KR101932275B1

KR101932275B1 - 전지 보호 회로와 전지 보호 장치 및 전지 팩

Info

Publication number: KR101932275B1
Application number: KR1020120134970A
Authority: KR
Inventors: 다이스케 키무라
Original assignee: 미쓰미덴기가부시기가이샤
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2018-12-24
Also published as: KR20130086108A; JP5891809B2; US20130187615A1; US9035620B2; CN103219708B; JP2013150521A; CN103219708A

Abstract

직렬로 접속된 이차전지 사이의 용량 밸런스가 무너지기 어려운 전지 보호 회로를 제공하는 것.
이차전지(70)를 구성하는 직렬로 접속된 조전지(50, 60)를 보호하는 전지 보호 회로로서, 조전지(50)의 전지 전압(V1)에서 동작하는 전지 보호 IC(10)와, 조전지(60)의 전지 전압(V2)에서 동작하는 전지 보호 IC(20)와, 이차전지(70)의 최대 전압(Vin)(전지 전압(V1)과 전지 전압(V2)의 합)이 입력되고, 전지 보호 IC(10)의 출력 단자(14)로부터 공급되는 제어 신호(Vc)에 의해, 정전압(Vrg)을 출력하는 정전압 출력 회로(30)를 구비하는 전지 보호 회로.

Description

전지 보호 회로와 전지 보호 장치 및 전지 팩{BATTERY PROTECTION CIRCUIT AND BATTERY PROTECTION APPARATUS AND BATTERY PACK}

본 발명은 직렬로 접속된 복수의 이차전지를 보호하는 전지 보호 회로 및 전지 보호 장치에 관한 것이다. 또, 이 전지 보호 장치를 구비하는 전지 팩에 관한 것이다.

도 1은, 이차전지(170)의 전압에서 동작하는 전지 보호 IC(110)를 나타낸 도면이다. 전지 보호 IC(110)는 전지 보호 IC(110) 외부의 부하(140)에 전력을 공급 가능한 레귤레이터(118)를 내장하고 있다. 따라서, 이차전지(170)로부터 공급되는 전력은 전지 보호 IC(110), 레귤레이터(118) 및 부하(140)에서 소비된다.

또한, 레귤레이터를 내장하는 전지 보호 IC에 관한 선행기술문헌으로서, 예를 들면 특허문헌 1이 알려져 있다.

일본 공개특허공보 2005-151696호

그런데, 복수의 이차전지가 직렬로 접속된 구성에서는 레귤레이터 내장의 전지 보호 IC를 이차전지마다 구비하면, 레귤레이터의 입출력의 접속 형태에 따라서는 이차전지 사이의 용량 밸런스가 무너지기 쉽게 되는 경우가 있다.

예를 들면 도 2의 구성의 경우, 이차전지(150)의 방전 전류는 부하(140)를 경유하는 것에 대해, 이차전지(160)의 방전 전류는 부하(140)를 경유하지 않기 때문에, 이차전지(150)의 전압은 이차전지(160)에 비해 저하되기 쉽다. 그 결과, 이차전지(150과 160) 사이의 용량 밸런스가 무너지기 쉬워진다.

또한, VDD-VSS 사이의 전압에서 동작하는 전지 보호 IC에 내장되는 레귤레이터의 입출력 사이의 전압은 VDD-VSS 사이의 전압 이하로 할 필요가 있다. 그 때문에, 예를 들면 도 3과 같은 구성에서는 하단의 레귤레이터(118)의 입력 전압은 VDD 전압을 넘기 때문에, 레귤레이터(118) 내의 트랜지스터 등의 기생 소자가 동작할 우려가 있다.

그래서, 본 발명은 직렬로 접속된 이차전지 사이의 용량 밸런스가 무너지기 어려운 전지 보호 회로와 전지 보호 장치 및 전지 팩의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은,

직렬로 접속된 복수의 이차전지 중 대응하는 이차전지의 전압에서 동작하는 전지 보호 IC를 상기 복수의 이차전지마다 구비하는 전지 보호 회로로서,

상기 복수의 이차전지의 최대 전압이 입력되고, 상기 전지 보호 IC의 출력 단자로부터 공급되는 제어 신호에 따라 정전압을 출력하는 정전압 출력부를 구비하는 전지 보호 회로와 전지 보호 장치 및 전지 팩을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 직렬로 접속된 이차전지 사이의 용량 밸런스가 무너지기 어렵다.

