KR19980026944A

KR19980026944A - 2차 배터리 충전 회로

Info

Publication number: KR19980026944A
Application number: KR1019960045546A
Authority: KR
Inventors: 이창흠
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-10-12
Filing date: 1996-10-12
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR100263551B1; TW333722B; JPH10126976A; JP3656881B2; US5900717A

Abstract

2차 배터리 충전 회로는, 마이크로프로세서와, 이 마이크로프로세서에 의해 제어되어 배터리로 충전 전류를 공급하는 충전원과, 배터리의 온도 변화와 관련하여 거의 선형적으로 변하는 출력 신호를 발생하는 배터리 온도 검출부와, 배터리의 급속 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어부, 배터리에 의해 동작되는 장치의 온도 변화에 대응하는 출력 신호들을 발생하는 장치 온도 검출부 및, 이 장치 온도 검출부의 출력 신호에 응답하여 장치 온도의 증가에 따라서 충전원을 제어하여 충전 전류의 양을 점차로 감소시키는 충전 전류 제어부를 포함한다. 본 발명의 충전 장치에 따르면, 배터리에 의해 동작되는 장치의 온도가 상승할수록 충전 전류가 감소됨으로써 실질적인 배터리 팩 온도는 더 이상 증가되지 않으므로 고온에서의 충전 효율이 향상된다.

Description

2차 배터리 충전 회로(SECONDARY BATTERY CHARGING CIRCUIT)

본 발명은 휴대용 컴퓨터, 모형 기기, 헤드폰 스테레오(워크 맨), 휴대용 전화기 등과 같이 2차 배터리에 의해 동작되는 장치의 배터리 충전 회로에 관한 것이다.

도 1에는, 배터리에 의해 동작되는 장치의 일 예인 휴대용 컴퓨터의 전형적인 전원 공급 체계가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, AC 100∼240V의 전압을 안정된 DC 전압으로 변환시키는 AC 어댑터(adapter)(1)에는, DC-DC 변환기(2)와 DC-AC 인버터(3) 및 배터리 충전 회로(4)가 연결된다. 또한, 상기 변환기(2) 및 상기 인버터(3)는 일반적으로 AC 어댑터(1)가 사용되지 않을 때 배터리 팩(battery pack)(4)과 연결된다. 상기 배터리 팩(4)은 통상 니켈 카드뮴(Ni-Cd), 니켈 메탈 하이드라이드(Ni-MH), 또는 리튬 이온(Li-Ion) 배터리 셀들 등을 구비하고 있으며, 배터리 충전 회로(5)에 의해 충전된다.

휴대용 컴퓨터 시스템의 사용 조건의 관점에서 볼 때, 배터리 충전 방식으로는, 런 앤드 차징(run charging) 방식과 런 오어 차징(run or charging) 방식이 있다. 전자는 시스템의 사용 여부와 관계 없이 배터리를 충전하는 방식으로, 배터리 충전 제어가 상당히 곤란하다. 반면, 후자는 시스템의 사용 여부에 따라서 선택적으로 배터리의 충전이 이루어지도록 하는 방식으로, 시스템이 사용되고 있으면 배터리의 충전은 이루어지지 않도록 하고 시스템이 사용되고 있지 않을 때에만 배터리의 충전이 이루어지도록 한다.

한편, 배터리 충전 동작은 배터리의 충전 용량(charging capacity) 또는 충전 전류(charging current)에 따라서 쾌속 충전(rapid or fast charging), 급속 충전(quick charging), 정상 충전(standard charging) 및, 세류 충전(trikcle charging) 모드들로 구분된다. 쾌속 충전 모드에서는 1 내지 2 시간 동안에, 급속 충전 모드에서는 4 내지 6 시간 동안에, 정상 충전 모드에서는 8 내지 10 시간 동안에 각각 배터리는 완전충전된다. 세류 충전 모드에서는 24 시간 내내 배터리 충전 동작이 수행되는 데, 엄밀히 말해, 이 모드에서는 실질적인 충전 동작이 수행되지 않으며, 그 대신에 자연 방전으로 인한 손실이 보상된다. 이상과 같은 충전 모드들은 시스템의 전원 관리용 마이크로컴퓨터 또는 마이크로프로세서에 의해 제어된다.

