KR20000070041A

KR20000070041A - 전원 감시용 집적회로장치

Info

Publication number: KR20000070041A
Application number: KR1019997006260A
Authority: KR
Inventors: 후지타히로유키; 이노우에고이치
Original assignee: 사토 게니치로; 로무 가부시키가이샤
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2000-11-25
Also published as: JP3916279B2; EP0998007A4; JPH10201119A; WO1998031087A1; US6225779B1; EP0998007A1; KR100479881B1; CA2278329A1

Abstract

전원 감시용 집적회로장치는 직렬로 접속된 복수의 리튬이온전지의 각 전압을 각각 검출하기 위해, 전지의 각 전압을 분압한 전압과 소정의 전압과 각각 비교하기 위한 복수의 비교기를 구비하고 있다.

각 비교기의 입력측에 각 전지로부터 전력을 저항을 거쳐서 각각 입력시키기 위한 단자와, 각 전지로부터 각 비교기에 전력을 각각 공급하기 위한 단자를 갖고 있다.

그리고, 각 비교기에 의한 검출결과에 기초해서 전지의 충전 또는 방전동작을 제어한다.

Description

전원 감시용 집적회로장치 {INTEGRATED CIRCUIT DEVICE FOR MONITORING POWER SUPPLY}

종래의 전원감시IC에 대해 도 3을 사용해서 설명한다.

도 3에 있어서, 72는 리튬이온전지(2),(3)와 전원감시IC(73)를 구비한 전원장치(이하 「전원팩」이라 한다)이다.

전지(2),(3)을 충전시키는 때에는 단자(11),(12)를 충전용전원(도시생략)에 접속하고, 전지팩(72)을 사용하는 때에는 단자(11),(12)에 부하(도시생략)를 접속한다.

통상의 사용상태에서는 리튬이온전지(2),(3)의 각 전압은 2.3V∼4.2V 이므로 예를들면, 전압이 4.3V 보다 높아지면 과충전이 되지 않도록 전원감시IC(73)로 충전을 금지시키고, 한편, 2.2V 보다 낮게 되면 과방전이 되지 않도록 방전을 금지시킨다.

다음에 종래의 전원감시IC(73)에 있어서, 과방전을 감시하는 부분에 대해 설명하고, 과충전을 감시하는 부분에 대해서는 생략한다.

도 3에 있어서도 과충전을 감시하는 부분은 표시되어 있지 않다.

리튬이온전지(2)와 (3)에서는 전지(2)가 고전위측에 있다.

전지(2)의 고전위측이 전지팩(72)의 플러스단자(11)에 접속되고, 한편, 전지(3)의 저전위측이 n채널형의 MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)(8)의 드레인에 접속된다.

MOSFET(8)의 소오스가 마이너스단자(12)에 접속된다.

MOSFET(8)의 게이트가 전원감시IC(73)의 단자(T1)에 접속되어 있고, 전원감시IC(73)에 의해 MOSFET(8)는 ON/OFF제어된다.

전지(2)의 고전위측이 보호저항(R5)을 거쳐서 전원감시IC(73)의 단자(U1)에 접속된다.

전지(2)와 (3)의 접속중심점은 보호저항(R6)을 거쳐서 단자(U2)에 접속된다.

전지(3)의 저전위측이 전원감시IC(73)의 단자(GND)에 접속된다.

방전시 및 충전시에는 전원감시IC(73)는 MOSFET(8)를 ON으로 하고, 전지(2),(3)는 단자(11),(12)에 접속된 전자기기 등에 전력을 공급한다.

한편, 충전시에는 직류전원 등으로부터 단자(11), (12)에 직류전압이 인가되므로서 전지(2), (3)이 충전된다.

보호저항(R5), (R6)은 저항치가 1㏀ 정도의 저항으로서 잡음이 전원감시IC(73)의 내부에 들어가서 전원감시IC(73)를 정전 파괴하는 것을 방지하기 위해 설치되어 있다.

또, 단자(U1),(U2)가 단자(GND)와 단락해도 보호저항(R5),(R6)에 의해 전지(2),(3)가 단락하지 않기 때문에 전지(2),(3)가 파괴되지 않는 효과도 있다.

단자(U1),(U2)의 사이에 저항(R1),(R2)이 직렬로 접속된다.

저항(R1)과 (R2)의 접속중심점의 전압이 비교기(4)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

비교기(4)의 반전입력단자(－)에 단자(U2)의 전압보다도 비교전압 (V1) 만큼 높은 전압이 입력된다.

단자(U1)로부터 비교기(4)에 전력이 공급된다.

이에 의해 비교기(4)에서 전지(2)의 전압이 소정의 과방전 전압과 비교된다.

과방전 전압은 예를들면, 2.2V이다.

전지(2)의 전압이 과방전 전압보다 낮으면 비교기(4)의 출력은 로레벨(low level)이 되고, 한편, 과방전 전압보다 높으면 하이레벨(high level)이 된다.

단자(U2)와 단자(GND)의 사이에 저항(R3),(R4)이 직렬로 접속된다.