도 1은 전지 보호 IC의 일 사용예를 나타낸 도면이다.
도 2는 전지 보호 IC의 일 사용예를 나타낸 도면이다.
도 3은 전지 보호 IC의 일 사용예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태인 전지 팩의 구성도이다.
도 5는 전지 팩의 구성의 제1 구체예이다.
도 6은 전지 팩의 구성의 제2 구체예이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시형태인 전지 팩(100)의 구성도이다. 전지 팩(100)은 부하 접속 단자(5, 6)에 접속되는 외부 부하(90)에 전력을 공급 가능한 이차전지(70)와, 이차전지(70)를 보호하는 보호 모듈(80)을 내장한다. 전지 팩(100)은 외부 부하(90)에 내장되어도 되고, 외부 부착되어도 된다. 외부 부하(90)의 구체예로서 전동 공구, 전동 어시스트 자전거, 전동 바이크 등의 기기를 들 수 있다.

이차전지(70)는 부하 접속 단자(5, 6)에 접속되는 도시하지 않는 충전기에 의해 충전 가능하다. 이차전지(70)의 구체예로서 리튬 이온 전지나 니켈 수소 전지 등을 들 수 있다. 이차전지(70)는 직렬로 접속된 복수의 조전지(組電池)(도 4에는 2개의 조전지(50, 60)를 예시)로 구성되어 있다.

조전지(50)는 복수의 셀(51~55)의 직렬 회로로 구성되고, 조전지(60)는 복수의 셀(61~65)의 직렬 회로로 구성되어 있다. 조전지(50)의 정극은 셀(51)의 정극에 접속되고, 조전지(50)의 부극은 셀(55)의 부극에 접속되며, 조전지(60)의 정극은 셀(61)의 정극에 접속되고, 조전지(60)의 부극은 셀(65)의 부극에 접속되어 있다.

보호 모듈(80)은 부하 접속 단자(5)와, 부하 접속 단자(6)와, 셀 접속 단자(3, 4, 7)를 구비하는 전지 보호 장치이다. 셀 접속 단자(3)는 부하 접속 단자(5)에 전원 경로(9a)를 통하여 연결되고, 셀 접속 단자(4)는 부하 접속 단자(6)에 전원 경로(9b)를 통하여 연결된다. 셀 접속 단자(7)는 전원 경로(9c)를 통하여, 후술하는 전지 보호 IC(10)의 단자(15) 및 전지 보호 IC(20)의 단자(23)에 연결된다. 셀 접속 단자(3)는 조전지(60)의 정극에 접속되고, 셀 접속 단자(4)는 조전지(50)의 부극에 접속된다. 셀 접속 단자(7)는 조전지(60)의 부극 및 조전지(50)의 정극에 접속된다.

보호 모듈(80)은 트랜지스터(1, 2)를 구비한다. 트랜지스터(1)는 조전지(50 및 60)의 충전 경로를 차단하는 충전 경로 차단부이며, 트랜지스터(2)는 조전지(50 및 60)의 방전 경로를 차단하는 방전 경로 차단부이다. 도 4의 경우, 트랜지스터(1)는 조전지(50 및 60)의 충전 전류가 흐르는 전원 경로(9b)를 차단하고, 트랜지스터(2)는 조전지(50 및 60)의 방전 전류가 흐르는 전원 경로(9b)를 차단한다. 트랜지스터(1, 2)는 전원 경로(9b)의 도통/차단을 전환하는 스위칭 소자이며, 전원 경로(9b)에 직렬로 삽입되어 있다.

