KR102254471B1 - 2차 보호 ic, 2차 보호 ic의 제어 방법, 보호 모듈 및 전지 팩 - Google Patents

2차 보호 ic, 2차 보호 ic의 제어 방법, 보호 모듈 및 전지 팩 Download PDF

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미쓰미덴기가부시기가이샤
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Abstract

소비 전력을 저감시킨 2차 보호 IC를 제공한다.
본 실시형태의 2차 보호 IC(120)는 2차 전지(110)와 병렬로 접속되고, 1차 보호 IC(130)와는 별개로 2차 전지(110)의 충방전을 제어하는 2차 보호 IC(120)로서, 2차 전지(110)의 과충전 또는 과방전을 검출하는 검출 회로(121)와, 2차 전지(110)의 전압을 안정화하여 외부에 출력하는 레귤레이터(122)와, 레귤레이터(122)를 제어 신호에 의해 제어하는 제어 단자를 가지고, 검출 회로(121)는 2차 전지(110)의 전압 및 제어 신호에 기초하여, 통상 동작 또는 동작 정지하고, 레귤레이터(122)는 2차 전지(110)의 전압 및 제어 신호에 기초하여, 통상 동작 또는 동작 정지함으로써 상기 과제를 해결한다.

Description

2차 보호 IC, 2차 보호 IC의 제어 방법, 보호 모듈 및 전지 팩{A SECONDARY PROTECTION IC, METHOD FOR CONTROLLING THE SECONDARY PROTECTION IC, AND PROTECTION MODULE AND BATTERY PACK FOR THE SAME}
본 발명은 2차 보호 IC, 2차 보호 IC의 제어 방법, 보호 모듈 및 전지 팩에 관한 것이다.
디지털 카메라, 휴대 기기 등에 탑재되는 2차 전지의 과충전, 과방전 등을 방지하기 위해서, 보호 회로에 의해 2차 전지의 충방전을 제어하는 기술이 알려져 있다.
2차 전지의 충방전 상태를 검출하는 2차 전지 감시 회로와, 트랜지스터의 온/오프 제어에 의해 2차 전지를 보호하는 보호 회로를 구비하고, 양 회로의 동작 상태를 검지 가능한 전지 팩이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
도 5에 종래의 전지 팩을 나타낸다. 마이크로컨트롤러, 리셋 회로, 레귤레이터 등을 2차 보호 IC의 외부에 설치하고, 각 회로를 개별적으로 제어하고 있다.
일본 공개특허공보 2010-187532호
그러나, 도 5에 나타내는 종래의 전지 팩에서는 2차 보호 IC의 외부에 복수의 회로가 설치되어 있기 때문에, IC(Integrated Circuit)의 개수에 비례하여, 소비 전력이 증대해버린다는 문제가 있다.
또한, IC의 개수가 늘어날수록, 각 회로의 제어가 번잡화하고, 회로 전체의 면적이 증대한다는 문제도 있다.
특허문헌 1에서는, 외부로부터 레귤레이터의 셧다운 유무를 제어하고, 검출 회로를 셧다운한 후에 복귀 동작시키는 기술에 대해서, 개시되어 있지 않다.
본 발명은 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 소비 전력을 저감시킨 2차 보호 IC를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 실시형태의 2차 보호 IC(120)는 2차 전지(110)와 병렬로 접속되고, 1차 보호 IC(130)와는 별개로 2차 전지(110)의 충방전을 제어하는 2차 보호 IC(120)로서, 2차 전지(110)의 과충전 또는 과방전을 검출하는 검출 회로(121)와, 2차 전지(110)의 전압을 안정화하여 외부에 출력하는 레귤레이터(122)와, 레귤레이터(122)를 제어 신호에 의해 제어하는 제어 단자를 가지고, 검출 회로(121)는 2차 전지(110)의 전압 및 이 제어 신호에 기초하여, 통상 동작 또는 동작 정지하고, 레귤레이터(122)는 2차 전지(110)의 전압 및 이 제어 신호에 기초하여, 통상 동작 또는 동작 정지하는 것을 요건으로 한다.
또한, 상기 괄호 내의 참조 부호는 이해를 용이하게 하기 위해서 붙인 것이며, 일례에 지나지 않고, 도시하는 태양에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 소비 전력을 저감시킨 2차 보호 IC를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 전지 팩의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 2차 보호 IC의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 2차 보호 IC의 타이밍 차트의 일례이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 2차 보호 IC의 플로우 차트의 일례이다.
도 5는 종래의 전지 팩의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
<전지 팩의 구성>
도 1에 본 실시형태에 따른 전지 팩의 개략 구성의 일례를 나타낸다.
