KR19990045121A - 충전장치, 2차전지장치, 충전시스템 및 충전방법 - Google Patents

충전장치, 2차전지장치, 충전시스템 및 충전방법 Download PDF

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Abstract

과충전전압은 전압검출회로(39)에서 우선제어회로(46)와 스위치회로(43)에 공급된다. 전압검출회로(39)는 2차전지(BT)의 단자전압(즉, 과충전전압)을 검출하고 스위치회로(43)에 전압을 공급한다. 저항(42)에 흐르는 전류는 누적회로(40)회로와 스위치회로(43)에 공급된다. 누적회로(40)는 우선제어회로(46)를 통해서 전압검출회로(39)에서 수신된 전압과 저항(42)에 흐르는 전류를 가산하여 제어신호로서 가산결과를 충전장치(PS)에 공급한다. 온도검출회로(44)는 전지팩(BP)의 온도를 검출한다. 검출된 결과는 스위치회로(43)와 검출전압전환회로(45)에 공급된다. 스위치회로(43)는 수신된 전압, 단자전압, 전류 및 온도에 대응하는 온/오프 동작을 수행한다. 검출전압전환회로(45)는 온도의 검출결과에 대응하는 전압검출회로(39)의 전압을 전환한다.

Description

충전장치, 2차전지장치, 충전시스템 및 충전방법(Charging apparatus, secondary battery apparatus, charging system, and charging method)
본 발명은 충전장치와 2차전지장치간에 신호를 교환할 수 있는 충전장치, 2차전지장치, 충전시스템 및 충전방법에 관한 것이다.
최근에, 휴대전화기 또는 카메라가 장착된 VCR 등의 휴대전자기기에 대해서 전원으로서 2차전지가 사용되어 왔다. 이러한 휴대전자기기를 사용하는 경우에 2차전지는 충전되어야 한다. 2차전지를 충전장치로 충전하는 경우에, 전지전압과 충전전류를 검출하여 2차전지가 충전장치에 의해 충분히 충전되었는지를 판단해야 한다.
2차전지의 특성에 의거해, 전지전압과 전지전류 이외에 전지의 온도를 검출해야 한다. 2차전지는 충전 가능한 온도범위를 갖는다. 2차전지가 충전 가능한 온도범위 외로 충전하는 경우에, 전지의 특성이 열화한다. 이러한 상황을 방지하기 위해서, 이러한 2차전지는 온도검출센서를 갖는다. 충전장치는 온도검출센서의 검출결과를 얻을 수 있다.
2차전지의 충전 가능한 온도범위는 방전 가능한 온도범위와 다르다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 것 같이 리튬-이온 전지의 충전 가능한 온도범위(T1)는 약 -10℃ ∼ 약 60℃ 에서 형성되는 반면, 방전 가능한 온도범위(T2)는 약 -20℃ ∼ 약 90℃ 에서 형성된다. 2차전지가 충전 가능한 온도범위 외로 충전하거나 방전 가능한 온도범위 외로 방전하는 경우에, 2차전지의 특성이 열화한다.
도 2는 충전장치와 2차전지장치를 갖는 충전장치의 구성의 예를 나타내는 블록도이다. 충전장치와 2차전지장치는 신호를 서로 교환하도록 접속된다. 2차전지장치를 이후에는 전지팩으로 칭한다. 도 2에 있어서, 충전장치는 PNP트랜지스터(221), 제어회로(222) 및 수신회로(225)로 구성된다. 전지팩은 검출회로(223) 및 신호회로(224)로 구성된다. 입력단자(IN-AS 및 IN-BS)에서 직류전원이 공급된다. 입력단자(IN-AS)는 PNP트랜지스터(221)의 에미터에 접속된다. PNP트랜지스터(221)의 콜렉터는 출력단자(OUT-A)에 접속된다. PNP트랜지스터(221)의 베이스는 제어회로(222)에 접속된다. 제어회로(222)는 단자(TM-B)에 접속된다. 수신회로(225)는 단자(TM-A)에 접속된다. 수신회로(225)는 전지팩의 신호회로(224)에서 신호를 수신한다. 수신회로(225)는 신호회로(224)에서 수신된 신호에 대응하는 제어회로(222)를 제어한다. 예를 들면, 수신회로(225)가 신호회로(224)에서 2차전지의 충전을 정지하는 신호를 수신하는 경우에, 수신회로(225)는 표시수단을 사용해서 사용자에게 이러한 상황을 통지한다. 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)에 접속된다.
충전장치의 출력단자(OUT-A)와 전지팩의 입력단자(IN-AP)가 접속된다. 충전장치의 출력단자(OUT-B)와 전지팩의 입력단자(IN-BP)가 접속된다. 충전장치의 단자(TM-A)와 전지팩의 단자(TM-C)가 접속된다. 충전장치의 단자(TM-B)와 전지팩의 단자(TM-D)가 접속된다. 검출회로(223)는 단자(TM-D)와 입력단자(IN-BP)사이에 설치된다. 단자(TM-C)는 신호회로(224)에 접속된다. 신호회로(224)는 전지팩의 현재 상태를 나타내는 신호를 충전장치에 공급한다(예를 들면, 전지팩의 온도가 충전 가능한 범위를 초과하여 전지팩이 2차전지의 충전을 정지하게 한다). 입력단자(IN-AP)는 출력단자(OUT-AP)에 접속한다. 입력단자(IN-BP)는 출력단자(OUT-BP)에 접속된다. 출력단자(OUT-AP 및 OUT-BP)는 2차전지에 접속된다.
따라서, 충전시스템에 있어서 신호를 공급하기 위해서 많은 신호선과 신호단자가 필요하기 때문에, 전지팩의 크기가 대형화가 되고 그것에 의해 비용이 증가되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 충전장치와 전지팩간에 신호선의 증가 없이 신호를 교환할 수 있는 충전장치, 2차전지장치, 충전시스템 및 충전방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1관점은 일정한 충전전압 또는 일정한 충전전류를 출력하기 위한 회로부와 충전전압 또는 충전전류를 출력하기 위한 제 1단자와, 충전장치 또는 충전전류를 출력하는 제 1단자와, 회로부에 공급되는 제어전압과 거기에 대응하는 제어신호를 입력하는 제 2단자와 공통전압을 공급하는 제 3단자로 구성되는 충전장치이다.
본 발명의 제 2관점은 충전전압 또는 충전전류를 입력하는 제 1단자와, 충전전압과 기준전압으로 발생되는 제어전압과 거기에 대응하는 제어신호를 입력하는 제 2단자와 공통전압을 발생하는 제 3단자와, 충전전압 또는 충전전류를 입력하는 2차전지와 제 3단자에 접속되고 충전전압 또는 충전전류의 공급을 중지하기 위한 전환수단과 충전 가능한 온도범위를 검출하는 온도검출수단과 온도검출수단이 제어전압에 대응하는 충전 가능한 온도범위를 초과하는 온도를 검출하는 경우에 제어신호가 발생되는 것으로 구성된 2차전지장치이다.
본 발명의 제 3관점은 충전장치와 거기에 접속된 2차전지장치와, 충전장치와 2차전지장치가 제 1신호선, 제 2신호선, 제 3신호선으로 접속되고, 충전장치는 일정한 충전전압 또는 일정한 충전전류를 출력하는 회로부를 갖고, 2차전지장치는 충전전압 또는 충전전류가 제 1신호선을 통해서 공급하는 2차전지와, 충전전압을 검출하고, 충전전압과 기준전압에 대응해서 발생되는 제어전압과 거기에 대응하는 제어신호를 제 2신호선을 통해서 회로부에 공급하는 전압검출수단과, 공통전압을 공급하는 제 3신호선에 접속된 충전전압 또는 충전전류의 공급을 중지 시키기 위한 전환수단과, 충전 가능한 온도범위를 검출하는 온도검출수단과, 2차전지장치의 온도검출수단이 충전 가능한 온도범위를 초과하는 전압을 검출하는 경우에, 전환수단은 충전전압 또는 충전전류의 공급을 중지하고, 제어전압에 대응하는 제어신호를 발생하고, 충전장치는 제어전압에 대응하는 제어신호를 검출하고, 충전전압 또는 충전전류가 정지하는 것을 판단하고 제어전압에 대응하는 회로부를 제어하는 충전시스템이다.