저항(R3)과 (R4)의 접속중심점의 전압이 비교기(5)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

단자(GND)는 접지되고, 접지레벨로 된다.

비교기(5)의 반전입력단자(－)에는 접지레벨보다도 비교전압(V2)만큼 높은 전압이 입력된다.

저항(R1)과 (R3)의 저항치가 동등하고, 저항(R2)과 (R4)의 저항치가 동등하다.

비교전압(V1)과 (V2)가 동등하다.

이에 의해 전지(2),(3)가 동일한 과방전 전압의 조건으로 감시된다.

비교기(4),(5)의 출력이 AND(AND)회로(6)에 입력된다.

이에 의해 전지(2),(3)의 어느것이나 과방전 전압보다도 높은 경우, AND회로(6)의 출력이 하이레벨로 된다.

한편, 전지(2),(3)의 적어도 1개가 과방전 전압보다 낮은 경우 AND회로(6)의 출력이 로레벨로 된다.

이에 의해 전지(2),(3)의 어느것이나 과방전 전압보다 높은 경우 AND회로(6)는 하이레벨의 방전허가신호(SD)를 출력시킨다.

방전허가신호(SD)가 방전제어회로(7)에 입력된다.

방전허가신호(SD)가 방전제어회로(7)에 입력되고 있는 때에 방전제어회로(7)는 단자(T1)에 접속되어 있는 MOSFET(8)의 게이트에 신호를 인가해서 MOSFET(8)를 ON으로 한다.

한편, 방전허가신호(SD)가 입력되지 않는 때에 방전제어회로(7)는 MOSFET(8)를 OFF로 한다.

이에 의해 전지(2),(3)은 부하로부터 차단되고, 방전이 정지되기 때문에 과방전 상태가 되지 않는다.

그러나 상기한 종래의 전원감시IC(73)에서는 보호저항(R5),(R6)이나 배선저항 등의 외부임피던스와 그들에 흐르는 전류에 의해 전압강하가 일어나고, 전지(2),(3)의 전압검출에 어긋남이 생기고 있었다.

이 때문에 전원감시IC(73)에 흘러드는 전류의 불균형 및 외부임피던스의 불균형에 의해 검출의 정밀도가 저하한다고 하는 문제가 있었다.

비교기(5)에 착안해서 말하면 저항(R6)을 통해서 비교기(5)에 전력이 공급되기 때문에 그 전력공급에 의한 변화도 분압점에 나타나지만 전력공급에 수반하는 분압점의 전압의 어긋남을 시정하는 것이 어렵다.

지금 전원감시IC(73)에 있어서, 50mV 정도의 정밀도로 과방전 전압을 검출하고 있는 경우, 비교기(5)의 동작전류로서 저항(R6)을 통해서 단자(U2)에 흐르는 전류가 수십㎂이므로 저항(R6)이 1㏀이면 수십mV의 전압강하가 발생한다.

보호저항이나 배선저항이나 동작전류 등의 불균일에 의해 검출정밀도에 이 전압정도의 불균일이 있으므로 검출의 정밀도가 저하한다.

더욱이, 상단의 저항(R1),(R2)를 통해서 흐르는 전류가 저항(R3),(R4)에도 흐르는 것에 의해서도 상기한 분압점의 전압이 본래의 값으로부터 어긋난다.

또, 납땜불량이나 충격 등의 사고로 인해 단자(U2)에서 저항(R6)과의 접속이 해제된 경우 저항(R1)∼(R4)가 단순히 직렬로 접속된 상태로 되기 때문에 전지(2),(3)의 평균전압을 비교기(4),(5)에서 각각 전지(2),(3)의 전압으로 오판단한다.

예를들면, 전지(2),(3)의 한쪽이 과방전 전압의 2.2V이며, 다른쪽이 3.4V인 경우 단자(U2)가 해제되는 때에 비교기(4),(5)는 양자 모두 평균전압(2.2＋3.4)/2＝2.8V를 각 전지(2),(3)의 전압으로서 과방전 전압의 2.2V와 비교하므로 방전허가신호(SD)가 AND회로(6)로부터 출력되어 방전을 계속하고, 과방전 상태로 된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 리튬이온전지 등이 과방전이나 과충전 등의 상태가 되는 것을 방지하기 위해 사용되는 전원 감시용 집적회로장치(이하「전원감시IC」라 한다)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 관한 전원감시IC의 블록도