트랜지스터(1, 2)는 예를 들면, MOSFET이다. 트랜지스터(1)는 트랜지스터(1)의 기생 다이오드의 순방향이 조전지(50 및 60)의 방전 방향이 되도록 전원 경로(9b)에 삽입되고, 트랜지스터(2)는 트랜지스터(2)의 기생 다이오드의 순방향이 조전지(50 및 60)의 충전 방향이 되도록 전원 경로(9b)에 삽입된다. 또한, 트랜지스터(1, 2)는 IGBT나 바이폴러 트랜지스터 등의 다른 반도체 소자여도 된다. 또, 트랜지스터(1, 2)의 드레인-소스 사이(또는, 콜렉터-에미터 사이)에 다이오드가 추가되어도 된다.

보호 모듈(80)은 조전지(50, 60)와 동일한 개수의 전지 보호 IC(이하, 「보호 IC」라고 함)(10, 20)를 구비한다. 보호 IC(10, 20) 모두 조전지(50 및 60)의 보호 동작을 행한다. 보호 IC(10)는 조전지(50)에 병렬로 접속되고, 조전지(50)의 정극과 부극 사이의 전지 전압(V1)에서 동작하는 집적 회로이며, 보호 IC(20)는 조전지(60)에 병렬로 접속되고, 조전지(60)의 정극과 부극 사이의 전지 전압(V2)에서 동작하는 집적 회로이다. 보호 IC(10과 20)는 별도의 칩으로 구성되며, 동일한 회로로 구성되어 있다.

보호 IC(10)의 충방전 제어부(19)는 보호 IC(10)의 단자(15)(VDD 단자)와 단자(13)(VSS 단자) 사이의 전압을 검출함으로써, 조전지(50)의 전지 전압(V1)을 감시하고 있다. 마찬가지로, 보호 IC(20)의 충방전 제어부(29)는 보호 IC(20)의 단자(25)(VDD 단자)와 단자(23)(VSS 단자) 사이의 전압을 검출함으로써, 조전지(60)의 전지 전압(V2)을 감시하고 있다. 단자(13, 15)는 보호 IC(10)용의 전원 단자이며, 단자(23, 25)는 보호 IC(20)용의 전원 단자이다.

단자(15)는 전원 경로(9c)에 접속되는 정측 전원 단자이며, 단자(13)는 전원 경로(9b)에 접속되는 부측 전원 단자이다. 단자(25)는 전원 경로(9a)에 접속되는 정측 전원 단자이며, 단자(23)는 전원 경로(9c)에 접속되는 부측 전원 단자이다.

보호 모듈(80)은 보호 IC(10)의 단자(11)로부터 트랜지스터(1)를 온으로 하는 하이 레벨의 신호를 출력하고, 트랜지스터(1)를 오프로 하는 로우 레벨의 신호를 출력한다. 보호 IC(10)는 트랜지스터(1)를 온으로 함으로써, 조전지(50 및 60)를 충전하는 방향의 전류가 전원 경로(9b)에 흐르는 것을 허가하고, 트랜지스터(1)를 오프로 함으로써, 조전지(50 및 60)를 충전하는 방향의 전류가 전원 경로(9b)에 흐르는 것을 금지한다.

또, 보호 모듈(80)은 보호 IC(10)의 단자(12)로부터 트랜지스터(2)를 온으로 하는 하이 레벨의 신호를 출력하고, 트랜지스터(2)를 오프로 하는 로우 레벨의 신호를 출력한다. 보호 IC(10)는 트랜지스터(2)를 온으로 함으로써, 조전지(50 및 60)를 방전하는 방향의 전류가 전원 경로(9b)에 흐르는 것을 허가하고, 트랜지스터(2)를 오프로 함으로써, 조전지(50 및 60)를 방전하는 방향의 전류가 전원 경로(9b)에 흐르는 것을 금지한다.

마찬가지로, 보호 모듈(80)은 보호 IC(20)의 단자(21)로부터 트랜지스터(1)를 온으로 하는 하이 레벨의 신호를 출력하고, 트랜지스터(1)를 오프로 하는 로우 레벨의 신호를 출력한다. 도 4의 경우, 단자(21)로부터 출력되는 신호는 보호 IC(10)의 단자(17)에 입력되고, 보호 IC(20)는 보호 IC(10)를 통하여, 트랜지스터(1)를 온/오프한다. 보호 IC(20)는 트랜지스터(1)를 온으로 함으로써, 조전지(50 및 60)를 충전하는 방향의 전류가 전원 경로(9b)에 흐르는 것을 허가하고, 트랜지스터(1)를 오프로 함으로써, 조전지(50 및 60)를 충전하는 방향의 전류가 전원 경로(9b)에 흐르는 것을 금지한다.

