 (正極) 단자에 접속되고, 접지 단자 (VSS) 가 배터리 (13) 의 부극 단자에 접속되고, 제어 단자 (C 셀 밸런스) 가 NMOS 트랜지스터 (11) 의 게이트에 접속되고, 제어 단자 (CO) 가 충방전 제어 회로 (20) 의 제어 단자 (CCO) 에 접속되고, 제어 단자 (DO) 가 충방전 제어 회로 (20) 의 제어 단자 (CDO) 에 접속된다. 또, 충방전 제어 회로 (10) 는 제어 단자 (CCO) 및 제어 단자 (CDO) 가 배터리 (13) 의 부극 단자에 형성된다. 충방전 제어 회로 (20) 는 전원 단자 (VDD) 가 배터리 (23) 의 정극 단자에 접속되고, 접지 단자 (VSS) 가 배터리 (23) 의 부극 단자에 접속되고, 제어 단자 (C 셀 밸런스) 가 NMOS 트랜지스터 (21) 의 게이트에 접속되고, 제어 단자 (CO) 가 충방전 제어 회로 (30) 의 제어 단자 (CCO) 에 접속되고, 제어 단자 (DO) 가 충방전 제어 회로 (30) 의 제어 단자 (CDO) 에 접속된다. 충방전 제어 회로 (30) 는 전원 단자 (VDD) 가 배터리 (33) 의 정극 단자에 접속되고, 접지 단자 (VSS) 가 배터리 (33) 의 부극 단자에 접속되고, 제어 단자 (C 셀 밸런스) 가 NMOS 트랜지스터 (31) 의 게이트에 접속되고, 제어 단자 (CO) 가 PNP 바이폴러 트랜지스터 (40) 의 베이스에 형성되고, 제어 단자 (DO) 가 PNP 바이폴러 트랜지스터 (50) 의 베이스에 형성된다. 또, 충방전 제어 회로 (30) 는 제어 단자 (CT) 가 배터리 (33) 의 부극 단자에 용량 (34) 을 통하여 접속된다.
NMOS 트랜지스터 (11) 는 소스가 배터리 (13) 의 부극 단자에 접속되고, 드레인이 배터리 (13) 의 정극 단자에 저항 (12) 을 통하여 접속된다. 즉, NMOS 트랜지스터 (11) 는 배터리 (13) 에 병렬 접속된다. NMOS 트랜지스터 (21) 는 소스가 배터리 (23) 의 부극 단자에 접속되고, 드레인이 배터리 (23) 의 정극 단자에 저항 (22) 을 통하여 접속된다. 즉, NMOS 트랜지스터 (21) 는 배터리 (23) 에 병렬 접속된다. NMOS 트랜지스터 (31) 는 소스가 배터리 (33) 의 부극 단자에 접속되고, 드레인이 배터리 (33) 의 정극 단자에 저항 (32) 을 통하여 접속된 다. 즉, NMOS 트랜지스터 (31) 는 배터리 (33) 에 병렬 접속된다.
PNP 바이폴러 트랜지스터 (40) 는 에미터가 단자 (EB＋) 에 접속되고, 콜렉터가 NMOS 트랜지스터 (60) 의 게이트에 접속되고, 또한 콜렉터가 단자 (EB-) 에 저항 (80) 을 통하여 접속된다. PNP 바이폴러 트랜지스터 (50) 는 에미터가 단자 (EB＋) 에 접속되고, 콜렉터가 NMOS 트랜지스터 (70) 의 게이트에 접속되고, 또한 콜렉터가 배터리 (13) 의 부극 단자에 저항 (90) 을 통하여 접속된다.
다음으로, 충방전 제어 회로 (10) 의 구성에 대해 설명한다. 도 2 는 충방전 제어 회로를 나타내는 블록도이다.
충방전 제어 회로 (10) 는 분압 회로 (101a ∼ 103a), 기준 전압 회로 (101b ∼ 103b), 과충전 검출 콤퍼레이터 (101), 셀 밸런스 시기 검출 콤퍼레이터 (102), 과방전 검출 콤퍼레이터 (103), AND 회로 (104), OR 회로 (105 ∼ 106) 및 논리 회로 (107) 를 구비한다. 또, 충방전 제어 회로 (10) 는 제어 단자 (DO), 제어 단자 (CO), 제어 단자 (C 셀 밸런스), 제어 단자 (CDO), 제어 단자 (CCO), 제어 단자 (CT), 전원단자 (VDD) 및 접지 단자 (VSS) 를 구비한다.