전지 팩(100)은 2차 전지(110)와, 2차 보호 IC(120)와, 1차 보호 IC(130)와, 퓨즈 회로(140)와, 스위치 회로(150)와, 제어 단자 EN, 출력 단자 REG, 정극 단자 Eb1, 부극 단자 Eb2, 단자 VDD, 단자 VSS 등을 포함한다. 또한, 전지 팩(100)으로부터 2차 전지(110)를 제거한 구성을 보호 모듈이라고 부른다.
2차 전지(110)는 복수의 단위 셀을 포함하고, 각 단위 셀은 직렬로 접속된다. 스위치 회로(150)는 스위칭 소자로서 PMOS 트랜지스터(151), PMOS 트랜지스터(152)를 포함한다. 또한, 스위칭 소자로서 NMOS 트랜지스터를 사용해도 된다. 상세하게는 후술하는데, 2차 보호 IC(120)는 검출 회로, 레귤레이터 등을 포함한다.
2차 보호 IC(120) 및 1차 보호 IC(130)는 2차 전지(110)와 병렬로 접속된다. 2차 전지(110)와, 퓨즈 회로(140)와, 스위치 회로(150)는 직렬로 접속된다.
단자 VDD(정극 단자)는 2차 전지(110)의 정극과 접속되고, 단자 VDD와 정극 단자 Eb1은 퓨즈 회로(140) 및 스위치 회로(150)를 통하여 전기적으로 접속된다. 단자 VSS(부극 단자)는 2차 전지(110)의 부극과 접속되고, 단자 VSS와 부극 단자 Eb2는 전기적으로 접속된다.
제어 단자 EN에 입력되는 제어 신호에 기초하여, 검출 회로 및 레귤레이터는 통상 동작 또는 동작 정지(온 오프)한다.
출력 단자 REG는 2차 보호 IC(120)의 레귤레이터 출력 전압을 출력하는 단자이며, 전지 팩(100)의 외부에서 세트(부하)에 접속된다.
2차 전지(110)는 정극 단자 Eb1 및 부극 단자 Eb2를 통하여, 충전기로부터 충전 전류가 공급됨으로써 충전된다. 또, 2차 전지(110)는 정극 단자 Eb1 및 부극 단자 Eb2를 통하여, 세트에 방전 전류를 공급한다.
2차 전지(110)는 디지털 카메라, 휴대 기기 등의 기기를 동작시키기 위한 전원(배터리)이 된다. 이 때문에, 2차 보호 IC(120) 및 1차 보호 IC(130) 등의 제어에 의해, 과충전 또는 과방전으로부터 보호될 필요가 있다.
2차 전지(110)로서는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 니켈수소 전지, 리튬 전지 등의 축전식 전지를 들 수 있다.
2차 보호 IC(120)는 1차 보호 IC(130)로 보호할 수 없는 경우에 2차 전지(110)의 과충전 보호를 행하고, 또, 부속 기능으로서 2차 전지(130)의 전압을 레귤레이트하여 전지 팩(100)의 외부에 공급한다. 부속 기능인 레귤레이터는 구체적으로는 2차 보호 IC(120)는 2차 전지(110)의 전압(단위 셀의 전지 전압) 및 제어 단자 EN의 제어 신호에 기초하여, 검출 회로 및 레귤레이터를 통상 동작 또는 동작 정지시킴으로써, 전지 팩(100)의 외부에 접속된 레귤레이터의 공급을 받는 회로 및 2차 보호 IC 내부의 회로의 저소비 전력화를 행한다.
예를 들면, 2차 전지(110)의 전압이 소정의 전압(역치 전압 Vth) 이하, 또한 제어 단자 EN의 제어 신호가 제1 신호 레벨(예를 들면, 로우 레벨)인 경우, 검출 회로 및 레귤레이터는 동작 정지한다(셧다운). 또, 예를 들면, 제어 단자 EN의 제어 신호가 제2 신호 레벨(예를 들면, 하이 레벨)인 경우, 2차 전지(110)의 전압에 따르지 않고, 검출 회로 및 레귤레이터는 통상 동작한다. 또한, 제1 신호 레벨과 제2 신호 레벨은 상이하다.
2차 보호 IC(120)는 제어 단자 EN을 가지고, 또한 2차 보호 IC 내부에 검출 회로 및 레귤레이터를 가진다. 따라서, 2차 보호 IC(120) 자신으로, 2차 전지(110)의 전압을 검출하고, 2차 전지(110)의 충방전을 제어할 수 있다. 각 회로(검출 회로, 레귤레이터 등)를 1칩에 집적하고 IC의 개수를 줄임으로써, 소비 전력을 저감시킨 2차 보호 IC(120)를 실현할 수 있다.