본 발명의 제 4관점은 2차전지장치가 접속된 충전장치의 충전방법과 충전장치와 2차전지장치를 제 1신호선, 제 2신호선 및 제 3신호선으로 접속하고, 충전장치는 일정한 충전전압 또는 일정한 충전전류를 출력하는 단계를 갖고, 2차전지장치는 충전전압 또는 충전전류가 제 1신호선을 통해서 공급하는 단계와, 충전전압을 검출하고 충전전압과 기준전압에 대응해서 발생된 제어전압과 거기에 대응하는 제어신호를 제 2신호선을 통해서 회로부에 공급되는 단계와 2차전지장치가 공통전압을 공급하는 제 3신호선에 접속되는 충전전압 또는 충전전류의 공급를 중지하는 단계와 2차전지장치가 충전 가능한 온도범위를 검출하는 단계를 갖고, 2차전지의 온도가 충전 가능한 온도범위를 초과하는 겨우에, 2차전지장치는 충전전지 또는 충전전류의 공급을 중지하고, 기준전압을 변화하고, 제어전압에 대응하는 제어신호를 발생하고, 충전장치는 제어전압에 대응하는 제어신호를 검출하고, 충전전압 또는 충전전류가 정지되는 것을 검출하고 제어전압에 대응하는 회로부를 제어하는 것으로 이루어지는 충전방법이다.
충전장치 및 전지팩은 서로 통신이 되도록 접속된다. 이 경우에, 전지팩에서 검출된 전압과 전류는 제어전압으로 변환된다. 이 제어전압은 2차전지의 방지회로와 충전장치간의 신호선에 공급된다.
본 발명의 목적과 특징 및 잇점은 첨부된 도면에서 설명한 것 처럼, 이후 실시예의 상세한 설명에서 좀더 명백해 질 것이다.
도 1은 2차전지의 제어특성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 종래의 충전장치와 종래의 전지팩의 구성을 나타내기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 신호송신을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제 1실시예에 따른 충전장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 제 1실시예에 따른 충전장치의 동작알고리즘을 나타내는 플로우차트의 제 1부분을 나타낸다.
도 7는 도 6에 나타낸 플로우차트의 제 2부분을 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 레귤레이터를 설명하기 위한 회로도이다.
도 9는 레귤레이터의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 레귤레이터 구성의 제 1예를 나타내는 회로도이다.
도 11은 레귤에이터 구성의 제 2예를 나타내는 회로도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 전지팩의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전지팩의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명의 제 2실시예에 따른 충전장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15는 본 발명의 제 3실시예에 따른 충전장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 16a 및 16b는 본 발명에 따른 신호송신을 설명하기 위한 개략도이다.
도 17은 본 발명의 제 4실시예에 따른 충전장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 18은 본 발명의 제 4실시예에 따른 충전장치의 동작알고리즘을 나타내는 플로우차트의 제 1부분이다.
도 19는 도 18에 나타낸 플로우차트의 제 2부분이다.
도 20은 본 발명의 제 4실시예에 따른 충전장치의 구성을 설명하는 블록도이다.
도 21은 본 발명의 제 5실시예에 따른 충전장치의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 22는 본 발명의 제 5실시예에 따른 충전장치의 동작알고리즘을 설명하는 플로우차트이다.
도 23은 본 발명의 제 6실시예에 따른 충전장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 24는 본 발명의 전압, 전류특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 25는 본 발명의 제 6실시예에 따른 충전장치의 동작알고리즘을 나타내는 플로우차트의 제 1부분이다.
도 26은 도 25에 나타낸 플로우차트의 제 2부분이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
31. 정전류회로 32. 정전압회로
33. 제어회로 34,39,41. 전압검출회로
35. 비교회로 36. 제어전압검출회로
37. 제어회로 40. 누적회로
42. 전류검출회로(저항) 43. 스위치회로
44. 온도검출회로 45. 검출전압전환회로
다음으로, 첨부된 도면을 참조해서, 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 충전시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3에 있어서, 충전시스템은 충전장치(PS)와 전지팩(BP)으로 구성된다. 충전장치(PS)는 PNP트랜지스터(11)와 제어회로(12)로 구성된다. 입력단자(IN-AS 및 IN-BS)에서 직류전원이 공급된다. 입력단자(IN-AS)는 PNP트랜지스터(11)의 에미터에 접속된다. PNP트랜지스터(11)의 콜렉터는 출력단자(OUT-A)에 접속된다. PNP트랜지스터(11)의 베이스는 제어회로(12)에 접속된다. 제어신호는 단자(TM-S)를 통해서 전지팩(BP)에서 제어회로(12)로 공급된다. 그 제어신호에 대응해서, PNP트랜지스터(11)가 온/오프된다. 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)에 접속된다.
충전장치(PS)의 출력단자(OUT-A)는 전지팩(BP)의 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 충전장치(PS)의 단자(TM-S)는 전지팩(BP)의 단자(TM-P)에 접속된다. 충전장치(PS)의 출력단자(OUT-B)는 전지팩(BP)의 입력단자(IN-BP)에 접속된다.
전지팩(BP)은 2차전지(BT), 전압검출회로(13), 전류검출회로(저항)(14), 제어신호발생회로(15) 및 스위치회로(16)로 구성된다. 전압검출회로(13)는 입력단자(IN-AP)와 입력단자(IN-BP)사이에 설치된다. 2차전지(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 스위치회로(16)와 전류검출회로(저항)(14)는 전지(BT)의 캐소드와 입력단자(IN-BP)사이에 직렬로 설치된다. 제어신호발생회로(15)는 예를 들면 전지팩(BP)의 온도에 대응하는 제어신호를 발생한다. 발생된 제어신호는 단자(TM-P)를 통해서 충전장치(PS)에 공급된다. 그밖에, 제어신호는 전압검출부(13)에 공급된다. 전류검출회로(저항)(14)는 전류를 검출한다. 검출된 전류는 단자(TM-P)를 통해서 충전장치(PS)에 공급된다.
도 3의 스위치회로(16)에 나타낸 것 처럼, 전지팩(BP)은 2차전지(BT)가 소정의 충전 가능한 온도범위외로 충전 또는 소정의 방전 가능한 온도범위외로 방전하는 경우에 전원공급을 중지하는 회로를 갖는다. 이 예에 있어서, 전지팩(BP)은 전압검출회로(13)와 전류검출회로(저항)(14)를 갖는다. 전압검출회로(13)는 충전장치(PS)를 제어한다. 전류검출회로(저항)(14)는 전류를 검출한다. 이것은 충전장치(PS)의 전압/전류가 보호회로의 전압/전류와 동일한 방법으로 제어되기 때문이다. 즉, 전압검출회로(13)에 의해 검출된 전압과 전류검출회로(저항)(14)에 의해 검출된 전류는 단자(TM-P)를 통해서 전지팩(BP)에서 충전장치(PS)로 공급된다. 동일하게, 제어신호발생장치(15)에 의해 발생된 제어신호는 단자(TM-P)를 통해서 전지팩(BP)에서 충전장치(PS)로 공급된다. 따라서, 신호는 전지팩(BP)에서 충전장치(PS)로 공급된다. 선택적으로 신호는 충전장치(PS)에서 전지팩(BP)에 공급될 수 있다.