다시, 도 1을 참조하여, DC-DC 변환기(2)는 AC 어댑터(1) 또는 배터리 팩(4)으로부터 휴대용 컴퓨터 시스템에서 필요로 하는 각종의 직류 전원들(예컨대, 3.3V, 5V, 12V, 시스템 전원 관리용 마이크로프로세서의 전원 등)을 얻고, 얻어진 상기 직류 전원들을 중앙 처리 장치(central processing unit;CPU), 비디오 회로, 오디오 회로, 각종 디스크 드라이브들(HDD, FDD, CD-ROM drive), 각종 기억 장치 등이 장착되어 있는 마더 보드(mother board)(6)로 공급한다. DC-AC 인버터(3)는 AC 어댑터(1)나 배터리 팩(4)으로부터 입력된 DC 전압을 고전압(예컨대, 약 500V)의 AC 전압으로 변환하여 액정 표시 장치(liquid crystal display:LCD)(7)의 냉 음극 형광등(cold cathode fluorescent lamp)으로 제공한다.

도 2는 배터리 팩(4) 및 종래의 배터리 충전 회로(5)의 구성을 보여주고 있다. 도 2를 참조하면, 배터리 충전 동작은 휴대용 컴퓨터 시스템 전원 관리용 마이크로프로세서(10)에 의해 제어되어 수행된다. 배터리 팩(4)은 배터리 셀들(12)과, 이 셀들(12)의 온도를 감지하기 위한 더미스터(thermistor)(14), 양극 단자(16), 음극 단자(18) 및 온도 단자(20)를 구비한다. 배터리 팩(4)이 휴대용 컴퓨터에 장착되면, 그것의 단자들(16, 18, 20)은 그들에 대응되는 충전 회로(5)의 단자들(16a, 18a, 20a)과 접속된다.

도 2를 참조하면, 배터리 충전 회로(5)는 AC 어뎁터(1)로부터의 DC 전압을 레귤레이팅하여 출력하는 레귤레이터(regulator) 즉, 외부 전압원(external voltage source)(도시되지 않음)으로부터 소정의 DC 전압(VIN)이 인가되는 단자(22)와, 마이크로프로세서(10)로부터의 제어 신호들(CEN, FQ)이 각각 인가되는 단자들(24, 26)을 구비한다. 마이크로프로세서(10)의 한 입력 포트(an input port)에는 배터리(4)에 내장된 더미스터(14)와 함께 온도 검출부를 구성하는 저항(80) 및 커패시터(82)가 접속된다. 외부 전압원과 단자(16a)에는 스위칭부(28)가 접속되고, 이 스위칭부(28)와 양극 단자(16a) 사이에는 외부 전압원으로부터 스위칭부(28)를 통하여 노드(78)로 공급되는 충전 전류의 양을 검출하는 충전 전류 검출부(30)가 위치한다. 펄스 폭 변조 집적 회로(pulse width modulation integrated circuit ; 이하, 'PWMIC'라 함)(32)는 노드(33)를 통하여 그것의 피드백 단자(feed back terminal)(F/B)로 입력되는 전압 신호의 크기에 따라서 스위칭부(28)의 온/오프 시간을 제어한다. 상기 PWMIC(32)는 마이크로프로세서(10)로부터 제공되는 충전 인에이블 신호(CHE)에 의해 인에이블된다. 급속 충전 제어부(34)는 마이크로프로세서(10)로부터 제공되는 충전 모드 제어 신호(FQ)에 응답하여 노드(33)의 전압 레벨을 변화시킴으로써 회로가 쾌속 또는 급속 충전 모드에서 동작하도록 한다. 정전압 제어부(36)는 단자(16a)를 통하여 배터리 팩(14)으로 공급되는 충전 전압이 미리 정해진 레벨을 유지하도록 하기 위한 것이다. 이 정전압 제어부(36)는 충전 동작의 초기에 정전류 방식으로 충전되어야 하고 충전 동작의 후기에는 정전압 방식으로 충전되어야 하는 Li-Ion 배터리 셀들로 이루어지는 배터리 팩(4)의 충전을 위해 필요한 구성 요소이다.