여기서, 분압 회로 (101a) 와 기준 전압 회로 (101b) 와 과충전 검출 콤퍼레이터 (101) 는 과충전 검출 회로를 구성한다. 분압 회로 (102a) 와 기준 전압회로 (102b) 와 셀 밸런스 시기 검출 콤퍼레이터 (102) 는 셀 밸런스 시기 검출 회로를 구성한다. 분압 회로 (103a) 와 기준 전압 회로 (103b) 와 과방전 검출 콤퍼레이터 (103) 는 과방전 검출 회로를 구성한다. AND 회로 (104) 와 OR 회로 (105 ∼ 106) 와 논리 회로 (107) 는 제어 회로를 구성한다.
과충전 검출 회로는 배터리 (13) 의 과충전 상태를 검출한다. 셀 밸런스 시기 검출 회로는 NMOS 트랜지스터 (11) 를 온시켜 배터리 (13) 를 방전시킴으로써 배터리 (13) 의 충전 속도를 느리게 제어하는 셀 밸런스 제어를 행하는 셀 밸런스 시기를 검출한다. 과방전 검출 회로는 배터리 (13) 의 과방전 상태를 검출한다. 제어 회로는 셀 밸런스 시기가 검출되었을 때에 배터리 (13) 의 과충전 상태가 검출되면, NMOS 트랜지스터 (60) 가 오프되어 배터리 (13) 의 충전이 정지되도록 NMOS 트랜지스터 (60) 를 오프로 제어한다.
분압 회로 (101a ∼ 103a) 는 전원 단자 (VDD) 와 접지 단자 (VSS) 사이에 형성된다. 기준 전압 회로 (101b) 는 과충전 검출 콤퍼레이터 (101) 의 반전 입력 단자와 접지 단자 (VSS) 사이에 형성된다. 기준 전압 회로 (102b) 는 셀 밸런스 시기 검출 콤퍼레이터 (102) 의 반전 입력 단자와 접지 단자 (VSS) 사이에 형성된다. 기준 전압 회로 (103b) 는 과방전 검출 콤퍼레이터 (103) 의 비반전 입력 단자와 접지 단자 (VSS) 사이에 형성된다. 과충전 검출 콤퍼레이터 (101) 는 비반전 입력 단자가 분압 회로 (101a) 의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 AND 회로 (104) 의 제 1 입력 단자에 접속된다. 셀 밸런스 시기 검출 콤퍼레이터 (102) 는 비반전 입력 단자가 분압 회로 (102a) 의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 AND 회로 (104) 의 제 2 입력 단자 및 논리 회로 (107) 의 제 2 입력 단자에 접속된다. 과방전 검출 콤퍼레이터 (103) 는 반전 입력 단자가 분압 회로 (103a) 의 출력 단자에 접속되고, 출력 단자가 OR 회로 (106) 의 제 1 입력 단자에 접속된다. AND 회로 (104) 는 출력 단자가 OR 회로 (105) 의 제 1 입력 단자에 접속된다. OR 회로 (105) 는 제 2 입력 단자가 제어 단자 (CCO) 에 접속되고, 출력 단자가 논리 회로 (107) 의 제 1 입력 단자에 접속된다. OR 회로 (106) 는 제 2 입력 단자가 제어 단자 (CDO) 에 접속되고, 출력 단자가 논리 회로 (107) 의 제 3 입력 단자에 접속된다. 논리 회로 (107) 는 제 4 입력 단자가 제어 단자 (CT) 에 접속되고, 제 1 출력 단자가 제어 단자 (CO) 에 접속되고, 제 2 출력 단자가 제어 단자 (C 셀 밸런스) 에 접속되고, 제 3 출력 단자가 제어 단자 (DO) 에 접속된다.
다음으로, 배터리 장치의 동작에 대해 설명한다.