다음으로, 도 4a 및 4b를 참조해서 본 발명에 따른 신호송신의 예를 설명한다. 도 4a에 있어서, 충전장치(PS) 및 전지팩(BP)이 각각 +단자, －단자 및 신호단자로 접속된다. 전지팩(BP)의 온도, 전압 및 전류검출장치(25)는 온도, 전압 및 전류를 검출한다. 검출된 온도, 전압 및 전류가 신호송신장치(24)에 공급된다. 신호송신장치(24)는 온도, 전압 및 전류검출장치(25)에서 수신된 신호에 대응하는 신호를 충전장치(PS)에 공급한다. 충전장치(PS)에 있어서, 수신된 신호를 수신장치(21)에 공급한다. 수신된 신호는 제어회로(22)에 공급된다. 충전장치(PS)의 각 부가 제어회로(22)에서 수신된 신호에 대응해서 제어된다. 충전장치(PS)가 제어회로(22)에서 수신된 신호에 대응하는 2차전지의 충전을 정지하는 경우에, 충전장치(PS)의 표시램프(23)가 점등한다.
도 4a에 나타낸 구성에서 처럼, 도 4b에 있어서 충전장치(PS) 및 전지팩(BP)은 각각 +단자, －단자 및 신호단자로 접속된다. 충전장치(PS)의 전압, 전류 및 신호(27)는 신호송신장치(26)에 공급된다. 이 신호송신장치(26)는 전압, 전류 및 신호(27)에 대응하는 신호를 전지팩(BP)에 공급한다. 전지팩(BP)에 있어서, 수신된 신호는 수신장치(28)에 공급된다. 수신된 신호는 제어회로(29)에 공급된다. 전지팩(BP)의 각 부는 제어회로(29)에서 수신된 신호에 대응해서 제어된다. 전지팩(BP)이 제어회로(29)에서 수신된 신호에 대응하는 2차전지의 충전을 정지하는 경우에, 전지팩(BP)의 표시램프(30)가 점등한다.
도 5는 본 발명에 따른 충전시스템의 상세한 구성을 나타내는 블록도이다. 충전장치(PS)의 입력단자(IN-AS 및 IN-BS)에서 직류전원이 공급된다. 정전류회로(31) 및 정전압회로(32)가 입력단자(IN-AS) 및 출력단자(OUT-A)사이에 직렬로 설치된다. 전류검출회로(38)가 입력단자(IN-BS) 및 출력단자(OUT-B)사이에 설치된다. 전압검출회로(34)가 출력단자(OUT-A 및 OUT-B)사이에 설치된다. 제어전압검출회로(36)가 단자(TM-S) 및 출력단자(OUT-B)사이에 설치된다. 단자(TM-S)는 제어회로(33)에 접속된다. 제어회로(33)는 단자(TM-S)에서 수신된 제어신호에 대응하는 정전류회로(31) 및 정전압회로(32)를 제어한다.
전압검출회로(34)에 의해 검출된 충전전압 및 제어전압검출회로(36)에 의해 검출된 제어전압은 비교회로(35) 및 전류검출회로(38)에 각각 공급된다. 비교회로(35)는 충전전압과 제어전압을 비교하고 그 비교결과를 제어회로(37)에 공급한다. 전류검출회로(38)는 수신된 제어전압에 대응하는 소정의 전류를 검출하고 그 검출전류를 제어회로(37)에 공급한다. 제어회로(37)는 비교회로(35)에서 수신된 비교결과와 전류검출회로(38)에서 수신된 전류에 대응하는 충전장치(PS)를 제어한다. 제어회로(37)가 2차전지의 충전을 정지하는 경우에, 제어회로(37)는 표시램프, LCD디스플레이 또는 스피커를 사용해서 경고를 나타낸다.
충전장치(PS)의 출력단자(OUT-A)가 전지팩(BP)의 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 충전장치(PS)의 출력단자(OUT-B)는 전지팩(BP)의 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 충전장치(PS)의 단자(TM-S)는 전지팩(BP)의 단자(TM-P)에 접속된다.
전압검출회로(39)가 입력단자(IN-AP)와 입력단자(IN-BP)사이에 설치된다. 전압검출회로(39)는 과충전전압을 검출한다. 전압검출회로(39)에 의해 검출된 충전전압은 우선제어회로(46) 및 스위치회로(43)에 공급된다. 우선제어회로(46)는 충전전압에 우선권을 할당하고 그 결과전압을 누적회로(40)에 공급한다. 전압검출회로(41)는 2차전지(BT)의 애노드와 캐소드사이에 설치된다. 전압검출회로(41)는 2차전지(BT)의 단자전압을 검출한다. 전압검출회로(41)는 과충전전압을 검출한다. 검출된 전압은 스위치회로(43)에 공급된다. 2차전지(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 2차전지(BT)의 캐소드와 입력단자(IN-BP)사이에 전류검출회로(저항)(42) 및 스위치회로(43)가 직렬로 설치된다.
누적회로(40)는 우선제어회로(46)를 통해서 공급된 전압검출회로(39)에서 수신된 충전전압과 전류검출회로(저항)(42)에 의해 검출된 전류를 가산하고 그 검출결과를 제어신호로서 단자(TM-P)를 통해서 충전장치(PS)에 공급한다. 입력단자(IN-BP)는 온도검출회로(44)에 접속된다. 온도검출회로(44)는 전지팩(BP)의 온도를 검출한다. 검출된 결과는 스위치회로(43) 및 검출전압전환회로(45)에 공급된다. 스위치회로(43)는 전압검출회로(39)에서 수신된 충전전압과 전류검출회로(저항)(42)에 의해 검출된 전류 및 온도검출회로(44)의 검출결과에 대응해서 온/오프된다. 예를 들면, 전지팩(BP)의 온도가 소정의 충전 가능한 온도범위를 초과하는 경우에, 스위치회로(43)는 오프된다. 검출전압전환회로(45)는 검출된 검출결과에 대응하는 기준전압(즉, 발생된 정전압)을 전환한다.
다음으로, 도 6 및 7에 나타낸 플로우차트를 참조해서 본 발명의 제 1실시예의 대응하는 충전시스템의 동작알고리즘을 설명한다. 단계(S1)에 있어서는, 2차전지를 충전하기 위해서 충전장치(PS)와 전지팩(BP)이 접속된다. 단계(S2)에 있어서는, 온도검출회로(44)가 전지팩(BP)의 온도를 검출한다. 단계(S3)에 있어서는, 검출된 온도가 예를 들면 0℃∼ 50℃ 범위외인지 아닌지를 판단한다. 단계(S3)에서 검출된 결과가 예이면, 단계(S4)로 진행된다. 단계(S3)에서 검출된 결과가 아니오이면, 단계(S1)로 되돌아간다. 단계(S1)에 있어서는, 충전장치(PS)는 2차전지(BT)를 충전한다. 단계(S4)에 있어서는, 스위치회로(43)를 오프한다. 단계(S5)에 있어서는, 검출전압전환회로(45)는 예를 들면 4.2V에서 3.0V으로 전압검출회로(39)의 기준전압을 전환한다. 단계(S6)에 있어서는, 충전장치(PS)에서 공급된 충전전압이 검출된다. 단계(S7)에 있어서는, 충전전압이 제어되었는지 아닌지를 판단한다. 단계(S7)에서 검출결과가 예가 되는 경우에는 단계(S8)로 진행된다. 단계(S8)에서 검출결과가 아니오로 되는 경우에는 단계(S6)로 되돌아간다
단계(S8)에 있어서는, 전압검출회로(34)는 충전장치(PS)의 출력전압을 검출한다. 단계(S9)에 있어서는, 온도검출회로(44)에 의해 검출된 온도가 충전 가능한 온도범위외인지 아닌지를 판단한다. 단계(S9)에서 검출된 결과가 아니오로 되는 경우에는, 단계(S8)로 되돌아간다. 단계(S9)에서 검출된 결과가 예로 되는 경우에는 단계(S10)로 진행된다. 단계(S10)에 있어서는, 전지팩(BP)이 사용될 수 없는 것을 사용자에게 알리는 표시램프가 점등한다. 단계(S11)에 있어서는, 온도검출회로(44)는 전지팩(BP)의 온도를 검출한다. 단계(S12)에 있어서는, 검출된 온도가 0℃∼50℃범위내인지 아닌지를 판단한다. 단계(S12)에서 검출된 결과가 예로 되는 경우에는 단계(S13)로 진행된다. 단계(S12)에서 검출된 결과가 아니오로 되는 경우에는 단계(S11)로 되돌아간다.