도 3에는, 이상과 같은 종래 기술에 따른 2차 배터리의 주변 온도 대 충전 용량의 관계 및 충전 전류 파형이 개략적으로 도시되어 있다. 도 3에서, 참조부호 A는 충전 전류를 나타내고, B 및 C는 상온(room temperature)(약 25℃) 및 고온(50∼60℃)에서의 배터리 충전율들을 각각 나타낸다. 여기서, 배터리 충전율이라 함은 해당 배터리의 실제 충전량 대 충전 용량의 비율(percentage)를 말한다. 일반적으로, 2차 배터리가 충전될 때 그것의 내부 저항으로 인해 열이 발생한다(특히, 쾌속 충전의 경우 상당히 많은 열이 발생됨)는 것과, 주변 온도가 높아지면 배터리의 충방전 용량이 감소한다는 것, 그리고 고온에서 배터리를 충방전시키면 그것의 수명이 단축된다는 것은 이미 잘 알려져 있는 바이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상온에서 충전된 배터리는 100%의 충전율을 가지나, 고온에서 충전된 배터리는 60∼70% 정도의 충전율을 가진다.

휴대용 컴퓨터 메이커들은 배터리 수명 단축을 막기 위해, 배터리의 온도 변화에 따른 충전 동작 제어 기술을 채용하고 있다. 즉, 고온에서 충전 동작이 수행되는 경우, 상온에서의 그것과는 달리 충전 제어가 배터리의 온도에 더욱 종속된다. 배터리의 온도가 기준치 이상으로 상승함으로 인해 그것의 수명이 단축되는 것을 막기 위해, 배터리가 완전 충전되기 전에 충전 전류가 공급되지 않도록 하고 있다. 이것 또한 고온에서의 저충전률의 한 요인이 되고 있다.

최근, 대부분의 휴대용 컴퓨터는 펜티엄 프로세서를 채용하고 있다. 펜티엄 프로세서가 최대의 사용률로 가동되고 있을 때 그것의 온도는 90∼100℃ 정도까지 달한다. 이는 배터리 셀들 및 그 주변의 온도 증가를 야기시키고 있다. 따라서, 배터리 팩이 충전될 때, 그것의 온도는 주변 온도 증가로 인해 더욱 상승하게 된다. 그러나, 지금까지, 위에 기술한 바와 같이, 배터리 셀들의 온도 만을 감지하여 충전 제어가 이루어지도록 하는 배터리 충전 기술만이 사용되고 있다. 이 기술에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 팩이 완전충전되기 전에 그것의 충전 동작이 중지되어 버린다. 이는 실제로 배터리를 사용할 수 있는 시간이 사용자가 예상했던 배터리 사용 시간보다 짧아지는 결과를 초래하므로, 배터리 사용의 신뢰도가 떨어진다.

본 발명의 목적은 높은 충전 효율로 쾌속 충전이 가능한 2차 배터리 충전 회로를 제공하는 것이다.

도 1은 배터리에 의해 동작되는 장치의 일 예인 휴대용 컴퓨터의 전형적인 전원 공급 체계를 개략적으로 보여주는 블록도;

도 2는 종래의 2차 배터리 충전 회로를 보여주는 회로도;

도 3은 종래 기술에 따른 배터리 주변 온도 대 충전율의 관계 및 충전 전류 파형을 개략적으로 보여주는 도면;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2차 배터리 충전 회로를 보여주는 회로도;

도 5는 본 발명에 따른 배터리 주변 온도 대 충전율의 관계 및 충전 전류 파형을 개략적으로 보여주는 도면.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 개선된 2차 배터리 충전 회로는; 소정의 제 1 제어 신호에 응답하여 2차 배터리에 충전 전류를 공급하는 충전원(a charging source)과, 상기 배터리의 온도 변화와 관련하여 거의 선형적으로 변하는 출력 신호를 발생하는 배터리 온도 검출 수단(a battery temperature detection means)과, 소정의 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 배터리의 급속 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어 수단(a rapid charging control means)과, 상기 배터리 온도 검출 수단의 상기 출력 신호에 응답하여 상기 배터리의 충전 동작을 제어하기 위한 상기 제 1 및 제 2 제어 신호들을 출력하는 충전 동작 제어 수단(a charging operation control means)과, 상기 배터리에 의해 동작되는 장치의 온도 변화에 대응하는 출력 신호들을 발생하는 장치 온도 검출 수단(an apparatus temperature detection means) 및, 상기 장치 온도 검출 수단의 상기 출력 신호에 응답하여 상기 장치 온도의 증가에 따라서 상기 충전원을 제어하여 상기 충전 전류의 양을 점차로 감소시키는 충전 전류 제어 수단(a charging current control means)을 포함한다.