셀 밸런스 제어가 행해지고 있고, 배터리 (13) 가 과충전 상태가 되고, 지연 시간 (ΔTC) 이 경과하면, 충방전 제어 회로 (10) 의 제어 단자 (CO) 의 전압은 하이가 된다. 그러면, 충방전 제어 회로 (20) 의 제어 단자 (CO) 의 전압도 하이가 되고, 충방전 제어 회로 (30) 의 제어 단자 (CO) 의 전압도 하이가 된다. 그러면, PNP 바이폴러 트랜지스터 (40) 가 오프되고, NMOS 트랜지스터 (60) 의 게이트 전압 (Vg60) 이 저항 (80) 에 의해 풀다운되어 로우가 되고, NMOS 트랜지스터 (60) 가 오프된다. 따라서, NMOS 트랜지스터 (60) 의 기생 다이오드에 의해 방전 전류는 흐르지만, 충전 전류는 흐르지 않게 된다. 즉, 충전 정지의 제어가 행해진다.
배터리 (13) 가 셀 밸런스 시기가 되면, 충방전 제어 회로 (10) 의 제어 단자 (C 셀 밸런스) 의 전압은 하이가 된다. 그러면, NMOS 트랜지스터 (11) 가 온된다. 따라서, 배터리 (13) 는 저항 (12) 및 NMOS 트랜지스터 (11) 를 통하 여 방전된다. 즉, 셀 밸런스 제어가 행해진다. 그러면 충전시에 배터리 (13) 의 전지 전압 (V13) 이 높아져 과충전 상태가 되어 다른 배터리가 충전 부족이 되는 것이 완화된다.
배터리 (13) 가 과방전 상태가 되어, 지연 시간이 경과하면, 충방전 제어 회로 (10) 의 제어 단자 (DO) 의 전압은 하이가 된다. 그러면 충방전 제어 회로 (20) 의 제어 단자 (DO) 의 전압도 하이가 되고, 충방전 제어 회로 (30) 의 제어 단자 (DO) 의 전압도 하이가 된다. 그러면, PNP 바이폴러 트랜지스터 (50) 가 오프되고, NMOS 트랜지스터 (70) 의 게이트 전압이 저항 (90) 에 의해 풀다운되어 로우가 되고, NMOS 트랜지스터 (70) 가 오프된다. 따라서, NMOS 트랜지스터 (70) 의 기생 다이오드에 의해 충전 전류는 흐르지만, 방전 전류는 흐르지 않게 된다. 즉, 방전 정지의 제어가 행해진다.
다음으로, 충방전 제어 회로 (10) 의 동작에 대해 설명한다.
배터리 (13) 가 충전되어, 전원 단자 (VDD) 의 전압이 높아진다. 이에 따라, 분압 회로 (101a) 의 출력 전압도 높아져 기준 전압 회로 (101b) 의 기준 전압보다 높아지면 (전지 전압 (V13) 이 과충전 검출 전압보다 높아지면), 과충전 검출 콤퍼레이터 (101) 의 출력 전압은 하이가 되어, 배터리 (13) 의 과충전 상태가 검출된다. 이 때, 셀 밸런스 시기 검출 콤퍼레이터 (102) 의 출력 전압이 하이이며, 셀 밸런스 제어가 행해지고 있는 경우만 AND 회로 (104) 의 출력 전압이 하이가 되고, OR 회로 (105) 의 출력 전압도 하이가 된다. 즉, 셀 밸런스 제어가 행해지고 있는 경우만 제어 단자 (CO) 의 전압은 하이가 된다.
또, 제어 단자 (CCO) 의 출력 전압이 하이가 되면, 다른 배터리에서 배터리의 과충전 상태가 검출되고 있다. 이 때, 셀 밸런스 시기 검출 콤퍼레이터 (102) 의 출력 전압이 하이이며, 셀 밸런스 제어가 행해지고 있는 경우만 AND 회로 (104) 의 출력 전압이 하이가 되고, OR 회로 (105) 의 출력 전압도 하이가 된다.
충방전 제어 회로 (30) 의 경우에는, 용량 (34) 및 논리 회로 (107) 에 의한 지연 시간 (ΔTC) 이 경과하면, 제어 단자 (CO) 의 전압이 하이가 된다.
여기서, 셀 밸런스 시기 검출 전압이 과충전 검출 전압보다 낮은 경우의 셀 밸런스 시기 검출의 동작을 설명한다.