단계(S13)에 있어서는, 전압검출회로(39)의 기준전압이 3.0V에서 4.2V로 전환된다. 단계(S14)에 있어서는, 스위치회로(43)가 온된다. 따라서, 충전장치(PS)는 2차전지(BT)의 충전을 시작한다. 단계(S15)에 있어서는, 전지팩(BP)이 사용될 수 없는 것을 사용자에게 알리는 표시램프가 소등한다. 단계(S16)에 있어서는, 정전류전압(31)과 정전압회로(32)가 제어된다. 이후에, 단계(S1)로 되돌아간다.
다음으로, 도 8을 참조해서 본 발명에 따른 레귤레이터에 대해서 설명한다. PNP트랜지스터(51)의 에미터는 입력단자(IN-AS)에 접속된다. 트랜지스터(51)의 콜렉터는 제 1출력단자에 접속된다. PNP트랜지스터(51)의 베이스는 NPN트랜지스터(52)의 콜렉터에 접속된다. 저항(53)은 NPN트랜지스터(52)의 에미터와 입력단자(IN-BS)사이 설치된다. 입력단자(IN-BS)는 제 2출력단자에 접속된다. 저항(54 및 55)은 제 1 및 제 2의 출력단자 사이에 직렬로 설치된다. 비교기의 제 1입력단자는 저항( 54 및 55)의 접속점에 접속된다. 비교기(57)의 제 2입력단자는 제너다이오드(56)의 캐소드에 접속된다. 비교기(57)의 출력단자는 트랜지스터(52)의 베이스에 접속된다. 제너다이오드(56)의 애노드는 제 2출력단자에 접속된다.
입력단자(IN-AS 및 IN-BS)에서 입력전압(E1)이 공급된다. 제 1 및 제 2출력단자에서 2차전지(BT)(도시생략)로 출력전압(충전전압)이 출력된다. NPN트랜지스터(52)의 베이스와 입력단자(IN-BS)사이의 전압차(E3)는 입력전압(E1)과 출력전압(E2)사이의 관계에 대응해서 변화한다. 전압차(E3)는 다음의 상태를 만족한다.
입력전압(E1) ≤ 출력전압(E2)인 경우에는, 전압차(E3)는 최대이다.
입력전압(E1) ＞ 출력전압(E2)인 경우에는, 전압차(E3)는 최소이다. 즉, E1≤ E2인 경우에 충전전압은 스위치동작을 한다. E1＞ E2인 경우에 충전전압은 레귤레이터 동작을 한다. 따라서, 레귤레이터동작이 변화되어 전압차(E3)가 검출되면, 레귤레이터 동작이 검출될 수 있다. 따라서, 전압(E2)을 송신신호의 전압으로서 사용할 수 있다.
도 9는 레귤레이터의 개략적인 구성을 나타내는 회로도이다. PNP트랜지스터(61)의 에미터는 입력단자(IN-AS)에 접속된다. PNP트랜지스터(61)의 콜렉터는 출력단자(OUT-A)에 접속된다. PNP트랜지스터(61)의 베이스는 제어회로(62)에 접속된다. 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)와 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 단자(TM-S)는 단자(TM-P)에 접속된다. 전압검출회로(63)는 입력단자(IN-AP)와 입력단자(IN-BP)사이에 설치된다. 전압검출회로(63)는 검출된 충전전압을 단자(TM-P 및 TM-S)를 통해서 제어회로(62)에 공급한다. 전압검출회로(63)의 기준전압이 변화되는 경우에는, 충전장치(PS)의 레귤레이터 동작이 변화될 수 있다. 기준전압을 변화하므로서 신호가 송신될 수 있다. 출력단자(OUT-A 및 OUT-B)간의 전압은 예를 들면 2.5V ∼3V범위내에 있다. 예를 들면, 단자(TM-S) 및 출력단자(OUT-B)사이에 제어신호가 검출된다. 따라서, 전지팩(BP)에서 검출된 전압에 대응해서 충전장치(PS)의 레귤레이터 동작이 변화될 수 있다.
도 10은 레귤레이터의 제 1예를 나타내는 회로도이다. 도 10에 있어서, 입력단자(IN-AS)는 PNP트랜지스터(71)의 에미터와 NPN트랜지스터(77)의 콜렉터에 접속된다. PNP트랜지스터(71)의 콜렉터는 출력단자(OUT-A)에 접속된다. PNP트랜지스터(71)의 베이스는 제어회로(72)에 접속된다. 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)에 접속된다. 저항(73 및 74)은 출력단자(OUT-A 및 OUT-B)사이에 직렬로 설치된다. 비교기(76)의 제 1입력단자는 저항(73 및 74)의 접속점에 접속된다. 비교기(76)의 제 2입력단자는 제너다이오드(75)의 캐소드에 접속된다. 제너다이오드(75)의 애노드는 출력단자(OUT-B)에 접속된다. 비교기(76)의 출력단자는 트랜지스터(77)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(77)의 에미터는 비교기(78)의 전원단자에 접속된다. 비교기(78)의 접지단자는 출력단자(OUT-B)에 접속된다. 비교기(78)의 제 1입력단자는 제어회로(72) 및 단자(TM-S)에 접속된다. 비교기(78)의 제 2입력단자는 제너다이오드(79)의 캐소드에 접속된다. 비교기(78)의 출력단자는 단자(80)에 접속된다. 따라서, 비교기의 출력신호는 단자(80)를 통해서 출력된다. 제너다이오드(79)의 애노드는 출력단자(OUT-B)에 접속된다.
도 11은 입력전압(E1), 출력전압(E2) 및 전압차(E3)가 도 10에 나타낸 제 1예와 다른 경우의 레귤레이터 구성의 제 2예를 나타내는 회로도이다. 도 11에 있어서, 충전장치(PS)의 PNP트랜지스터(81)의 에미터는 입력단자(IN-AS)에 접속된다. PNP트랜지스터(81)의 콜렉터는 출력단자(OUT-A)에 접속된다. PNP트랜지스터(81)의 베이스는 NPN트랜지스터(82)의 콜렉터에 접속된다. 저항(83)은 NPN트랜지스터(82)의 에미터와 입력단자(IN-BS)사이에 설치된다. NPN트랜지스터(90)의 베이스는 단자(TM-S)에 접속된다. NPN트랜지스터(90)의 콜렉터는 NPN트랜지스터(82)의 베이스에 접속된다. NPN트랜지스터(90)의 에미터는 저항(91)을 통해서 출력단자(OUT-B)에 접속된다. 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)에 접속된다.
충전장치(PS)의 출력단자(OUT-A)는 전지팩(BP)의 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 충전장치(PS)의 출력단자(OUT-B)는 전지팩(BP)의 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 충전장치(PS)의 단자(TM-S)는 전지팩(BP)의 단자(TM-P)에 접속된다.
저항(85 및 86)은 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 직렬로 접속된다. 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)는 각각 출력단자에 접속된다. 저항(85 및 86)의 접속점은 비교기(88)의 제 1입력단자에 접속된다. 제너다이오드(87)의 캐소드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 제너다이오드(87)의 애노드는 비교기(88)의 제 2입력단자에 접속된다. 비교기(88)의 출력단자와 입력단자(IN-BP)사이에 저항(89)이 설치된다. 비교기(88)의 출력단자는 또한 단자(TM-P)에 접속된다.
도 11에 나타낸 회로에 있어서, 입력전압(E1)은 입력단자(IN-AS 및 IN-BS)에서 공급된다. 출력전압(충전전압)(E2)은 출력단자를 통해서 2차전지(BT)(도시생략)에 공급된다. NPN트랜지스터(90)의 베이스와 출력단자(OUT-B)간의 전압차(E3)는 입력전압(E1)과 출력전압(E2)사이의 관계에 대응해서 변화한다. 전압차(E3)는 다음상태를 만족한다.