또, 보호 모듈(80)은 보호 IC(20)의 단자(22)로부터 트랜지스터(2)를 온으로 하는 하이 레벨의 신호를 출력하고, 트랜지스터(2)를 오프로 하는 로우 레벨의 신호를 출력한다. 도 4의 경우, 단자(22)로부터 출력되는 신호는 보호 IC(10)의 단자(16)에 입력되고, 보호 IC(20)는 보호 IC(10)를 통하여, 트랜지스터(2)를 온/오프한다. 보호 IC(20)는 트랜지스터(2)를 온으로 함으로써, 조전지(50 및 60)를 방전하는 방향의 전류가 전원 경로(9b)에 흐르는 것을 허가하고, 트랜지스터(2)를 오프로 함으로써, 조전지(50 및 60)를 방전하는 방향의 전류가 전원 경로(9b)에 흐르는 것을 금지한다.

충방전 제어부(19)는 소정의 제1 과충전 검출 역치 이상의 전지 전압을 조전지(50)에 대해서 검지함으로써, 조전지(50)의 과충전이 검출되었다고 하여, 충전 이상 검출 신호를 출력하는 과충전 검출 회로를 가진다. 충방전 제어부(19)는 조전지(50)에 대한 충전 이상 검출 신호가 출력되었을 때, 트랜지스터(1)를 오프로 하는 로우 레벨의 신호를 단자(11)로부터 출력한다.

한편, 충방전 제어부(29)는 소정의 제2 과충전 검출 역치 이상의 전지 전압을 조전지(60)에 대해서 검지함으로써, 조전지(60)의 과충전이 검출되었다고 하여, 충전 이상 검출 신호를 출력하는 과충전 검출 회로를 가진다. 충방전 제어부(29)는 조전지(60)에 대한 충전 이상 검출 신호가 출력되었을 때, 트랜지스터(1)를 오프로 하는 로우 레벨의 신호를 단자(21)로부터 출력한다. 단자(21)로부터 출력되는 신호는 단자(17)를 통하여, 충방전 제어부(19)에 공급된다.

따라서, 충방전 제어부(19)는 충방전 제어부(19)와 충방전 제어부(29) 중 적어도 하나의 제어부로부터 충전 이상 검출 신호가 출력되었을 때, 보호 IC(10)의 단자(11)로부터 로우 레벨의 신호를 출력함으로써, 트랜지스터(1)를 오프로 한다. 이것에 의해, 트랜지스터(2)의 온 상태/오프 상태에 관계없이, 조전지(50 및 60)를 과충전으로부터 보호할 수 있다. 또, 조전지(50과 60) 중 하나의 조전지에만 충전 이상이 발생해도, 조전지(50과 60)의 양쪽의 충전을 금지할 수 있다. 그 결과, 충전 이상이 검출된 조전지의 충전을 금지할 수 있을 뿐만 아니라, 정상인 조전지의 충전도 금지할 수 있다.

또, 충방전 제어부(19)는 소정의 제1 과방전 검출 역치 이하의 전지 전압을 조전지(50)에 대해서 검지함으로써, 조전지(50)의 과방전이 검출되었다고 하여, 방전 이상 검출 신호를 출력하는 과방전 검출 회로를 가진다. 충방전 제어부(19)는 조전지(50)에 대한 방전 이상 검출 신호가 출력되었을 때, 트랜지스터(2)를 오프로 하는 로우 레벨의 신호를 단자(12)로부터 출력한다.