1차 보호 IC(130)는 스위치 회로(150)에 포함되는 한 쌍의 PMOS 트랜지스터(151), PMOS 트랜지스터(152)의 온 오프를 제어하는 제어 신호를 출력한다. 1차 보호 IC(130)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상의 보호 IC로서 표준화된 공지의 보호 회로를 적용할 수 있다.
1차 보호 IC(130)로서는 스위치 회로(150)를 제어하는 스위치 제어 회로, 전류를 검출하는 전류 검출 회로, 전압을 검출하는 전압 검출 회로, 과충전 검출 회로, 과방전 검출 회로, 전류 감시 회로, 전압 감시 회로, 통지 처리 회로 등을 포함한다.
또한, 2차 보호 IC(120)에 탑재되는 검출 회로, 레귤레이터 등을 1차 보호 IC(130)에 탑재해도 된다.
퓨즈 회로(140)는 2차 보호 IC(120)의 출력 단자 OUTPUT의 출력 신호에 기초하여, 이 회로를 흐르는 전류의 차단 또는 비차단을 한다. 퓨즈 회로(140)는 2차 보호 IC에 의해 제어된다.
퓨즈 회로(140)를 구비함으로써, 과대한 전류나 급격한 온도 상승 등으로부터 2차 전지(110)를 적절하게 보호할 수 있다.
또한, 퓨즈 회로는 릴레이 회로, 콘덴서, 트랜지스터, 스위칭 소자 등, 스위칭 기능을 가지는 모든 소자를 포함하는 회로로 치환하는 것이 가능하다. 퓨즈 회로는 온도를 치밀하게 계측할 수 있는 히터 저항 등을 구비하고 있어도 된다.
스위치 회로(150)는 1차 보호 IC(130)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 충전 전류 또는 방전 전류를 제어한다. 스위칭 소자(151), 스위칭 소자(152)로서는 예를 들면 FET(Field Effect Transistor)를 사용할 수 있다. 스위치 회로(150)의 구성은 한 쌍의 스위칭 소자를 포함하는 구성에 특별히 한정되는 것은 아니다.
PMOS 트랜지스터(151)는 1차 보호 IC(130)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 온 오프 제어되고, 이것에 의해, 방전 전류의 차단 또는 비차단이 제어된다. PMOS 트랜지스터(151)가 오프(온)인 경우, 방전 전류는 차단(비차단)된다.
PMOS 트랜지스터(152)는 1차 보호 IC(130)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여, 온 오프 제어되고, 이것에 의해, 충전 전류의 차단 또는 비차단이 제어된다. PMOS 트랜지스터(152)가 오프(온)인 경우, 충전 전류는 차단(비차단)된다.
예를 들면, 전지 팩(100)의 충전시에는, 정극 단자 Eb1 및 부극 단자 Eb2에 충전기가 접속되고, 1차 보호 IC(130)에 의해 스위칭 소자(152)가 온이 되도록 스위치 회로(150)는 제어된다. 이것에 의해, 전지 팩(100)에 전원을 공급하는 것이 가능하게 된다. 또, 예를 들면, 전지 팩(100)의 방전시에는, 정극 단자 Eb1 및 부극 단자 Eb2에 세트가 접속되고, 1차 보호 IC(130)에 의해 스위칭 소자(151)가 온이 되도록 스위치 회로(150)는 제어된다. 이것에 의해, 세트에 전원을 공급하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 서술한 설명에서는, 스위칭 소자의 일례로서 FET를 들었지만, 스위칭 소자(151) 및 스위칭 소자(152)는 특별히 한정되는 것은 아니다. 스위칭 소자로서는 온 오프 동작하는 반도체 소자이면 치환하는 것이 가능하며, 예를 들면, IGBT, MOSFET 등의 절연 게이트에 의한 전압 제어형 파워 소자여도 되고, 바이폴라 트랜지스터 등이어도 된다.
상기 서술한 전지 팩(100)에 의하면, 2차 보호 IC 자신으로, 2차 전지(110)가 과방전이 되기 전에 검출 회로 및 레귤레이터를 동작 정지시켜, 셧다운 모드(저소비 전력 모드)로 전환할 수 있다. 이 때문에, 2차 보호 IC 자신의 소비 전류를 억제하면서, 전지 팩(100)의 전력 절약화를 도모할 수 있다. 또, IC의 개수를 줄임으로써, 회로 전체의 면적을 저감시켜, 전지 팩(100)의 공간 절약화를 도모할 수 있다.