상기 충전 회로에서, 상기 충전 전류 제어 수단은, 상기 충전 전류가 계단파 형태(staircase-wave form)로 감소되도록 상기 충전원을 제어한다.

상기 충전 회로에 있어서, 상기 충전 동작 제어 수단은, 상기 배터리의 온도가 상승함에 따라 상기 배터리 온도 검출 수단의 상기 출력 신호의 전압 레벨이 소정의 레벨에 도달할 때 상기 충전원을 제어하여 상기 충전 전류가 상기 배터리로 공급되는 것을 차단한다.

상기 충전 회는, 상기 배터리로 공급되는 충전 전압이 소정의 레벨을 유지하도록 상기 충전원을 제어하는 정전압 제어 수단(a constant voltage control means)을 부가적으로 포함할 수도 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 개선된 2차 배터리 충전 회로는: 2차 배터리로 충전 전류를 전달하기 위한 제 1 노드(a first node)와; 외부 전압원과 상기 제 1 노드를 선택적으로 연결하기 위한 스위칭 수단(a switching means)과; 제 2 노드(a second node)와; 상기 외부 전압원으로부터 상기 스위칭 수단을 통하여 상기 제 1 노드로 공급되는 상기 충전 전류의 양을 검출하고 상기 검출된 충전 전류량에 따라서 거의 선형적으로 변하는 검출 신호를 상기 제 2 노드로 출력하는 충전 전류 검출 수단과; 제 1 제어 신호에 의해 인에이블되고, 상기 제 2 노드의 전압에 따라서 상기 스위칭 수단의 온/오프 시간(on/off time)을 제어하는 스위칭 제어 수단과; 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 노드의 전압을 변화시켜 상기 배터리의 급속 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어 수단과; 상기 배터리의 온도 변화와 관련하여 거의 선형적으로 변하는 출력 신호를 발생하는 배터리 온도 검출 수단과; 상기 배터리 온도 검출 수단의 상기 출력 신호에 응답하여 상기 배터리의 충전 동작을 제어하기 위한 상기 제 1 및 제 2 제어 신호들을 출력하는 충전 동작 제어 수단과; 상기 배터리에 의해 동작되는 장치의 온도 변화에 대응하는 출력 신호를 발생하는 장치 온도 검출 수단 및; 상기 장치 온도 검출 수단의 상기 출력 신호에 응답하여 상기 장치 온도의 증가에 따라서 상기 제 2 노드의 전압 레벨을 점차로 변화시켜 상기 충전 전류의 양을 감소시키는 충전 전류 제어 수단을 포함한다.

상기 충전 회로의 한 실시예에 있어서, 상기 장치 온도 검출 수단은; 접지 전압에 한 단자가 접속되고 소정의 전원 전압에 다른 한 단자가 접속되는 더미스터와, 상기 접지 전압과 상기 전원 전압 사이에 접속되고 상기 전원 전압으로부터 적어도 2개의 전압들을 얻는 분압 수단(a voltage dividing means) 및, 상기 적어도 2개의 전압들과 상기 더미스터 양단에서 강하되는 전압과 각각 비교하는 적어도 2개의 비교기들(at least two comparators)을 포함한다.

상기 충전 회로의 한 실시예에 있어서, 상기 충전 전류 제어 수단은; 상기 제 2 노드에 각각의 한 단자가 접속되는 적어도 2개의 저항들과, 상기 저항들의 다른 단자들과 상기 접지 전압 사이에 전류 통로들이 각각 접속되고, 각각의 제어 단자가 상기 적어도 2개의 비교기들의 출력들과 각각 접속되는 적어도 2개의 트랜지스터들을 포함한다.