한편, 충방전 제어부(29)는 소정의 제2 과방전 검출 역치 이하의 전지 전압을 조전지(60)에 대해서 검지함으로써, 조전지(60)의 과방전이 검출되었다고 하여, 방전 이상 검출 신호를 출력하는 과방전 검출 회로를 가진다. 충방전 제어부(29)는 조전지(60)에 대한 방전 이상 검출 신호가 출력되었을 때, 트랜지스터(2)를 오프로 하는 로우 레벨의 신호를 단자(22)로부터 출력한다. 단자(22)로부터 출력되는 신호는 단자(16)를 통하여 충방전 제어부(19)에 공급된다.

따라서, 충방전 제어부(19)는 충방전 제어부(19)와 충방전 제어부(29) 중 적어도 하나의 제어부로부터 방전 이상 검출 신호가 출력되었을 때, 보호 IC(10)의 단자(12)로부터 로우 레벨의 신호를 출력함으로써, 트랜지스터(2)를 오프로 한다. 이것에 의해, 트랜지스터(1)의 온 상태/오프 상태에 관계없이, 조전지(50 및 60)를 과방전으로부터 보호할 수 있다. 또, 조전지(50과 60) 중 하나의 조전지에만 방전 이상이 발생해도, 조전지(50과 60)의 양쪽의 방전을 금지할 수 있다. 그 결과, 방전 이상이 검출된 조전지의 방전을 금지할 수 있을 뿐만 아니라, 정상인 조전지의 방전도 금지할 수 있다.

또한, 충방전 제어부(19 및 29)는 충전 과전류 검출 회로를 가져도 된다. 충전 과전류 검출 회로는 소정의 충전 과전류 검출 역치 이하의 부측 단자간 전압을 검지함으로써, 조전지(50 및 60)를 충전하는 방향의 과전류(충전 과전류)가 검출되었다고 하여, 충전 이상 검출 신호를 출력한다. 부측 단자간 전압은 부하 접속 단자(6)와 셀 접속 단자(4) 사이의 전압이다. 충방전 제어부(19)는 충방전 제어부(19) 및 충방전 제어부(29) 중 적어도 하나의 충전 과전류 검출 회로로부터 충전 이상 검출 신호가 출력되었을 때, 보호 IC(10)의 단자(11)로부터 로우 레벨의 신호를 출력함으로써, 트랜지스터(1)를 오프로 한다. 이것에 의해, 트랜지스터(2)의 온 상태/오프 상태에 관계없이, 조전지(50 및 60)를 충전 과전류로부터도 보호할 수 있다.

또, 충방전 제어부(19 및 29)는 방전 과전류 검출 회로를 가져도 된다. 방전 과전류 검출 회로는 소정의 방전 과전류 검출 역치 이상의 부측 단자간 전압을 검지함으로써, 조전지(50 및 60)를 방전하는 방향의 과전류(방전 과전류)가 검출되었다고 하여, 방전 이상 검출 신호를 출력한다. 충방전 제어부(19)는 충방전 제어부(19) 및 충방전 제어부(29) 중 적어도 하나의 방전 과전류 검출 회로로부터 방전 이상 검출 신호가 출력되었을 때, 보호 IC(10)의 단자(12)로부터 로우 레벨의 신호를 출력함으로써, 트랜지스터(2)를 오프로 한다. 이것에 의해, 트랜지스터(1)의 온 상태/오프 상태에 관계없이, 조전지(50 및 60)를 방전 과전류로부터도 보호할 수 있다.

또, 보호 IC(10)는 전압 제어부(18)를 가지고 있다. 전압 제어부(18)는 보호 IC(10)의 단자(14)를 통하여, 정전압 출력 회로(30)의 동작을 제어하는 제어 신호(Vc)를 출력한다. 단자(14)는 보호 IC(10)가 보호 IC(10)의 외부에 설치된 정전압 출력 회로(30)에 대하여 제어 신호(Vc)를 공급하기 위한 외부 출력 단자이다. 한편, 보호 IC(20)도 마찬가지로, 전압 제어부(28)를 가지고 있다. 단, 전압 제어부(28)는 보호 IC(20)의 단자(24)를 통하여, 정전압 출력 회로(30)에 접속되어 있지 않다.