<2차 보호 IC의 구성>
도 2는 본 실시형태에 따른 2차 보호 IC(120)의 개략 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 또한, 2차 보호 IC(120)는 굵은선부로 둘러싸여져 있으며, 편의상, 2차 보호 회로 이외의 구성에 대해서도 도시하고 있다.
2차 보호 IC(120)는 검출 회로(121), 레귤레이터(122), 제어 로직(control logic) 회로(123), 래치 회로(124), 과충전(overcharge) OUTPUT(127), EN 블록(128) 등을 포함한다.
과방전 검출기(126)로부터는 출력 신호 Y(신호 파형은 도 3(E)을 참조할 수 있음)가 출력된다. 제어 로직 회로(123)로부터는 과방전 검출 신호 Z(신호 파형은 도 3(F)을 참조할 수 있음)가 출력된다. 래치 회로(124)로부터는 셧다운 신호 Q(신호 파형은 도 3(G)을 참조할 수 있음)가 출력된다. 또한, 셧다운 신호 Q는 검출 회로 및 레귤레이터를 셧다운시키는 신호이다.
도 2에 나타내는 2차 전지(110)는 예를 들면 4개의 단위 셀이 직렬로 접속되는 구성으로 해도 된다. 또한, 2차 전지(110)에 포함되는 단위 셀의 개수는 특별히 한정되지 않는다.
검출 회로(121)는 과충전 검출기(125), 과방전 검출기(126) 등을 내장하고, 전지 팩(100)의 과충전 또는 과방전을 검출한다.
과충전 검출기(125)는 단위 셀의 전지 전압이 과충전 검출 전압(예를 들면, 4.3V) 이상이 되면 전지의 과충전을 검출한다.
과충전 검출기(125)가 과충전을 검출하면, 출력 단자 OUTPUT의 출력 신호가 하이 레벨이 되고, 퓨즈 회로(140)는 퓨즈를 용단한다. 이것에 의해, 과충전 검출기(125)는 2차 전지(110)의 충전을 정지할 수 있다.
과방전 검출기(126)는 단위 셀의 전지 전압이 과방전 검출 전압(예를 들면, 2.8V) 이하가 되면 전지의 과방전을 검출한다.
과방전 검출기(125)가 과방전을 검출하면 검출 결과가 제어 로직 회로(123)에 입력되고, 제어 로직 회로(123)는 이 신호에 기초하여 과방전 검출 신호 Z를 래치 회로(124)에 출력한다. 래치 회로(124)는 과방전 상태를 나타내는 래치된 신호인 셧다운 신호 Q를 출력한다. 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)에 셧다운 신호 Q가 입력되(셧다운 신호 Q가 하이 레벨이 되)면, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 동작 정지하고, 셧다운 모드가 된다. 이것에 의해, 과방전 검출기(126)는 2차 전지(110)의 방전을 정지할 수 있다. 한편, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)에 셧다운 신호 Q가 입력되지 않으면(셧다운 신호 Q가 로우 레벨이 되면), 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 통상 동작한다.
과충전 검출기(125) 및 과방전 검출기(126)의 구성은 특별히 한정되는 것은 아니다.
레귤레이터(122)는 2차 전지(110)의 전압을 안정화하고, 이 전압을 출력 단자 REG로부터 출력 전압 VRE으로서 출력한다. 이 출력 신호는 MCU, RTC 등에 입력된다.
예를 들면, 출력 단자 REG의 출력 전압 VREG가 전압 3.3V, 제어 단자 EN의 제어 신호 X가 로우 레벨(전압 0.5V 이하), 단위 셀의 전지 전압이 전압 2.75V 이하가 되면, 출력 단자 REG의 출력 전압 VREG는 오프가 된다. 또, 제어 단자 EN의 제어 신호 X가 하이 레벨(전압 2.5V 이상)이면, 가령 전지 전압이 전압 2.75V 이하가 되어도, 출력 단자 REG의 출력 전압 VREG는 오프가 되지 않는다.
제어 로직 회로(123)는 제어 단자 EN의 제어 신호 X 및 검출 회로(121)의 출력 신호 Y에 기초하여, 래치 회로(124)의 입력 단자 S, 입력 단자 R에 적절한 신호를 입력한다. 예를 들면, 제어 로직 회로(123)는 래치 회로(124)의 입력 단자 S에 과방전 검출 신호 Z를 입력한다.
래치 회로(124)는 입력 단자 S, 입력 단자 R, 출력 단자 Q를 가진다. 래치 회로(124)의 입력 단자 S에는 과방전 검출 신호 Z가 입력된다. 또, 래치 회로(124)의 입력 단자 R에는 제어 단자 EN의 제어 신호 X 등이 입력된다. 또, 래치 회로(124)의 출력 단자 Q로부터는 셧다운 신호 Q가 출력된다.