상기 충전 회로에 있어서, 상기 충전 동작 제어 수단은, 상기 배터리의 온도가 상승함에 따라 상기 배터리 온도 검출 수단의 상기 출력 신호의 전압 레벨이 소정의 레벨에 도달할 때 상기 충전 전류가 상기 배터리로 공급되는 것을 차단하도록 상기 스위칭 제어 수단에게 명령한다.

실시예

다음에는 첨부된 도 4 및 도 5에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2차 배터리 충전 회로는, 도 2에 도시된 종래 회로의 구성에, 2차 배터리에 의해 동작되는 장치의 온도 증가에 대응하는 출력 신호들을 발생하는 장치 온도 검출부(38)와, 이 장치 온도 검출부(38)의 출력 신호들에 따라서 배터리 팩(4)으로 공급되는 충전 전류의 양이 점차로 감소되도록 제어함으로써 주변 온도의 상승과 더불어 완전 충전되지 않은 배터리 팩(4)의 온도가 급격히 증가하는 것을 방지하는 충전 전류 제어부(40)가 추가된 구성을 가진다. 주변 온도가 상승함에 따라 배터리 팩(4)으로 공급되는 충전 전류는, 도 5에 도시된 바와 같이, 계단 파형으로 감소된다. 이것이 주변 온도의 상승으로 인한 배터리 팩(4)의 온도 상승을 보상한다. 이로써, 주변 온도의 증가에도 불구하고 배터리 팩(4)은 완전충전될 수 있다. 도 4에 있어서, 종래 회로의 구성 부품들과 동일한 구성 및 기능을 가지는 구성 부품들은 도 2에서와 동일한 참조 번호들로 표시되어 있다.

도 4를 참조하면, 스위칭부(28)는 저항들(44, 46)과 다이오드(48) 및 트랜지스터들(50, 52)로 구성되고, 충전 전류 검출부(30)는 저항들(60, 62, 64, 66, 70, 72, 74) 및 차동 증폭기(68)로 구성된다. 이 충전 전류 검출부(30)에서, 저항(60) 양단의 작은 전위차는 상기 차동 증폭기(68)에 의해 증폭된다. 차동 증폭기(68)의 출력은 저항(72, 74)을 통하여 PWMIC(32)의 피드백 단자(F/B)로 제공된다. AC 어댑터와 같은 외부 전압원(도시되지 않음)과, 스위칭부(28), 충전 전류 검출부(30) 및, PWMIC(32)는 마이크로프로세서(10)로부터의 충전 인에이블 신호(CEN)에 응답하여 배터리 팩(4)에 충전 전류를 공급하는 충전원(charging source)로서 작용한다.

급속 충전 제어부(34)는 충전 전류 검출부(30)의 출력 단자와 병렬로 PWMIC(32)의 피드백 단자(F/B) 즉, 노드(33)에 한 단자가 접속되는 저항(84)과, 트랜지스터(86) 및, 다른 하나의 저항(88)으로 구성된다. 이 제어부(34)에서, 트랜지스터(86)는 마이크로프로세서(10)로부터 제공되는 급속 충전 제어 신호(FQ)에 응답하여 동작한다. 마이크로프로세서(10)로부터 로우 레벨의 급속 충전 제어 신호(FQ)가 출력되면, 급속 충전 제어부(34)의 트랜지스터(86)는 부도통되어 노드(33)의 전압 레벨은 변하지 않는다. 이로써, PWMIC(32)의 출력 펄스 신호의 듀티(duty)는 충전 전류 검출부(30)의 출력에 의해서만 제어된다. 결국, 상기 급속 충전 제어 신호(FQ)가 로우 레벨이면 충전원(28, 30, 32)은 쾌속 충전 모드에서 동작한다. 반면에, 마이크로프로세서(10)로부터 하이 레벨의 급속 충전 제어 신호(FQ)가 입력되면, 급속 충전 제어부(34)는 노드(33)의 전압 레벨을 대폭 강하시킨다. 이로써, PWMIC(32)의 출력 펄스 신호의 듀티(duty)가 낮아진다. 결국, 외부 전압원으로부터 스위칭부(28)를 통하여 노드(78)로 전달되는 전류의 양이 대폭 줄어들게 되어, 상기 충전원은 쾌속 충전 모드로부터 벗어나 급속 충전 모드에서 동작하게 된다.