입력전압(E1) ≤ 출력전압(E2)인 경우에, 전압차(E3)는 거의 0V이다.
입력전압(E1) ＞ 출력전압(E2)인 경우에, 전압차(E3)는 높다. 즉, E1≤ E2인 경우에 충전장치(PS)는 스위치로서 동작한다. 따라서, 전압(E3)은 거의 0V이다. E1＞ E2인 경우에 충전장치(PS)는 레귤레이터로서 동작한다. 따라서, 전압(E3)은 높게된다. 결과적으로, 충전장치(PS)가 전압(E3)과 함께 레귤레이터로서 동작하는지 아닌지가 판단된다.
도 12는 본 발명에 따른 전지팩(BP)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다. 도 12에 있어서, 전압검출회로(101)는 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)간에 설치된다. 전압검출회로(101)는 신호발생회로(102)에 입력전압을 공급한다. 신호발생회로(102)는 입력전압에 대응하는 신호를 발생한다. 발생된 신호는 단자(TM-P)를 통해서 충전장치(PS)에 공급된다. 2차전지(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 2차전지(BT)의 캐소드는 저항(103)을 통해서 스위치(104)의 제 1단자에 접속된다. 스위치(104)의 제 2단자는 스위치(105)의 제 1단자에 접속된다. 스위치(105)의 제 2단자는 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 다이오드(106)의 캐소드는 스위치(104)의 제 2단자에 접속된다. 다이오드(106)의 애노드는 스위치(104)의 제 1단자에 접속된다. 다이오드(107)의 캐소드는 스위치(105)의 제 1단자에 접속된다. 다이오드(107)의 애노드는 스위치(105)의 제 2단자에 접속된다.
도 12에 있어서, 스위치(104) 및/또는 스위치(105)가 오프되는 경우에는, 전압검출회로의 기준전압이 변화되고 기준전압에 대응하는 신호가 사용된다.
도 13은 본 발명의 제 1실시예에 따른 전지팩(BP)의 구성을 나타내는 블록도이다. 2.5V검출회로(111) 및 4.2V검출회로(112)는 입력단자( IN-AP 및 IN-BP)사이에 병렬로 설치된다. 2.5V검출회로(111) 및 4.2V검출회로(112)중에서 검출된 전압이 스위치(124)에 의해 선택된다. 선택된 전압은 누적회로(121)에 공급된다. 더욱이, 4.2V검출회로(112)에 의해 검출된 전압은 정지회로(113)에 공급된다. 2차전지(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 2차전지(BT)의 캐소드는 저항(120)과 N채널 인핸스드FET(전계효과 트랜지스터)(118 및 114)를 통해서 입력단자(IN-BP)에 접속된다.
FET(114)의 게이트는 정지회로(113)에 접속된다. FET(118)의 게이트는 정지회로(117)에 접속된다. 정지회로(113 및 117)는 전지팩(BP)의 온/오프 동작을 제어한다. FET(114)의 소스와 드레인사이의 접속방향은 FET(118)의 소스와 드레인사이의 접속방향에 반대방향이다. 즉, FET(114)는 정지회로(113)에서 FET(114)의 게이트에 공급되는 신호에 의해 전지팩(BT)에서 입력단자(IN-BP)로 흐르는 전류를 제어한다. 반면에, FET(118)는 정지회로(117)에서 FET(118)의 게이트에 공급되는 신호에 의해 입력단자(IN-BP)에서 전지팩(BT)으로 흐르는 전류를 제어한다. 기생다이오드(115 및 119)는 FET(114 및 118)에 각각 접속된다. 기생다이오드(115)에 있어서, 전류는 FET(114)의 전류제한방향의 반대방향으로 흐른다. 기생다이오드(119)에 있어서, 전류는 FET(118)의 전류제한방향의 반대방향으로 흐른다.
2.5V검출회로(116)는 2차전지(BT)의 애노드와 캐소드사이에 설치된다. 2.5V검출회로(116)는 2차전지(BT)의 단자전압을 검출한다. 2.5V검출회로(116)에 의해 검출된 전압은 정지회로(117)에 공급된다. 저항(120)은 전류를 검출한다. 저항(120)에 의해 검출된 전류는 정지회로(113 및 117) 및 누적회로(121)에 공급된다. 온도검출회로(122)는 검출된 온도를 정지회로(113) 및 전환동작회로(123)에 공급한다. 전환동작회로(123)는 수신된 온도에 대응하는 스위치(124)의 전환동작을 제어한다. 누적회로(121)는 2.5V검출회로(111) 또는 4.2V검출회로(112)중에서 수신된 전압과 저항(120)에 의해 검출된 전류를 가산하여 가산된 결과를 단자(TM-P)를 통하여 제어신호로서 충전장치(PS)에 공급한다.
도 14는 본 발명의 제 2실시예에 따른 충전시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 14에 있어서, PNP트랜지스터(131)의 에미터는 충전장치(PS)의 입력단자(IN-AS)에 접속된다. PNP트랜지스터(131)의 콜렉터는 출력단자(OUT-A)를 통하여 전지팩(BP)의 입력단자(IN-AP)에 접속된다. PNP트랜지스터(131)의 베이스는 단자(TM-S)에 접속된다. 제어회로(132)는 PNP트랜지스터(131)의 베이스와 입력단자(IN-BS)사이에 설치된다. 충전장치(PS)의 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)를 통해서 전지팩(BP)의 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 전압검출회로(133)는 출력단자(OUT-A 및 OUT-B)사이에 설치된다. 전압검출회로(133)에 의해 검출된 전압은 신호추출회로(134)에 공급된다.
신호추출회로(134)는 수신된 전압에서 신호를 추출하여 추출된 신호를 제어회로(135)에 공급한다. 제어회로(135)는 수신된 신호에 대응하는 충전장치(PS)를 제어하기 위한 제어신호를 단자(136)에 출력한다.
전압검출회로(137)는 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 설치된다. 2차전지(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 2차전지(BT)의 캐소드는 스위치(138)를 통해서 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 충전장치(PS)와 전지팩(BP)이 통신하는 경우에, 충전장치(PS)는 전지팩(BP)의 2차전지(BT)의 충전을 정지하고 전압검출회로(137)의 기준전압을 변경한다. 충전장치(PS)에 있어서, 정전압회로는 선택된 기준전압에 대응하는 전압을 출력한다. 전압검출회로(133)는 신호를 검출하고 공급된 신호를 독출한다. 제어회로(132)는 레귤레이터가 동작하는지의 여부를 판단한다.
도 15는 본 발명의 제 3실시예에 따른 충전시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 레귤레이터(141)는 입력단자(IN-AS) 및 출력단자(OUT-A)사이에 설치된다. 제어신호는 단자(TM-P 및 TM-S)를 통하여 레귤레이터(141)에 공급된다. 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)를 통하여 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 전압검출회로(142)는 출력단자(OUT-A 및 OUT-B)사이에 설치된다. 전압검출회로(142)는 단자(143)를 통해서 검출된 전압을 출력한다.
4.2V검출회로(144) 및 2.5V검출회로(145)는 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 병렬로 설치된다. 2차전지(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 2차전지(BT)의 캐소드는 스위치(147)를 통해서 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 4.2V검출회로(144) 및 2.5V검출회로(145)에 의해 검출된 전압중 하나가 스위치(146)에 의해 선택된다. 선택된 전압이 단자(TM-P)에 공급된다. 스위치(146)의 전환동작에 의해, 도 16a에 나타낸 것 처럼 펄스신호가 발생된다. 도 16a에 나타낸 전압(E)은 충전시스템이 동작하는 최소전압이다. 펄스신호는 전지팩(BP)에서 충전장치(PS)로 공급된다. 충전장치(PS)는 도 16b에 나타낸 것 처럼 파형을 검출한다.