예를 들면, 래치 회로(124)의 출력 단자 Q로부터 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)에 하이 레벨의 셧다운 신호 Q가 입력되면, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 동작 정지한다. 또, 예를 들면, 래치 회로(124)의 출력 단자 Q로부터 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)에 로우 레벨의 셧다운 신호 Q가 입력되면, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 통상 동작한다.
즉, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 래치 회로(124)의 출력 단자 Q로부터 출력되는 셧다운 신호 Q에 의해 제어되어, 통상 동작 또는 동작 정지한다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 2차 보호 IC(120)는 2차 전지(110)의 전압 및 제어 단자에 입력되는 제어 신호에 기초하여, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)의 동작을 적절하게 제어할 수 있다. 이것에 의해, 2차 전지(110)의 과충전, 과방전을 방지하고, 전지 팩(100)을 보호하면서, 전지 팩(100)의 소비 전류를 저감시킬 수 있다.
<2차 보호 IC의 타이밍 차트>
다음에, 도 3에 나타내는 타이밍 차트를 사용하여, 2차 보호 IC(120)의 각 단자에 있어서의 동작에 대해서 설명한다.
도 3(A)은 2차 전지(110)의 전압(VDD-V3 단자간 전압, V3-V2 단자간 전압, V2-V1 단자간 전압, V1-VSS 단자간 전압의 어느 하나의 전지 전압)을, 도 3(B)은 2차 보호 IC(120) 전체의 소비 전류를, 도 3(C)은 출력 단자 REG의 출력 전압 VREG를, 도 3(D)은 제어 단자 EN의 제어 신호 X를, 도 3(E)은 과방전 검출기(126)로부터 출력되는 출력 신호 Y를, 도 3(F)은 제어 로직 회로(123)로부터 출력되는 과방전 검출 신호 Z를, 도 3(G)은 래치 회로로부터 출력되는 셧다운 신호 Q를 나타내고 있다.
우선, 시각 t0에 있어서, 전지 전압은 전압 V0, 소비 전류는 전류 I0, 출력 전압 VREG는 온, 제어 신호 X는 하이 레벨, 출력 신호 Y는 하이 레벨, 과방전 검출 신호 Z는 로우 레벨, 셧다운 신호 Q는 로우 레벨로 되어 있다.
다음에, 시각 t1에 있어서, 전지 전압은 전압 V0로부터 서서히 하강하고, 전압 Vset_shut이 된다. 소비 전류도 전류 I0로부터 서서히 하강한다. 출력 전압 VREG는 온을 유지한다. 전지 전압이 전압 Vset_shut이 됨과 동시에, 제어 신호 X는 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환된다. 시각 t1에 있어서의 제어 신호 X는 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)를 스탠바이 모드로 이행시키기 위한 제어 신호가 된다. 출력 신호 Y는 하이 레벨을 유지한다. 과방전 검출 신호 Z 및 셧다운 신호 Q는 로우 레벨을 유지한다.
다음에, 시각 t2에 있어서, 전지 전압은 전압 Vset_shut으로부터 더욱 하강하고, 전압 Vic_shut이 된다. 소비 전류는 하강을 계속한다. 출력 전압 VREG는 온을 유지한다. 제어 신호 X는 로우 레벨을 유지한다. 출력 신호 Y는 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환된다. 과방전 검출 신호 Z 및 셧다운 신호 Q는 로우 레벨을 유지한다.
다음에, 시각 t3에 있어서, 전지 전압은 전압 Vic_shut으로부터 더욱 하강을 계속한다. 소비 전류는 셧다운 신호가 하이 레벨이 된 것에 의해 검출 회로가 셧다운되므로 급격하게 하강하여 전류 I3이 된다. 출력 전압 VREG는 오프가 된다. 시각 t2로부터 시각 t3까지의 동안은 2차 보호 IC(120) 내부에서 설정되는 지연 시간 tα(예를 들면, 10.0ms)가 된다. 따라서, 시각 t2보다 전에 제어 신호 X가 로우 레벨, 또한 전지 전압이 전압 Vset_shut(역치 전압 Vth) 이하가 되어도, 지연 시간 tα의 동안에, 제어 신호 X가 하이 레벨, 또는 전지 전압이 소정의 전압(출력 단자 REG가 로우 레벨이 되는 전압) 이상이 되어버리면, 출력 단자 REG는 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환되지 않는다. 제어 신호 X 및 출력 신호 Y는 로우 레벨을 유지한다. 과방전 검출 신호 Z 및 셧다운 신호 Q는 로우 레벨로부터 하이 레벨로 전환된다. 즉, 전지 전압이 역치 전압 Vth 이하가 되고, 제어 신호 X가 로우 레벨, 출력 단자 REG가 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환되면, 셧다운 신호 Q는 로우 레벨로부터 하이 레벨로 전환되고, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 동작 정지한다.