장치 온도 검출부(38)는 저항들(90∼98, 104∼108, 118)과, 더미스터(100), 커패시터(102), 비교기들(110, 112, 114) 및, 트랜지스터(118)로 구성되며, 배터리 팩(4)에 의해 동작되는 장치의 온도 변화에 대응하는 출력 신호들을 발생한다. 전원 전압(예컨대, 마이크로프로세서용 전원 전압)(Vcc)에는 저항들(92∼98)이 직렬로 접속되고, 이 저항들(92∼98)의 접속점들은 비교기들(110, 112, 114)의 반전 단자들에 각각 연결된다. 부성 온도 계수(negative temperature coefficient)을 갖는 더미스터(100)의 한 단자에 상호간 병렬로 연결되는 저항들(104, 106, 108)은 비교기들(110, 112, 114)의 비반전 단자들에 각각 연결된다. 저항들(92∼98)은 상기 전원 전압(Vcc)을 분할한다. 트랜지스터(116)과 저항(118)은 마이크로프로세서(10)의 지시에 따라서 장치 온도 검출부(38)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다. 마이크로프로세서(10)로부터 하이 레벨의 급속 충전 제어 신호(FQ)가 출력되면 트랜지스터(116)와 저항(118)에 의해 장치 온도 검출부(38)가 인에이블되고, 로우 레벨의 급속 충전 제어 신호(FQ)가 출력되면 상기 검출부(38)는 디스에이블된다.

비교기들(110, 112, 114) 각각의 반전 단자로 제공되는 기준 전압을 V110, V112, V114라 하고, 저항들(92∼98)의 저항값을 R92∼R98이라 할 때, V110, V112, V114는 다음과 같다.

장치의 온도가 점차로 증가하면, 더미스터의 저항값은 그에 반비례하게 점점 감소한다. 이로써, 비교기들(110, 112, 114)의 비반전 단자들의 전압들이 점차로 감소한다.

이 실시예에서, 장치의 온도는 상온과 3 가지의 기준 온도로 구분되어 있다. 상온에서 비교기들(110, 112, 114)은 모두 하이 레벨의 신호들을 출력한다. 장치의 온도가 서서히 증가하여 제 1 기준 온도에 이르게 되면, 비교기(110)의 비반전 단자 전압이 그것의 반전 단자 전압보다 낮아진다. 이때, 비교기(110)는 로우 레벨의 신호를 출력한다. 다시, 장치의 온도가 서서히 증가하여 제 2 기준 온도에 이르게 되면, 비교기(110)는 물론, 비교기(114)의 비반전 단자 전압이 그것의 반전 단자 전압보다 낮아진다. 따라서, 비교기(110) 및 (112)는 각각 로우 레벨의 신호들을 출력한다. 또 다시, 장치의 온도가 서서히 증가하여 제 3 기준 온도에 이르게 되면, 비교기들(110, 112, 114) 모두의 비반전 단자 전압이 그들의 반전 단자 전압보다 낮아진다. 결국, 비교기들(110, 112, 114) 모두가 로우 레벨의 신호들을 각각 출력한다. 이 실시예에서, 저항들(92∼98)은 전원 전압(Vcc)과 접지 전압 사이에 직접 연결되어도 무방하다.