보호 모듈(80)은 보호 IC(10)의 단자(14)로부터 공급되는 제어 신호(Vc)에 의해 정전압(Vrg)을 출력하는 정전압 출력부로서, 정전압 출력 회로(30)를 구비하고 있다. 정전압 출력 회로(30)는 이차전지(70)의 최대 전압(Vin)(즉, 전지 전압(V1)과 전지 전압(V2)의 합)이 입력된다. 즉, 정전압 출력 회로(30)는 이차전지(70)를 구성하는 조전지(50, 60) 중, 가장 고전위의 조전지(60)의 정극으로부터 전력의 공급을 받고 있다. 정전압 출력 회로(30)는 조전지(60)의 정극에 접속되는 전원 경로(9a)를 통하여 입력되는 최대 전압(Vin)을 강압 변환함으로써, 최대 전압(Vin)보다 전압값이 낮은 정전압(Vrg)을 생성한다.

정전압 출력 회로(30)로부터 출력되는 정전압(Vrg)은 보호 모듈(80)에 실장되는 부하(40)에 공급된다. 부하(40)는 이차전지(70)를 구성하는 조전지(50, 60) 중, 가장 저전위의 조전지(50)의 부극에 접속되는 전원 경로(9b)에 접속되어 있다.

이와 같이, 도 4의 구성의 경우, 보호 IC(10)는 조전지(50)의 전지 전압(V1)에서 동작하고, 보호 IC(20)는 조전지(20)의 전지 전압(V2)에서 동작하고, 정전압 출력 회로(30)는 조전지(50)의 전지 전압(V1)과 조전지(60)의 전지 전압(V2)의 합인 이차전지(70)의 전체의 전지 전압(Vin)에서 동작하고 있다. 즉, 정전압 출력 회로(30)는 이차전지(70)를 구성하는 조전지(50, 60) 중 일부의 조전지의 전지 전압에서 동작하는 회로가 아니다. 이것에 의해, 일부의 조전지에 축적된 용량이 치우쳐서 줄어드는 것을 억제할 수 있기 때문에, 조전지(50)와 조전지(60) 사이의 용량 밸런스가 무너지기 어렵다. 용량 밸런스가 무너지기 어렵기 때문에, 전지 팩(100)으로서 이용 가능한 총용량이 저하하여 충방전 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

도 5는 도 4의 전지 팩(100)을 더욱 구체적으로 나타낸 제1 구성예이다.

온도 검출 IC(41)는 정전압 출력 회로(30)로부터 공급되는 정전압(Vrg)에서 동작하는 부하이다. 온도 검출 IC(41)는 집적 회로화된 온도 검출부로서, 전지 팩(100) 내의 이차전지(70)의 온도를 검출하는 것이다.

보호 IC(10, 20)는 온도 검출 IC(41)에 의해 검출된 온도를 사용하여, 이차전지(70)를 구성하는 조전지(50, 60)의 보호 동작을 행한다. 예를 들면, 보호 IC(10, 20)의 상기 서술한 충방전 제어부는 온도 검출 IC(41)에 의해 검출된 온도가 소정의 온도 역치 이상일 때, 충전 이상 검출 신호 또는 방전 이상 검출 신호를 출력한다. 충전 이상 검출 신호의 출력에 의해 트랜지스터(1)가 오프가 됨으로써, 조전지(50 및 60)가 고온일 때에 충전되는 것을 방지할 수 있다. 또, 방전 이상 검출 신호의 출력에 의해 트랜지스터(2)가 오프가 됨으로써, 조전지(50 및 60)가 고온일 때에 방전되는 것을 방지할 수 있다.