도 17은 본 발명의 제 4실시예에 따른 충전시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 17에 나타낸 구성에 있어서, 시스템의 모드를 수신된 신호에 대응하는 정전압모드와 정전류모드간에 전환한다. 레귤레이터(Reg)(151)는 충전장치(PS)의 입력단자(IN-AS)와 출력단자(OUT-A)사이에 설치된다. 충전장치(PS)의 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)를 통해서 전지팩(BP)의 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 전압검출회로(152)는 출력단자(OUT-A 및 OUT-B)사이에 설치된다. 레귤레이터(153)의 제 1입력단자는 입력단자(IN-AS)에 접속된다. 레귤레이터(153)의 제 2입력단자는 단자(TM-P 및 TM-S)를 통해서 스위치에 접속된다. 레귤레이터(153)의 출력단자는 차분검출회로(156)에 접속된다. 더욱이, 레귤레이터(153)의 출력단자는 저항(154)을 통해서 출력단자(OUT-B)에 접속된다.
차분검출회로(156)는 레귤레이터(151)의 출력신호와 레귤레이터(153)의 출력신호간의 차분을 검출한다. 검출된 차분은 신호발생회로(157)에 공급된다. 신호발생회로(157)는 차분에 대응하는 신호를 발생한다. 발생된 신호를 제어회로(158)에 공급한다. 제어회로(158)는 수신된 신호에 대응하는 충전장치(PS)를 제어한다.
전압검출회로(160 및 161)는 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 병렬로 설치된다. 전압검출회로(160)는 검출된 전압을 스위치(163)를 통해서 단자(TM-P)에 공급한다. 전압검출회로(161)는 검출된 전압을 스위치(163)를 통해서 단자(TM-P)에 공급한다. 스위치(163)는 제어회로(159)에 의해 제어된다. 2차전지팩(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 2차전지팩(BT)의 캐소드는 스위치(162)를 통해서 입력단자(IN-BP)에 접속된다.
전압검출회로(160 및 161)의 검출전압을 위한 스위치(163)의 전환동작에 의해 상기 펄스신호가 충전장치(PS)에 공급된다.
전압검출회로(152)에 의해 검출된 전압(E152)과 전압검출회로(160)에 의해 검출된 전압(E160)과 전압검출회로(161)에 의해 검출된 전압(E161)은 다음관계식을 갖는다.
E152 ≤ E160 ＞ E161
우선, 레귤레이터(151)는 전압검출회로(152)에 의해 제어된다. 레귤레이터(153)는 전압검출회로(160)에 의해 제어된다. 이 경우에, 차분검출회로(156)에 있어서, 다음 관계식을 만족한다.
E152 ＜ E160 또는 E152 ＝ E160
이후에, 스위치(163)의 전환동작이 실행된다. 레귤레이터(151)는 전압검출회로(152)에 의해 제어된다. 레귤레이터(153)는 전압검출회로(161)에 의해 제어된다. 이 경우에, 차분검출회로(156)에 있어서, 다음 관계식이 만족한다.
E152 ＞ E161
이러한 관계식이 만족되는 경우에, 충전장치(PS)는 제어된다.
다음으로, 도 18 및 19에 나타낸 플로우차트를 참조해서 도 17에 나타낸 제 4실시예에 따른 충전시스템의 동작알고리즘을 설명한다. 단계(S21)에 있어서는, 충전장치(PS)는 정전압으로 전지팩(BP)의 충전을 시작한다. 단계(S22)에 있어서는, 전지팩(BP)이 신호를 발생한다. 단계(S23)에 있어서는, 스위치(162)를 오프한다. 단계(S24)에 있어서는, 전압검출회로(160)에 의해 검출된 전압을 단자에 공급하고, 전압검출회로(161)에 의해 검출된 전압을 단자에 공급하는 단자를 전환하기 위해서 스위치(163)의 전환동작이 실행된다. 단계(S25)에 있어서는, 레귤레이터(153)는 전압검출회로(161)에 의해 제어된다.
단계(S26)에 있어서는, 차분검출회로(156)는 레귤레이터(151)에서 수신된 전압과 레귤레이터(153)에서 수신된 전압간의 차분전압을 검출한다. 단계(S27)에 있어서는, 검출된 전압이 소정치보다 큰지의 여부를 판단한다. 단계(S27)에서 판단된 결과가 예이면 단계(S28)로 진행된다. 단계(S27)에서 판단된 결과가 아니오이면 단계(S26)로 되돌아간다. 단계(S28)에 있어서는, 충전장치(PS)가 신호를 수신한다. 단계(S29)에 있어서는, 제어회로(159)가 동작한다.
단계(S30)에 있어서는, 전압검출회로(161)에 의해 검출된 전압을 전압검출회로(160)에 의해 검출된 전압을 공급하는 단자를 전환하기 위해서 스위치(163)의 전환동작이 실행된다.
단계(S31)에 있어서는, 레귤레이터(153)는 전압검출회로(160)에 의해 제어된다. 단계(S32)에 있어서는, 차분검출회로(156)는 레귤레이터(151)에서 수신된 전압과 레귤레이터(153)에서 수신된 전압간의 차분전압을 검출한다. 단계(S33)에 있어서는, 검출된 차분전압이 소정치보다 작은지의 여부를 판단한다. 단계(S33)에서 판단된 결과가 예이면 단계( S34)로 진행된다. 판단된 결과가 아니오이면 단계로(S32)로 되돌아간다. 단계(S34)에 있어서는, 스위치(162)가 온된다. 이후, 단계(S21)로 돌아간다.
도 20은 본 발명의 제 5실시예에 따른 충전시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 20에 있어서, 레귤레이터(171)가 충전장치(PS)의 입력단자(IN-AS)와 출력단자(OUT-A)사이에 설치된다. 제어신호를 스위치(172)를 통해서 레귤레이터(171)에 공급한다. 충전장치(PS)의 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)를 통해서 전지팩(BP)의 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 전압검출회로(173 및 178)가 입력단자(IN-AS 및 IN-BS)사이에 병렬로 설치된다. 전압검출회로(173)에 의해 검출된 전압은 스위치(172)의 제 1입력단자에 공급된다. 전압검출회로(178)에 검출된 전압이 전환회로(179)에 공급된다. 전환회로(179)는 수신된 전압에 대응하는 스위치(172)를 전환하는 전환신호를 발생한다. 발생된 전환신호에 대응해서 스위치(172)의 전환동작이 제어된다.
레귤레이터(174)의 제 1입력단자는 입력단자(IN-AS)에 접속된다. 레귤레이터의 제 2입력단자는 단자(TM-P 및 TM-S)를 통해서 스위치(181)에 접속된다. 레귤레이터(174)의 출력단자는 차분검출회로(176)에 접속된다. 더욱이, 레귤레이터(174)의 출력단자는 저항(175)를 통해서 출력단자(OUT-B)에 접속된다. 차분검출회로(176)는 레귤레이터(171)의 출력전압과 레귤레이터(174)의 출력전압의 차분전압을 검출한다. 검출된 차분전압은 전환회로(177)에 공급된다. 전환회로(177)는 공급된 차분전압에 대응하는 전환신호를 발생한다. 발생된 전환신호에 대응해서 스위치(172)의 전환동작이 제어된다.
전압검출회로(180 및 182)는 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 병렬로 설치된다. 전압검출회로(180 및 182)는 검출된 전압을 스위치(181) 및 단자(TM-P)를 통해서 충전장치(PS)에 공급한다. 스위치(181)는 제어회로(183)에 의해 제어된다. 2차전지(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 2차전지(BT)의 캐소드는 스위치(184)를 통해서 입력단자(IN-BP)에 접속된다.