충전 전류 제어부(40)는 저항들(122∼126, 134∼138)과 트랜지스터들(128, 130, 132)로 구성된다. 이 충전 전류 제어부(40)는 장치 온도 검출부(38)의 출력 신호들에 응답하여 장치 온도의 증가에 따라서 PWMIC(32)의 피드백 단자(F/B)의 전압을 증가시킴으로써 충전 전류의 양이 점차로 감소되도록 한다. 상온에서는, 비교기들(110, 112, 114) 모두가 하이 레벨의 신호들을 출력하므로, 트랜지스터들(128, 130, 132) 모두가 도통된다. 이로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 급속 충전을 위한 정상적인 충전 전류(D)가 흐르게 된다. 장치의 온도가 서서히 증가하여 시간 T1에서 그것의 온도가 제 1 기준 온도에 이르게 되면, 비교기(110)가 로우 레벨의 신호를 출력하므로, 트랜지스터(128)가 부도통된다. 이로써, PWMIC(32)의 피드백 단자 전압이 상승하여 충전 전류는 감소한다. 다시, 장치의 온도가 서서히 증가하여 시간 T2에서 제 2 기준 온도에 이르게 되면, 비교기(110) 및 (112)가 각각 로우 레벨의 신호들을 출력하므로, 트랜지스터 (128) 및 (130)가 부도통된다. 이로써, PWMIC(32)의 피드백 단자 전압이 더욱 상승하여 충전 전류는 더욱 감소한다. 또 다시, 장치의 온도가 서서히 증가하여 시간 T3에서 제 3 기준 온도에 이르게 되면, 비교기들(110, 112, 114) 모두가 로우 레벨의 신호들을 출력하므로, 트랜지스터들(128, 130, 132) 모두가 부도통된다. 이로써, PWMIC(32)의 피드백 단자 전압이 더욱 상승하여 충전 전류는 더욱 감소한다. 이상과 같이, 장치의 온도가 상승할수록 충전 전류를 계단파 형태로 감소시킴으로써 실질적인 배터리 팩 온도는 더 이상 증가되지 않도록 한다. 이와 같은 장치 온도와 배터리 온도의 보상은, 도 5에 도시된 바와 같이, 충전 효율(E)이 95 내지 100%로 개선되는 결과를 가져온다. 이후, 배터리 팩(4)이 완전 충전되면, 마이크로프로세서(10)는 PWMIC(32)를 디스에이블시켜 배터리 팩(4)으로의 충전 전류 공급을 차단한다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 배터리 팩이 장착되는 장치의 온도 증가를 고려하여 충전 전류의 제어가 수행되므로 장치 온도에 의한 배터리 온도의 보상이 이루어진다. 그 결과, 고온에서의 배터리 충전 효율이 종래에 비해 향상된다.

Claims

소정의 제 1 제어 신호에 응답하여 2차 배터리에 충전 전류를 공급하는 충전원과,

상기 배터리의 온도 변화와 관련하여 거의 선형적으로 변하는 출력 신호를 발생하는 배터리 온도 검출 수단과,

소정의 제 2 제어 신호에 응답하여 상기 충전원의 급속 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어 수단과,

상기 배터리 온도 검출 수단의 상기 출력 신호에 응답하여 상기 배터리의 충전 동작을 제어하기 위한 상기 제 1 및 제 2 제어 신호들을 출력하는 충전 동작 제어 수단과,

상기 배터리에 의해 동작되는 장치의 온도 변화에 대응하는 출력 신호들을 발생하는 장치 온도 검출 수단 및,

상기 장치 온도 검출 수단의 상기 출력 신호들에 응답하여 상기 장치 온도의 증가에 따라서 상기 충전원을 제어하여 상기 충전 전류의 양을 점차로 감소시키는 충전 전류 제어 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 회로.
제 1 항에 있어서,

상기 충전 전류 제어 수단은, 장치 온도의 증가에 따라 상기 충전 전류가 계단파 형태로 감소되도록 상기 충전원을 제어하는 2차 배터리 충전 회로.
제 1 항에 있어서,

상기 충전 동작 제어 수단은, 상기 배터리의 온도가 상승함에 따라 상기 배터리 온도 검출 수단의 상기 출력 신호의 전압 레벨이 소정의 레벨에 도달할 때 상기 충전원을 제어하여 상기 충전 전류가 상기 배터리로 공급되는 것을 차단하는 2차 배터리 충전 회로.
제 1 항에 있어서,

상기 배터리로 공급되는 충전 전압이 소정의 레벨을 유지하도록 상기 충전원을 제어하는 정전압 제어 수단을 부가하는 2차 배터리 충전 회로.
제 1 항에 있어서,

상기 장치 온도 검출 수단은, 상기 제 2 제어 신호에 의해 인에이블되는 2차 배터리 충전 회로.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 배터리에 의해 동작되는 상기 장치는, 휴대용 컴퓨터인 2차 배터리 충전 회로.
2차 배터리로 충전 전류를 전달하기 위한 제 1 노드와;

외부 전압원과 상기 제 1 노드를 선택적으로 연결하기 위한 스위칭 수단과;