배터리 (13) 가 충전되어, 전원 단자 (VDD) 의 전압이 높아진다. 이에 따라, 분압 회로 (102a) 의 출력 전압도 높아져 기준 전압 회로 (102b) 의 기준 전압보다 높아지면 (전지 전압 (V13) 이 셀 밸런스 시기 검출 전압보다 높아지면), 셀 밸런스 시기 검출 콤퍼레이터 (102) 의 출력 전압은 하이가 되고, 배터리 (13) 의 셀 밸런스 시기가 검출된다. 논리 회로 (107) 에 의해, 제어 단자 (C 셀 밸런스) 의 전압도 하이가 된다.
또, 배터리 (13) 가 방전되어, 전원 단자 (VDD) 의 전압이 낮아진다. 이에 따라, 분압 회로 (103a) 의 출력 전압도 낮아져 기준 전압 회로 (103b) 의 기준 전압보다 낮아지면 (전지 전압 (V13) 이 과방전 검출 전압보다 낮아지면), 과방전 검출 콤퍼레이터 (103) 의 출력 전압은 하이가 되어, 배터리 (13) 의 과방전 상태가 검출된다. 그러면, OR 회로 (106) 의 출력 전압이 하이가 되고, 제어 단자 (DO) 의 전압도 하이가 된다.
또, 제어 단자 (CDO) 의 출력 전압이 하이가 되면, 다른 배터리에서 배터리의 과방전 상태가 검출되고 있다. 그러면, OR 회로 (106) 의 출력 전압이 하이가 되고, 제어 단자 (DO) 의 전압도 하이가 된다. 충방전 제어 회로 (30) 의 경우에는, 용량 (34) 및 논리 회로 (107) 에 의한 지연 시간이 경과하면, 제어 단자 (DO) 의 전압도 하이가 된다.
다음으로, 배터리 (13) 와 배터리 (23) 와 배터리 (33) 의 과충전 검출 전압이 동일하고, 배터리 (13) 와 배터리 (23) 와 배터리 (33) 의 셀 밸런스 시기 검출 전압이 동일하고, 전자의 전압이 후자의 전압보다 높은 경우의 배터리 장치의 동작 에 대해 설명한다. 도 3 은 시간에 대한 각 배터리의 전압을 나타내는 타임 차트이다.
시간 (T0) 에 있어서, 충전기 (도시 생략) 가 단자 (EB＋) 와 단자 (EB-) 사이에 접속되어, 충전기가 배터리 (13) 와 배터리 (23) 와 배터리 (33) 를 충전하기 시작한다. 따라서, 전지 전압 (V13) 과 전지 전압 (V23) 과 전지 전압 (V33) 이 높아진다.
시간 (T1) 에 있어서, 전지 전압 (V23) 이 배터리 (23) 의 셀 밸런스 시기 검출 전압 이상이 되고, 전압 V 셀 밸런스 (20) 가 하이가 되어, NMOS 트랜지스터 (21) 가 온되고, 배터리 (23) 는 저항 (22) 및 NMOS 트랜지스터 (21) 를 통하여 방전된다. 즉, 배터리 (23) 의 충전 속도가 느려진다.
시간 (T2) 에 있어서, 상기와 동일하게 배터리 (13) 의 충전 속도가 느려진다.
시간 (T3) 에 있어서, 상기와 동일하게 배터리 (33) 의 충전 속도가 느려진다.
시간 (T4) 에 있어서, 전지 전압 (V23) 이 배터리 (23) 의 과충전 검출 전압 이상이 된다.
시간 (T5) 에 있어서, 지연 시간 (ΔTC) 이 시간 (T4) 에서 시간 (T5) 까지 경과한다. 충방전 제어 회로 (20) 의 제어 단자 (CO) 의 전압이 하이가 되고, 충방전 제어 회로 (30) 의 제어 단자 (CO) 의 전압도 하이가 된다. 그러면, PNP 바이폴러 트랜지스터 (40) 가 오프되고, NMOS 트랜지스터 (60) 의 게이트 전압 (Vg60) 이 로우가 되고, NMOS 트랜지스터 (60) 가 오프된다. 따라서, 배터리 (13) 는 저항 (12) 및 NMOS 트랜지스터 (11) 를 통하여 방전되고, 배터리 (23) 는 저항 (22) 및 NMOS 트랜지스터 (21) 를 통하여 방전되고, 배터리 (33) 는 저항 (32) 및 NMOS 트랜지스터 (31) 를 통하여 방전되고 있고, NMOS 트랜지스터 (60) 의 기생 다이오드에 의해 방전 전류는 흐르지만, 충전 전류는 흐르지 않게 되기 때문에, 전지 전압 (V13) 과 전지 전압 (V23) 과 전지 전압 (V33) 은 낮아진다.