제 5실시예에 따라서, 전압검출회로(178)에 의해 검출된 전압이 전환회로(179)에 공급된다. 스위치(172)의 전환동작이 수신된 전압에 대응해서 실행된다. 반면에, 전압검출회로(173)에 의해 검출된 전압은 도 20에 점선으로 나타낸 것 처럼 전환회로(179)에 공급된다. 이 경우에, 스위치(172)의 전환동작이 전압검출회로(173)에서 수신된 전압에 대응해서 실행된다. 더욱이, 스위치(172)의 전환동작은 전압검출회로(173)에 의해 검출된 전압과 전압검출전압회로(178)에 의해 검출된 전압에 대응해서 실행될 수 있다.
상기처럼, 도 20에 나타낸 제 5실시예에 따라서 스위치(172)의 전환동작은 제 4실시예(도 17 참조)에 따라서 실행되고, 제 2실시예(도 14 참조)와 제 3실시예(도 15 참조)에 기술된 동작이 실행될 수 있다.
도 21은 본 발명의 제 5실시예에 따른 충전시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다. 레귤레이터(191)는 충전장치(PS)의 입력단자(IN-AS) 및 출력단자(OUT-A)사이에 설치된다. 제어신호는 스위치(192)를 통해서 레귤레이터(191)에 공급된다. 충전장치(PS)의 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)를 통해서 전지팩(BP)의 입력단자(IN-BP)에 접속된다. 전압검출회로(193)는 출력단자(OUT-A 및 OUT-B)사이에 설치된다. 전압검출회로(193)에 의해 검출된 전압은 스위치(192)의 제 1입력단자에 공급된다. 더욱이, 스위치(192)의 전환동작은 전압검출회로(193)에 의해 검출된 전압에 대응해서 제어된다. 스위치(192)의 제 2입력단자는 단자(TM-P 및 TM-S)를 통해서 전압검출회로(194)에 접속된다. 전압검출회로(194)는 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 설치된다. 전압검출회로(194)에 의해 검출된 전압은 단자(TM-P)에 공급된다. 2차전지(BT)의 애노드는 입력단자(IN-AP)에 접속된다. 2차전지(BT)의 캐소드는 스위치(195)를 통해서 입력단자(IN-BP)에 접속된다.
전압검출회로(193)에 의해 검출된 전압(E193)과 전압검출회로(194)에 의해 검출된 전압(E194)이 다음 관계식을 만족하는 경우에
E193 ＞ E194
레귤레이터(191)의 출력전압이 전압검출회로(193)에 의해 검출된 전압(E193)이면, 전압검출회로(193)가 레귤레이터(191)를 제어하도록 스위치(192)의 전환동작을 실행한다. 레귤레이터(191)의 출력전압이 전압(E193)보다 작으면, 전압검출회로(194)가 레귤레이터(191)를 제어하도록 스위치(192)의 전환동작을 실행한다.
다음으로, 도 22에 나타낸 플로우차트를 참조하여 본 발명에 따른 충전시스템의 동작알고리즘을 설명한다. 단계(S41)에 있어서는, 전압검출회로(193)가 충전장치(PS)의 출력전압을 검출한다. 단계(S42)에 있어서는, 검출된 전압이 소정치전압 이하인지의 여부를 판단한다. 단계(S42)에서 판단된 결과가 예이면, 단계(S43)로 진행된다. 단계(S42)에서 판단된 결과가 아니오이면 단계(S41)로 되돌아간다. 단계(S43)에 있어서는, 스위치(192)의 전환동작이 실행된다. 단계(S44)에 있어서는 전압검출회로(194)가 레귤레이터(191)를 제어한다. 단계(S45)에 있어서는, 전압검출회로(193)가 전압을 검출한다. 단계(S46)에 있어서는, 검출된 전압(E194)이 전압검출회로(193)에 의해 검출된 전압(E193)보다 큰지의 여부를 판단한다. 단계(S46)에서 검출된 결과가 예이면, 단계(S47)로 진행된다. 단계(S46)에서 검출된 결과가 아니오이면, 단계(S45)로 돌아간다. 단계(S47)에 있어서, 스위치(192)의 전환동작이 실행된다. 단계(S48)에 있어서는, 전압검출회로(193)가 레귤레이터(191)를 제어한다. 이후, 단계(S41)로 돌아간다.
도 23은 본 발명의 제 6실시예에 따른 충전시스템의 구성을 나타내는 블록도이다. 저항(201)과 정전류회로(202) 및 정전압회로(203)는 충전전압(PS)의 입력단자(IN-AS) 및 출력단자(OUT-A)사이에 직렬로 설치된다. 저항(201)은 도 24에 나타낸 전압/전류 특성과 같은 a 및 b의 2종류의 전압 및 전류를 스위치(208)의 단자(a 및 b)로 출력된다. 정전류회로(202)는 스위치(208)에서 수신된 전류에 대응하여 제어된다. 정전압회로(203)는 단자(TM-P 및 TM-S)를 통해서 전압검출회로(209)에서 수신된 전압에 대응하여 제어된다. 충전장치(PS)의 입력단자(IN-BS)는 출력단자(OUT-B)에 접속된다. 전압검출회로(204 및 205)는 출력단자(OUT-A 및 OUT-B)사이에 병렬로 설치된다. 전압검출회로(206)는 단자(TM-S) 및 출력단자(OUT-B)사이에 설치된다.
전압검출회로(204 및 205)는 충전장치(PS)의 전압을 검출한다. 전압검출회로(204)에 의해 검출된 전압은 신호검출회로(207)에 공급된다. 전압검출회로(206)는 단자(TM-S) 및 출력단자(OUT-B)사이의 전압차를 검출한다. 검출된 전압차는 신호검출회로(207)에 공급된다. 신호검출회로(207)는 수신된 전압과 전압차에 대응해서 신호를 검출하고 검출된 신호에 대응해서 스위치(208)를 전환하는 제어신호를 발생한다. 전압검출회로(205)에 의해 검출된 전압은 신호검출회로(214)에 공급된다. 신호검출회로(214)는 수신된 전압에 대응하는 충전장치(PS)를 제어한다.
전압검출회로(209)는 전지팩(BP)의 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 설치된다. 부하(210) 및 스위치(211)는 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 직렬로 설치된다. 2차전지(BT)와 스위치(213)는 입력단자(IN-AP 및 IN-BP)사이에 직렬로 설치된다 신호발생회로(212)는 전압검출회로(209)에 의해 검출된 전압을 전환하여 스위치(211)의 온/오프 동작을 제어한다.
본 발명의 제 6실시예에 따라서, 전지팩(BP)의 부하를 가변함으로써, 신호를 충전장치(PS)에 공급한다.
다음으로, 도 25 및 26에 나타낸 플로우차트를 참조해서 본 발명의 제 6실시예에 따른 충전시스템의 동작알고리즘을 설명한다. 단계(S51)에 있어서는, 정전류회로(202) 및 정전압회로(203)를 동작한다. 단계(S52)에 있어서는, 전지팩(BP)이 신호를 출력한다. 단계(S53)에 있어서는 스위치(213)가 오프된다. 단계(S54)에 있어서는 전압검출회로(209)의 기준전압이 가변한다. 단계(S55)에 있어서는, 전압검출회로(206)는 정전압회로(203)를 제어하는 제어전압를 검출한다. 단계(S56)에 있어서는, 정전압회로(203)가 전압검출회로(209)에 의해 검출된 제어전압에 대응해서 제어되는지의 여부를 판단한다. 단계(S56)에서 판단된 결과가 예이면, 단계(S57)로 진행된다. 단계(S56)에서 판단된 결과가 아니오이면, 단계(S55)로 되돌아간다.