다음에, 시각 t4에 있어서, 전지 전압은 레귤레이터 및 검출 회로가 셧다운된 것에 의해 하강을 정지하고, 전압 V4가 된다. 소비 전류는 전류 I3을 유지한다. 출력 전압 VREG, 제어 신호 X 및 출력 신호 Y는 로우 레벨을 유지한다. 과방전 검출 신호 Z 및 셧다운 신호 Q는 하이 레벨을 유지한다.
다음에, 시각 t5에 있어서, 전지 전압은 전압 V4로부터 서서히 상승한다. 소비 전류는 전류 I3을 유지한다. 출력 전압 VREG는 로우 레벨을 유지한다. 제어 신호 X는 로우 레벨로부터 하이 레벨로 전환된다. 시각 t5에 있어서의 제어 신호 X는 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)를 스탠바이 모드로부터 해제시키기 위한 제어 신호가 된다. 출력 신호 Y는 로우 레벨을 유지한다. 과방전 검출 신호 Z는 하이 레벨을 유지한다. 셧다운 신호 Q는 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환된다. 제어 신호 X가 로우 레벨로부터 하이 레벨로 전환되면, 셧다운 신호 Q는 전지 전압에 의존하지 않고, 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환된다. 셧다운 신호 Q가 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환됨으로써, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)의 스탠바이 모드는 해제되고, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 통상 동작을 재개한다.
다음에, 시각 t6에 있어서, 전지 전압은 상승을 계속한다. 소비 전류는 셧다운이 해제됨으로써 급격하게 급격하게 상승한다. 출력 전압 VREG는 온이 된다. 시각 t5로부터 시각 t6까지의 동안은 2차 보호 IC(120) 내부에서 설정되는 지연 시간 tβ(예를 들면, 0.5ms)가 된다. 따라서, 시각 t5보다 전에 제어 신호 X가 하이 레벨이 되어도, 지연 시간 tβ의 동안에 제어 신호 X가 로우 레벨이 되어버리면, 출력 단자 REG는 로우 레벨로부터 하이 레벨로 전환되지 않는다. 제어 신호 X는 하이 레벨을 유지한다. 출력 신호 Y는 로우 레벨로부터 하이 레벨로 전환된다. 과방전 검출 신호 Z는 하이 레벨로부터 로우 레벨로 전환된다.
다음에, 시각 t7에 있어서, 충전 정지에 의해 전지 전압은 상승을 정지한다. 충전 정지까지는 소비 전류는 서서히 상승한다. 출력 전압 VREG, 제어 신호 X, 출력 신호 Y는 하이 레벨을 유지한다. 과방전 검출 신호 Z 및 셧다운 신호 Q는 로우 레벨을 유지한다.
또, 시각 t7로부터 시각 t8의 동안은 부하 접속에 의해 전지 전압은 하강을 계속한다. 출력 전압 VREG, 제어 신호 X, 출력 신호 Y는 하이 레벨을 유지한다. 과방전 검출 신호 Z 및 셧다운 신호 Q는 로우 레벨을 유지한다.
다음에, 시각 t8에 있어서, 부하 개방에 의해 전지 전압은 하강을 정지한다. 출력 전압 VREG, 제어 신호 X, 출력 신호 Y는 하이 레벨을 유지한다. 과방전 검출 신호 Z 및 셧다운 신호 Q는 로우 레벨을 유지한다.
시각 t8 이후의 타이밍 차트로부터 명확한 바와 같이, 제어 단자 EN의 제어 신호 X가 하이 레벨인 경우, 전지 전압이 과방전 검출 전압 이하가 되어도, 셧다운 신호 Q는 로우 레벨로부터 하이 레벨로 전환되지 않는다. 래치 회로(124)의 입력 단자 R에는 하이 레벨의 제어 신호 X가 계속 입력되기 때문에, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 동작 정지하지 않는다. 즉, 제어 단자 EN의 제어 신호 X가 하이 레벨인 경우, 2차 보호 IC(120)는 전지 전압에 따르지 않고, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)를 통상 동작시킨다.