시간 (T6) 에 있어서, 전지 전압 (V33) 이 배터리 (33) 의 셀 밸런스 시기 검출 해제 전압 미만이 되고, 전압 V 셀 밸런스 (30) 가 로우가 되고, NMOS 트랜지스터 (31) 가 오프되고, 배터리 (33) 는 저항 (32) 및 NMOS 트랜지스터 (31) 를 통하여 방전되지 않게 된다. 따라서, 전지 전압 (V33) 은 배터리 (33) 의 셀 밸런스 시기 검출 해제 전압에서 일정해진다.
시간 (T7) 에 있어서, 상기와 동일하게, 전지 전압 (V13) 은 배터리 (13) 의 셀 밸런스 시기 검출 해제 전압에서 일정해진다.
시간 (T8) 에 있어서, 상기와 동일하게, 전지 전압 (V23) 은 배터리 (23) 의 셀 밸런스 시기 검출 해제 전압에서 일정해진다.
다음으로, 배터리 (13) 와 배터리 (33) 의 과충전 검출 전압이 배터리 (23) 의 셀 밸런스 시기 검출 전압과 동일하고, 배터리 (13) 와 배터리 (33) 의 셀 밸런스 시기 검출 전압이 배터리 (23) 의 과충전 검출 전압과 동일하고, 전자의 전압이 후자의 전압보다 높은 경우의 배터리 장치의 동작에 대해 설명한다. 도 4 는 시간에 대한 각 배터리의 전압을 나타내는 타임 차트이다.
시간 (T0) 에 있어서, 충전기 (도시 생략) 가 단자 (EB＋) 와 단자 (EB-) 사이에 접속되어, 충전기가 배터리 (13) 와 배터리 (23) 와 배터리 (33) 를 충전하기 시작한다. 따라서, 전지 전압 (V13) 과 전지 전압 (V23) 과 전지 전압 (V33) 이 높아진다.
시간 (T1) 에 있어서, 전지 전압 (V23) 이 배터리 (23) 의 과충전 검출 전압 이상이 된다. 그러나, 셀 밸런스 제어가 행해지지 않기 때문에, 충전 정지의 제어는 행해지지 않는다.
시간 (T2) 에 있어서, 전지 전압 (V13) 이 배터리 (13) 의 셀 밸런스 시기 검출 전압 이상이 되고, 전압 V 셀 밸런스 (10) 가 하이가 되고, NMOS 트랜지스터 (11) 가 온되고, 배터리 (13) 는 저항 (12) 및 NMOS 트랜지스터 (11) 를 통하여 방전된다. 즉, 배터리 (13) 의 충전 속도가 느려진다.
시간 (T3) 에 있어서, 상기와 동일하게, 배터리 (23) 의 충전 속도가 느려진 다. 또한, 이 때, 전지 전압 (V23) 이 배터리 (23) 의 과충전 검출 전압 이상으로 된 것으로 간주된다.
시간 (T4) 에 있어서, 상기와 동일하게, 배터리 (33) 의 충전 속도가 느려진다.
시간 (T5) 에 있어서, 지연 시간 (ΔTC) 이 시간 (T4) 에서 시간 (T5) 까지 경과한다. 충방전 제어 회로 (20) 의 제어 단자 (CO) 의 전압이 하이가 되고, 충방전 제어 회로 (30) 의 제어 단자 (CO) 의 전압도 하이가 된다. 그러면, PNP 바이폴러 트랜지스터 (40) 가 오프되고, NMOS 트랜지스터 (60) 의 게이트 전압 (Vg60) 이 로우가 되고, NMOS 트랜지스터 (60) 가 오프된다. 따라서, 배터리 (13) 는 저항 (12) 및 NMOS 트랜지스터 (11) 를 통하여 방전되고, 배터리 (23) 는 저항 (22) 및 NMOS 트랜지스터 (21) 를 통하여 방전되고, 배터리 (33) 는 저항 (32) 및 NMOS 트랜지스터 (31) 를 통하여 방전되고 있어, NMOS 트랜지스터 (60) 의 기생 다이오드에 의해 방전 전류는 흐르지만, 충전 전류는 흐르지 않게 되기 때문에, 전지 전압 (V13) 과 전지 전압 (V23) 과 전지 전압 (V33) 은 낮아진다.