정전압 출력 회로(30)는 보호 IC(10)의 출력 단자(14a)로부터 공급되는 제어 신호(Vc)에 따라서 정전압(Vrg)을 생성하는 정전압 생성부로서, 저항(35)과 트랜지스터(31)의 직렬 회로로 구성되는 시리즈 레귤레이터를 가지고 있다. 제어 신호(Vc)는 트랜지스터(31)의 제어 전극(예를 들면, 게이트 또는 베이스)에 입력된다. 저항(35)의 일방의 단부는 전원 경로(9a)에 접속되고, 저항(35)의 다른 일방의 단부는 트랜지스터(31)의 제1 주전극(예를 들면, 드레인 또는 콜렉터)에 접속된다. 트랜지스터(31)의 제2 주전극(예를 들면, 소스 또는 에미터)은 정전압(Vrg)이 출력되는 단자로서, 온도 검출 IC(41)의 전원 단자 및 보호 IC(10)의 입력 단자(14b)에 접속된다. 트랜지스터(31)의 구체예로서 MOSFET나 바이폴러 트랜지스터 등의 반도체 소자를 들 수 있다.

보호 IC(10)는 입력 단자(14b)를 통하여 피드백된 정전압(Vrg)이 소정의 일정 전압이 되도록, 정전압 출력 회로(30)의 트랜지스터(31)를 제어하기 위한 제어 신호(Vc)를 생성하는 전압 제어부(18)를 가지고 있다.

전압 제어부(18)는 저항(18a, 18b)과, 앰프(18c)와, 기준 전압원(18d)을 가지고 있다. 앰프(18c)는 저항(18a, 18b)에 의해 검출된 정전압(Vrg)에 따른 검출 전압과, 기준 전압원(18d)의 기준 전압과의 오차를 증폭하고, 증폭한 전압을 제어 신호(Vc)로서 출력한다.

정전압 출력 회로(30)는 정전압(Vrg)이 소정값을 넘은 것을 검출한 전압 제어부(18)로부터 공급되는 제어 신호(Vc)에 의해 정전압(Vrg)의 출력을 정지한다. 이것에 의해, 예를 들면 온도 검출 IC(41)가 단락 고장함으로써, 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 도 4의 전지 팩(100)을 더욱 구체적으로 나타낸 제2 구성예이다. 도 5와 마찬가지의 구성에 대한 설명은 생략한다.

도 6의 정전압 출력 회로(30)는 보호 IC의 출력 단자로부터 공급되는 제어 신호에 따라 정전압을 생성하는 정전압 생성부를 제어 신호마다 가지고 있다. 즉, 도 6의 정전압 출력 회로(30)는 보호 IC(10)의 출력 단자(14a)로부터 공급되는 제어 신호(Vc1)에 따라 정전압(Vrg1)을 생성하는 정전압 생성부로서 트랜지스터(31)를 가지고, 보호 IC(20)의 출력 단자(24a)로부터 공급되는 제어 신호(Vc2)에 따라 정전압(Vrg2)을 생성하는 정전압 생성부로서 트랜지스터(32)를 가지고 있다.

제어 신호(Vc1)는 트랜지스터(31)의 제어 전극(예를 들면, 게이트 또는 베이스)에 입력되고, 제어 신호(Vc2)는 트랜지스터(32)의 제어 전극(예를 들면, 게이트 또는 베이스)에 입력된다. 트랜지스터(32)의 제1 주전극은 전원 경로(9a)에 접속된다. 트랜지스터(32)의 제2 주전극은 정전압(Vrg2)이 출력되는 단자로서, 트랜지스터(31)의 제1 주전극 및 보호 IC(20)의 입력 단자(24b)에 접속된다. 트랜지스터(31)의 제2 주전극은 정전압(Vrg1)이 출력되는 단자로서, 온도 검출 IC(41)의 전원 단자 및 보호 IC(10)의 입력 단자(14b)에 접속된다. 트랜지스터(31, 32)의 구체예로서 MOSFET나 바이폴러 트랜지스터 등의 반도체 소자를 들 수 있다.

보호 IC(10)는 입력 단자(14b)를 통하여 피드백된 정전압(Vrg1)이 소정의 일정 전압이 되도록, 정전압 출력 회로(30)의 트랜지스터(31)를 제어하기 위한 제어 신호(Vc1)를 생성하는 전압 제어부(18)를 가지고 있다. 또, 보호 IC(20)는 입력 단자(24b)를 통하여 피드백된 정전압(Vrg2)이 소정의 일정 전압이 되도록, 정전압 출력 회로(30)의 트랜지스터(32)를 제어하기 위한 제어 신호(Vc2)를 생성하는 전압 제어부(28)를 가지고 있다. 전압 제어부(18, 28)의 구성은 도 5에 나타낸 구성과 마찬가지이다.