단계(S57)에 있어서는, 전압검출회로(204)가 전압을 검출한다. 단계(S58)에 있어서는, 검출된 전압이 기준전압인지의 여부를 판단한다. 단계(S58)에서 판단된 결과가 예이면, 단계(S59)로 진행된다. 단계(S58)에서 판단된 결과가 아니오이면, 단계(S57)로 되돌아간다. 단계(S59)에 있어서는, 저항(201)에서 출력된 2종류의 전류중에서 하나를 다른 형태로 전환하기 위해서 스위치(208)의 전환동작이 실행된다. 정전류회로(202)는 전류의 다른 형태에 대응해서 제어된다. 단계(S60)에 있어서는, 전지팩(BP)이 전류부하신호를 출력한다. 단계(S61)에 있어서는, 전압검출회로(205)가 충전장치(PS)의 전압변화를 검출한다. 단계(S62)에 있어서는, 신호검출회로(214)는 신호를 수신하여 수신된 신호에 대응하는 충전장치(PS)를 제어한다.
단계(S63)에 있어서는, 전압검출로(204)가 전압을 검출한다. 단계(S64)에 있어서는, 정전압회로(203)가 검출된 전압에 대응해서 제어되는지의 여부를 판단한다. 단계(S64)에서 판단된 결과가 예이면, 단계(S65)로 진행한다. 단계(S64)에서 판단된 결과가 아니오이면, 단계(S63)로 돌아간다. 단계(S65)에 있어서는, 전지팩(BP)의 전압검출회로(209)의 기준전압을 초기치로 복원한다. 단계(S66)에 있어서는, 전압검출회로(204)는 전압을 검출한다. 단계(S67)에 있어서는, 검출된 전압이 기준전압인지의 여부를 판단한다. 단계(S67)에서 판단된 결과가 예이면, 단계(S68)로 진행한다. 단계(S67)에서 판단된 결과가 아니오이면, 단계(S66)로 되돌아간다.
단계(S68)에 있어서는, 저항(201)에서 출력된 2종류의 전류형태중에서 하나를 다른 종류의 전류로 전환하기 위해서 스위치(208)의 전환동작이 실행된다. 정전류회로(202)는 다른 형태의 전류에 대응해서 제어된다. 즉, 단계(S68)에 있어서는 정전류회로(202)의 전류제어동작이 복원된다. 단계(S69)에 있어서는, 스위치(213)가 온된다. 이후에, 단계(S51)로 진행된다.
상기 각 실시예에 있어서, 제어신호는 부하장치의 2차전지(BT)에서 검출된 온도에 대응해서 발생된 충전장치와 부하장치(전지팩)에 공급된다. 선택적으로, 제어신호는 2차전지에서 검출된 온도이외의 다른 요인에 대응해서 발생될 수있다. 예를 들면, 충전/방전동작을 제어하는 제어신호는 전지팩(BP)에서 검출된 전지 전압/전류에 대응해서 발생될 수 있다.
상기 각 실시예에 있어서, 2차전지로서 리튬-이온 전지를 예를 들었다. 그러나, 본 발명은 다른 정전압으로 충전되는 다른 2차전지용 충전시스템에 적용될 수 있다.
온도범위는 사용하는 2차전지(BT)에 의거한다. 따라서, 적당한 온도는 사용하는 전지의 특성에 대응해서 설정되어야 한다. 예를 들면, 리튬-이온 전지인 경우에, 충전/방전 가능한 온도는 구성, 조성 및 상기 사용상태에 의거해서 가변될 수 있다.
본 발명의 적의의 실시예와 관련하여 기술되었지만, 목적하는 다양한 변경 및 수정은 그 기술에 숙련된 자에게 분명해질 것이고, 따라서, 본 발명의 진의와 범위 내에서 이러한 모든 변경 및 수정이 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면, 전지팩과 충전장치와의 신호의 송신과 전지팩의 기준전압을 동시에 송신할 수 있다. 이것에 의해, 전지팩과 충전장치를 접속하는 단자를 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 충전장치에 있어서,
    일정한 충전전압 또는 일정한 충전전류를 출력하는 회로부와,
    충전전압 또는 충전전류를 출력하는 제 1단자와,
    상기 회로부에 공급되는 제어전압과 거기에 대응하는 제어신호를 입력하는 제 2단자와,
    공통전압을 공급하는 제 3단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 충전전압과 상기 제어전압를 비교하는 비교수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  3. 2차전지장치에 있어서,
    충전전압 또는 충전전류를 입력하는 제 1단자와,
    충전전압과 기준전압으로 발생되는 제어전압과, 거기에 대응하는 제어신호를 입력하는 제 2단자와,
    공통전압을 공급하는 제 3단자와,
    충전전압 또는 충전전류를 입력하는 2차전지와,
    상기 제 3단자에 접속되고 충전전압 또는 충전전류의 공급을 중지하기 위한 전환수단과,
    충전 가능한 온도범위를 검출하는 온도검출수단을 포함하고,
    상기 온도검출수단이 제어전압에 대응하는 충전 가능한 온도범위를 초과하는 온도를 검출하는 경우에 제어신호가 발생되는 것을 특징으로 하는 2차전지장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    충전전류를 검출하는 전류검출수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2차전지장치.
  5. 충전장치와 거기에 접속된 2차전지장치를 갖는 충전시스템에 있어서,
    상기 충전장치와 상기 2차전지장치가 제 1신호선, 제 2신호선 및 제 3신호선으로 접속되고,
    상기 충전장치는 일정한 충전전압 또는 일정한 충전전류를 출력하는 회로부를 갖고,
    상기 2차전지장치는
    충전전압 또는 충전전류를 제 1신호선을 통해서 공급하는 2차전지와,
    상기 충전전압를 검출하고, 충전전압과 기준전압에 대응해서 발생되는 제어전압과 거기에 대응하는 제어신호를 제 2신호선을 통해서 상기 회로부에 공급하는 전압검출수단과,
    공통전압을 공급하는 제 3신호선에 접속된 충전전압 또는 충전전류의 공급을 중지하는 스위치수단과,
    충전 가능한 온도범위를 검출하는 온도검출수단을 갖고,
    상기 2차전지장치의 상기 온도검출수단이 충전 가능한 온도범위를 초과한 전압을 검출하는 경우에, 상기 스위치수단은 충전전압 또는 충전전류의 공급을 중지하고 기준전압을 변경하여 제어전압에 대응하는 제어신호를 발생하고,
    상기 충전장치는 제어전압에 대응하는 제어신호를 검출하고, 충전전압 또는 충전전류가 정지하는 것을 판단하고, 제어전압에 대응하는 상기 회로부를 제어하는 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 충전장치는 상기 충전전압과 상기 제어전압을 비교하는 비교수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 2차전지장치는 상기 충전전류를 검출하는 전류검출수단을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제어전압은 상기 충전전압, 상기 충전전류 및 상기 기준전압으로 발생된 것을 특징으로 하는 충전시스템.
  9. 2차전지가 접속된 충전장치의 충전방법에 있어서,
    상기 충전장치와 2차전지장치를 제 1신호선과 제 2신호선 및 제 3신호선으로 접속하고,
    상기 충전장치가 일정한 충전전압 또는 일정한 충전전류를 출력하는 단계와,
    상기 2차전지장치가 상기 충전전압 또는 충전전류를 제 1신호선을 통해서 공급하는 단계와,
    상기 2차전지장치가 상기 충전전압을 검출하고 상기 충전전압과 상기 기준전압에 대응해서 발생되는 제어전압과 거기에 대응하는 제어신호를 제 2신호선을 통해서 회로부에 공급하는 단계와,
    상기 2차전지장치가 공통전압을 공급하는 제 3신호선에 접속되는 충전전압 또는 충전전류의 공급을 중지하는 단계와,
    상기 2차전지장치가 층전 가능한 온도범위를 검출하는 단계와
    상기 2차전지장치의 온도가 충전 가능한 온도범위를 초과하는 전압을 초과하는 경우에 2차전지장치는 충전전압 또는 충전전류의 공급을 중지하고 기준전압을 변화하여 제어전압에 대응하는 제어신호를 발생하고,
    상기 충전장치는 제어전압에 대응하는 제어신호를 검출하고, 충전전압 또는 충전전류가 정지하는 것을 판단하고 제어전압에 대응하는 회로부를 제어하는 것을 특징으로 하는 충전방법.
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