시간 (T6) 에 있어서, 전지 전압 (V33) 이 배터리 (33) 의 셀 밸런스 시기 검출 해제 전압 미만이 되고, 전압 V 셀 밸런스 (30) 가 로우가 되고, NMOS 트랜지스터 (31) 가 오프되고, 배터리 (33) 는 저항 (32) 및 NMOS 트랜지스터 (31) 를 통하여 방전되지 않게 된다. 따라서, 전지 전압 (V33) 은 배터리 (33) 의 셀 밸런스 시기 검출 해제 전압에서 일정해진다.
시간 (T7) 에 있어서, 상기와 동일하게, 전지 전압 (V13) 은 배터리 (13) 의 셀 밸런스 시기 검출 해제 전압에서 일정해진다.
시간 (T8) 에 있어서, 상기와 동일하게, 전지 전압 (V23) 은 배터리 (23) 의 셀 밸런스 시기 검출 해제 전압에서 일정해진다.
이와 같이 하면, 충방전 제어 회로 (10) 의 대량 생산시의 제조 편차에 의해, 어느 충방전 제어 회로의 과충전 검출 전압이 셀 밸런스 시기 검출 전압보다 낮아져도, 셀 밸런스 시기의 검출이 각 배터리의 충전 정지보다 먼저 행해진다. 요컨데, 셀 밸런스 제어 후, 각 배터리의 충전이 정지된다. 따라서, 각 배터리의 충전 부족을 더 방지할 수 있다.
도 1 은 배터리 장치를 나타내는 블록도.
도 2 는 충방전 제어 회로를 나타내는 블록도.
도 3 은 시간에 대한 각 배터리의 전압을 나타내는 타임 차트.
도 4 는 시간에 대한 각 배터리의 전압을 나타내는 타임 차트.
부호의 설명
10 : 충방전 제어 회로
101 : 과충전 검출 콤퍼레이터
102 : 셀 밸런스 시기 검출 콤퍼레이터
103 : 과방전 검출 콤퍼레이터
104 : AND 회로
105 ∼ 106 : OR 회로
107 : 논리 회로
DO, CO, C 셀 밸런스, CDO, CCO, CT : 제어 단자
VDD : 전원 단자
VSS : 접지 단자
101a ∼ 103a : 분압 회로
101b ∼ 103b : 기준 전압 회로

Claims (2)

  1. 배터리의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로에 있어서,
    상기 배터리의 과충전 상태를 검출하는 과충전 검출 회로와,
    상기 배터리의 충전 속도를 느리게 제어하는 셀 밸런스 제어를 행하는 셀 밸런스 시기를 검출하는 셀 밸런스 시기 검출 회로와,
    상기 셀 밸런스 시기가 검출되었을 때에 상기 배터리의 과충전 상태가 검출되면, 상기 배터리의 충전이 정지되도록 상기 배터리의 충전 경로에 형성되는 충전 정지용 스위치를 오프로 제어하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어 회로.
  2. 복수의 배터리, 및, 복수의 상기 배터리의 충방전을 각각 제어하는 복수의 충방전 제어 회로를 구비하는 배터리 장치에 있어서,
    상기 배터리의 과충전 상태를 검출하는 과충전 검출 회로와,
    셀 밸런스 제어용 스위치를 온시켜 상기 배터리를 방전시킴으로써 상기 배터리의 충전 속도를 느리게 제어하는 셀 밸런스 제어를 행하는 셀 밸런스 시기를 검출하는 셀 밸런스 시기 검출 회로와,
    상기 셀 밸런스 시기가 검출되었을 때에 상기 배터리의 과충전 상태가 검출되면, 충전 정지용 스위치가 오프되어 상기 배터리의 충전이 정지되도록 상기 충전 정지용 스위치를 오프로 제어하는 제어 회로를 갖는 복수의 상기 충방전 제어 회로 와,
    또한,
    복수의 상기 배터리와,
    상기 배터리에 병렬 접속하는 복수의 상기 셀 밸런스 제어용 스위치와,
    상기 배터리의 충전 경로에 형성되는 상기 충전 정지용 스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
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