도 6의 구성에 의하면, 최대 전압(Vin)에서 정전압(Vrg1)을 뺀 차전압이 트랜지스터(31과 32)에서 분압되므로, 트랜지스터(31, 32)에 내압이 낮은 소자를 사용할 수 있다. 또, 트랜지스터(31)가 단락 고장해도, 보호 IC(20)가 제어 신호(Vc2)에 의해 트랜지스터(32)를 오프로 함으로써 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 트랜지스터(32)가 단락 고장해도, 보호 IC(10)가 제어 신호(Vc1)에 의해 트랜지스터(31)를 오프로 함으로써 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 트랜지스터(31, 32)의 단락 고장에 대한 안전성이 향상된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명했는데, 본 발명은 상기 서술한 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상기 서술한 실시예에 각종 변형, 개량, 치환 및 조합을 행할 수 있다.

예를 들면, 이차전지(70)를 구성하는 조전지의 직렬수가 2개인 경우를 예시했는데, 3개 이상인 경우도 마찬가지로 생각할 수 있다. 또, 트랜지스터(1)와 트랜지스터(2)는 도시하는 배치 위치를 서로 치환해도 된다.

또, 상기 서술한 실시예는 충전 제어용 트랜지스터(1) 및 방전 제어용 트랜지스터(2)가 부측의 전원 경로(9b)에 삽입된 형태였다. 그러나, 충전 제어용 트랜지스터(1) 및 방전 제어용 트랜지스터(2)가 정측의 전원 경로(9a)에 삽입된 형태여도 된다.

또, 상기 서술한 정전압 출력 회로(30)는 정전압을 출력하는 강압 회로였지만, 정전압을 출력하는 승압 회로여도 된다.

또, 상기 서술한 부하(40)는 온도 검출 IC에 한정되지 않고, 다른 부하여도 된다. 예를 들면, 이차전지(70)의 잔용량을 감시하는 잔량 IC여도 되고, 각각의 전지 팩을 식별하기 위한 인증 IC여도 된다.

1…충전 제어용 트랜지스터 2…방전 제어용 트랜지스터
3, 4, 7…셀 접속 단자 5, 6…부하 접속 단자
10, 20, 110, 120…전지 보호 IC 11~17, 21~27…외부 단자
30…정전압 출력 회로 40, 140…부하
50, 60…조전지 70, 150, 160, 170…이차전지
80…보호 모듈 90…외부 부하
100…전지 팩

Claims

직렬로 접속된 복수의 이차전지 중 대응하는 이차전지의 전압에서 동작하는 전지 보호 IC를 상기 복수의 이차전지마다 구비하는 전지 보호 회로로서,
상기 복수의 이차전지의 최대 전압이 입력되고, 상기 전지 보호 IC의 출력 단자로부터 공급되는 제어 신호에 따라, 정전압을 생성하여 출력하는 정전압 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 회로.
제 1 항에 있어서, 상기 정전압 출력부는 상기 정전압을 상기 제어 신호에 따라 생성하는 정전압 생성부를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 보호 회로.
제 2 항에 있어서, 상기 정전압 출력부는 상기 정전압 생성부를 상기 제어 신호마다 가지는 것을 특징으로 하는 전지 보호 회로.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정전압 출력부는 상기 정전압이 소정값을 넘으면, 상기 정전압의 출력을 정지하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 회로.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정전압에서 동작하는 부하를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 회로.
제 5 항에 있어서, 상기 부하는 온도 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 회로.
제 6 항에 있어서, 상기 전지 보호 IC는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 온도를 사용하여, 상기 복수의 이차전지를 보호하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 회로.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 전지 보호 회로와,
상기 복수의 이차전지에 흐르는 전류를 이 전지 보호 회로의 제어 출력에 따라 차단하는 차단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 보호 장치.
제 8 항에 기재된 전지 보호 장치와, 상기 복수의 이차전지를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.