본 실시형태에 따른 2차 보호 IC(120)에 의하면, 셧다운 모드로의 이행 여부를 제어하여, 부하측의 상황, 다른 IC의 급전 상황 등에 맞추어, 검출 회로 및 레귤레이터의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들면, 부하측에 충전기가 접속되어 있는 경우, 검출 회로 및 레귤레이터를 셧다운 모드로 이행시키지 않는 것이 가능하다. 또, 예를 들면, 제어 신호 X가 셧다운 모드로 이행할 수 있는 조건이어도, 2차 전지(110)의 전압이 소정의 전압(역치 전압 Vth)보다 크면 레귤레이터를 통상 동작시킨 채, 다른 IC에 급전시켜, 2차 전지(110)의 용량을 한계까지 사용하는 것이 가능하다.
본 실시형태에 따른 2차 보호 IC(120)에 의하면, 2차 전지(110)의 전압 및 제어 단자 EN의 제어 신호 X에 기초하여, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)를 통상 동작 또는 동작 정지시킨다. 전지 팩(100)의 상황에 따라, 적당히 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)를 셧다운 모드로 전환함으로써, 2차 전지(110)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.
<플로우 차트>
다음에, 도 4에 나타내는 플로우 차트를 사용하여, 2차 보호 IC(120)가 통상 동작으로부터 셧다운 모드로 이행할 때의 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 도 2 및 도 3을 적당히 참조할 수 있다.
스텝 S801에 있어서, 2차 보호 IC(120)에 포함되는 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 통상 동작한다. 래치 회로(124)의 입력 단자 R에는 하이 레벨의 제어 신호 X가 입력된다.
스텝 S802에 있어서, 2차 보호 IC(120)는 전지 전압이 소정의 전압(역치 전압 Vth) 이하인지 여부의 판정을 행한다.
2차 보호 IC(120)는 전지 전압이 역치 전압 Vth 이하라고 판정한 경우(Yes), 스텝 S803으로 진행하고, 전지 전압이 역치 전압 Vth보다 크다고 판정한 경우(No), 스텝 S801로 되돌아간다.
스텝 S803에 있어서, 2차 보호 IC(120)는 레귤레이터(122)의 제어 단자 EN이 로우 레벨인지 여부의 판정을 행한다.
2차 보호 IC(120)는 레귤레이터(122)의 제어 단자 EN이 로우 레벨이라고 판정한 경우(Yes), 스텝 S804로 진행하고, 레귤레이터(122)의 제어 단자 EN이 하이 레벨이라고 판정한 경우(No), 스텝 S801로 되돌아간다.
스텝 S804에 있어서, 제어 로직 회로(123)는 래치 회로(124)에 신호를 출력한다. 예를 들면, 래치 회로(124)의 입력 단자 S에는 과방전 검출 신호 Z가, 래치 회로(124)의 입력 단자 R에는 제어 단자 EN의 제어 신호 X가 입력된다.
스텝 S805에 있어서, 래치 회로(124)는 전체 회로(검출 회로(121), 레귤레이터(122) 등)에 셧다운 신호 Q를 출력한다.
즉, 전지 전압이 역치 전압 Vth 이하가 되고, 세트측이 셧다운하면, 제어 신호 X가 로우 레벨이 된다. 역치 전압 Vth는 사용하는 세트에 따라 상이하지만, 2차 보호 IC(120)에 있어서 사용하는 세트에서는 단위 셀 당 역치 전압 Vth를 3.0V정도로 할 수 있다. 예를 들면, 2차 보호 IC(120) 자신의 소비 전류로 전지가 방전되고, 전지 전압이 2.7V 이하가 되면, 과방전 검출기(126)가 과방전을 검출하고, 하이 레벨의 셧다운 신호 Q가 출력된다.
스텝 S806에 있어서, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)는 하이 레벨의 셧다운 신호 Q가 입력됨으로써, 셧다운 모드로 이행하고 동작 정지한다.
스텝 S807에 있어서, 2차 보호 IC(120)는 레귤레이터(122)의 제어 단자 EN의 입력이 하이 레벨인지 여부의 판정을 행한다.
2차 보호 IC(120)는 레귤레이터(122)의 제어 단자 EN의 입력이 하이 레벨이라고 판정한 경우(Yes), 스텝 S808로 진행하고, 레귤레이터(122)의 제어 단자 EN이 로우 레벨이라고 판정한 경우(No), 스텝 S806으로 되돌아간다.
스텝 S808에 있어서, 2차 보호 IC(120)는 래치 회로(124)를 리셋하고, 전체 회로를 기동시켜, 다시 통상 동작시킨다. 이 때, 래치 회로(124)의 입력 단자 R에는 하이 레벨의 제어 신호 X가 제어 단자 EN으로부터 입력된다.