제 2 노드와;

상기 외부 전압원으로부터 상기 스위칭 수단을 통하여 상기 제 1 노드로 공급되는 상기 충전 전류의 양을 검출하고 상기 검출된 충전 전류량에 따라서 거의 선형적으로 변하는 검출 신호를 상기 제 2 노드로 출력하는 충전 전류 검출 수단과;

제 1 제어 신호에 의해 인에이블되고, 상기 제 2 노드의 전압에 따라서 상기 스위칭 수단의 온/오프 시간을 제어하는 스위칭 제어 수단과;

제 2 제어 신호에 응답하여 상기 제 2 노드의 전압을 변화시켜 상기 배터리의 급속 충전 속도를 제어하는 급속 충전 제어 수단과;

상기 배터리의 온도 변화와 관련하여 거의 선형적으로 변하는 출력 신호를 발생하는 배터리 온도 검출 수단과;

상기 배터리 온도 검출 수단의 상기 출력 신호에 응답하여 상기 배터리의 충전 동작을 제어하기 위한 상기 제 1 및 제 2 제어 신호들을 출력하는 충전 동작 제어 수단과;

상기 배터리에 의해 동작되는 장치의 온도 변화에 대응하는 출력 신호들을 발생하는 장치 온도 검출 수단 및;

상기 장치 온도 검출 수단의 상기 출력 신호들에 응답하여 상기 장치 온도의 증가에 따라서 상기 제 2 노드의 전압 레벨을 점차로 변화시켜 상기 충전 전류의 양을 감소시키는 충전 전류 제어 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 회로.
제 7 항에 있어서,

상기 장치 온도 검출 수단은;

접지 전압에 한 단자가 접속되고 소정의 전원 전압에 다른 한 단자가 접속되는 더미스터와,

상기 접지 전압과 상기 전원 전압 사이에 접속되고 상기 전원 전압으로부터 적어도 2개의 전압들을 얻는 분압 수단 및,

상기 적어도 2개의 전압들과 상기 더미스터 양단에서 강하되는 전압과 각각 비교하는 적어도 2개의 비교기들을 포함하는 2차 배터리 충전 회로.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 장치 온도 검출 수단을 인에이블시키는 온도 검출 인에이블 수단을 부가하는 2차 배터리 충전 회로.
제 9 항에 있어서,

상기 온도 검출 인에이블 수단은,

상기 접지 전압과 상기 분압 수단 사이에 접속되고 상기 제 1 제어 신호에 응답하여 상기 접지 전압과 상기 분압 수단을 선택적으로 연결하는 스위칭 수단을 포함하는 2차 배터리 충전 회로.
제 8 항에 있어서,

상기 충전 전류 제어 수단은;

상기 제 2 노드에 각각의 한 단자가 접속되는 적어도 2개의 저항들과,

상기 저항들의 다른 단자들과 상기 접지 전압 사이에 전류 통로들이 각각 접속되고, 각각의 제어 단자가 상기 적어도 2개의 비교기들의 출력들과 각각 접속되는 적어도 2개의 트랜지스터들을 포함하는 2차 배터리 충전 회로.
제 7 항에 있어서,

상기 충전 전류 제어 수단은, 장치 온도의 증가에 따라 상기 충전 전류를 계단파 형태로 감소시키는 2차 배터리 충전 회로.
제 7 항에 있어서,

상기 충전 동작 제어 수단은, 상기 배터리의 온도가 상승함에 따라 상기 배터리 온도 검출 수단의 상기 출력 신호의 전압 레벨이 소정의 레벨에 도달할 때 상기 충전 전류가 상기 배터리로 공급되는 것을 차단하도록 상기 스위칭 제어 수단에게 명령하는 2차 배터리 충전 회로.
제 7 항에 있어서,

상기 배터리로 공급되는 충전 전압이 소정의 레벨을 유지하도록 상기 제 2 노드의 상기 전압 레벨을 제어하는 정전압 제어 수단을 부가하는 2차 배터리 충전 회로.
제 7 항 또는 제 14 항에 있어서,

상기 배터리에 의해 동작되는 상기 장치는, 휴대용 컴퓨터인 2차 배터리 충전 회로.