2차 보호 IC(120)는 스텝 S808에 있어서의 처리가 종료하면, 다시 스텝 S801로 되돌아가고, 스텝 S801에 있어서의 처리를 개시한다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 전지 팩(100)에 의하면, 검출 회로(121) 및 레귤레이터(122)의 셧다운 모드로의 이행 여부를 제어함으로써, 2차 보호 IC(120)를 임의로 저소비 전력 모드로 전환할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 서술했는데, 본 발명은 관련된 특정의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 실시형태의 요지의 범위 내에 있어서, 각종 변형, 변경이 가능하다.
100…전지 팩 110…2차 전지
120…2차 보호 IC 121…검출 회로
122…레귤레이터 130…1차 보호 IC
140…퓨즈 회로 150…스위치 회로
151, 152…스위칭 소자

Claims (7)

  1. 2차 전지와 병렬로 접속되고, 1차 보호 IC와는 별개로 상기 2차 전지의 충방전을 제어하는 2차 보호 IC로서,
    상기 2차 전지의 과충전 또는 과방전을 검출하는 검출 회로;
    상기 2차 전지의 전압을 안정화하여 외부에 출력하는 레귤레이터;
    상기 레귤레이터를 제어 신호에 의해 제어하는 제어 단자;
    를 가지고,
    상기 검출 회로는 상기 2차 전지의 전압 및 상기 제어 신호에 기초하여, 통상 동작 또는 동작 정지하고,
    상기 레귤레이터는 상기 2차 전지의 전압 및 상기 제어 신호에 기초하여, 통상 동작 또는 동작 정지하고,
    상기 검출 회로 및 상기 레귤레이터는,
    상기 2차 전지의 전압이 소정의 전압 이하, 또한 상기 제어 신호가 제1 신호 레벨인 경우, 동작 정지하고,
    상기 제어 신호가 제2 신호 레벨인 경우, 상기 2차 전지의 전압에 따르지 않고 통상 동작하는 것을 특징으로 하는 2차 보호 IC.
  2. 2차 전지의 과충전 또는 과방전을 검출하는 검출 회로와, 상기 2차 전지의 전압을 안정화하여 출력하는 레귤레이터와, 상기 레귤레이터를 제어하는 제어 신호를 입력하는 제어 단자를 포함하고, 1차 보호 IC와는 별개로 상기 2차 전지의 충방전을 제어하는 2차 보호 IC의 제어 방법으로서,
    상기 2차 전지의 전압이 소정의 전압 이하인지 여부를 판정하는 스텝;
    상기 제어 신호가 제1 신호 레벨인지 여부를 판정하는 스텝;
    상기 2차 전지의 전압 및 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 검출 회로를 통상 동작 또는 동작 정지시키는 스텝; 및
    상기 2차 전지의 전압 및 상기 제어 신호에 기초하여, 상기 레귤레이터를 통상 동작 또는 동작 정지시키는 스텝;
    을 가지고,
    상기 2차 전지의 전압이 소정의 전압 이하, 또한 상기 제어 신호가 제1 신호 레벨인 경우, 상기 검출 회로 및 상기 레귤레이터를 동작 정지시키고,
    상기 제어 신호가 제2 신호 레벨인 경우, 상기 2차 전지의 전압에 따르지 않고 상기 검출 회로 및 상기 레귤레이터를 통상 동작시키는 것을 특징으로 하는 2차 보호 IC의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 기재된 2차 보호 IC;
    상기 2차 전지의 충방전을 제어하는 1차 보호 IC;
    상기 2차 전지와 직렬로 접속되고, 상기 2차 보호 IC의 출력에 기초하여, 전류의 차단 또는 비차단이 제어되는 퓨즈 회로; 및
    상기 2차 전지와 직렬로 접속되고, 상기 1차 보호 IC의 출력에 기초하여, 충전 전류 경로와 방전 전류 경로의 온 오프가 제어되는 스위치 회로;를 가지는 것을 특징으로 하는 보호 모듈.
  4. 제 1 항에 기재된 2차 보호 IC;
    상기 2차 전지;
    상기 2차 전지의 충방전을 제어하는 1차 보호 IC;
    상기 2차 전지와 직렬로 접속되고, 상기 2차 보호 IC의 출력에 기초하여, 전류의 차단 또는 비차단이 제어되는 퓨즈 회로; 및
    상기 2차 전지와 직렬로 접속되고, 상기 1차 보호 IC의 출력에 기초하여, 충전 전류 경로와 방전 전류 경로의 온 오프가 제어되는 스위치 회로;
    를 가지는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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