도 2는 본 발명의 제2실시형태에 관한 전원감시IC의 블록도

도 3은 종래의 전원감시IC를 사용한 전지팩의 블록도

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1. 전원감시IC, 2, 3. 전지

4, 5. 비교기, 6. AND회로

7. 방전제어회로, 8. MOSFET

11. 플러스단자, 12. 마이너스단자

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 전압검출의 정밀도를 향상시킴과 동시에 단자(U2)와 같은 중간단자가 해제된 경우에도 오판단하지 않는 전원감시IC를 제공하므로서 리튬이온전지 등의 안전을 확보하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 전원감시IC는 직렬로 접속된 복수의 전지의 각 전압을 검출하여 상기한 전지의 충전 또는 방전동작을 제어하는 것으로서, 상기한 각 전지의 전압을 입력시키기 위해 각 전지에 대응해서 한쌍씩 설치한 복수쌍의 입력단자와, 상기한 입력단자를 통하여 입력된 각 전지의 전압을 분압하는 복수의 분압수단과, 상기한 분압수단의 출력전압을 소정전압과 비교하는 복수의 비교기와, 상기한 비교기를 동작시키기 위해 각 전지의 고전압측으로부터 저항을 거쳐서 부여되는 전력을 입력시키는 복수의 전력입력단자와, 상기한 복수의 비교기에 접속되어 있어서 전지의 전압의 적어도 하나가 소정의 전압을 초과하면 충전 또는 방전동작을 정지시키는 정지신호를 발생하는 제어수단과, 상기한 제어수단에 접속된 정지신호출력용의 출력단자로 이루어져 있다.

이와 같은 구성에 의하면 전원감시IC에 전지를 접속해서 전지의 전압을 감시하는 때에, 납땜불량 등 때문에 전지의 접속중심점에 연결되는 단자의 접속이 벗겨진 경우에도 전원감시IC에는 전지마다에 전압을 입력시키는 단자가 별개로 설치되어 있기 때문에, 상기한 종래의 전원감시IC와 같이 오판단 하는 일이 없어지기 때문에 전지의 안전을 확보할 수가 있다.

각 전지의 접속중심점의 각각에 비교수단에 전압을 입력시키기 위한 단자와 전력을 공급하기 위한 단자를 별도로 설치하고 있기 때문에 그 만큼 전압을 입력시키는 단자에 흐르는 전류를 작게 할 수가 있다.

그 때문에 전압강하를 작게할 수가 있고, 검출의 정밀도를 향상시킬수가 있다.

또, 이 전압입력용의 단자를 고임피던스로 하면 그 단자에 흐르는 전류를 대단히 작게할 수가 있으므로 외부임피던스에 의한 전압강하가 작게 된다.

그 때문에 외부임피던스나 전류의 불균일 등이 문제가 되지 않기 때문에 전압검출의 정밀도가 향상된다.

<제1의 실시형태>

본 발명의 제1의 실시형태에 대해 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 전지(2),(3)의 과방전의 감시를 행하는 전원감시IC(1)를 사용한 전지팩(10)의 블록도이다.

상기한 종래의 전원감시IC(73)(도 3참조)를 사용한 전지팩(72)과 동일 부분에 대해서는 동일부호를 사용해서 그 설명을 생략한다.

전원감시IC(1)에 전력공급단자(UC1)와 전압검출단자(U1)가 별도로 설치되어 있다.

전력공급단자(UC1)는 보호저항(R7)을 거쳐서 리튬이온전지(2)의 고전위측에 접속된다.

전지(2)의 고전위측에 플러스단자(11)가 접속된다.

중간단자에 대해서도 같은 모양으로 전력공급단자(UC2)와 전압검출단자(U2)가 별도로 설치되어 있다.

전력공급단자(UC2)는 보호저항(R9)을 거쳐서 리튬이온전지(2),(3)의 접속중심점에 접속된다.

전압검출단자(U2)는 보호저항(R10)을 거쳐서 리튬이온전지(2),(3)의 접속중심점에 접속된다.

단, 중간단자는 단자(UC2),(U2)와 같이 전지(2),(3)의 접속중심점에 접속하기 위한 단자를 말한다.

전지(2),(3)의 저전위측이 MOSFET(8)의 드레인에 접속됨과 동시에, 전원감시IC(1)의 단자(GND)에 접속된다.

단자(GND)는 접지되고, 접지레벨로 된다.

MOSFET(8)의 소오스가 마이너스단자(12)에 접속된다.

보호저항(R7)∼(R10)은 예를들면, 1㏀정도이다.

단자(U1),(UC2)의 사이에 저항(R1)과 (R2)가 직렬로 접속된다.

예를들면, 저항(R1)은 3㏁이며, 저항(R2)은 1㏁이다.

저항(R1)과 (R2)의 접속중심점의 전압이 비교기(4)의 비반전단자(＋)에 입력된다.

비교기(4)의 반전입력단자(－)에 단자(UC2)의 전압보다도 비교전압(V1) 만큼 높은 전압이 입력된다.

단자(UC1)로부터 비교기(4)에 전력이 공급된다.

비교기(4)는 전지(2)의 전압과 반전단자(－)에 인가되는 소정의 과방전 전압을 비교한다.

이에 의해 전지(2)의 전압이 과방전 전압보다 낮은 때에는 비교기(4)의 출력이 로레벨이 되고, 한편, 과방전 전압보다 높은 때에는 하이레벨이 된다.

또한, 전력공급단자(UC1)로부터 비교기(4)에 흘러들어가는 전류는 수십㎂이다.

전압검출단자(U1)로부터 저항(R1),(R2)으로 흘러들어가는 전류는 임피던스가 높기 때문에 작게되어 수 ㎂가 된다.

그 때문에 저항(R8),(R10)의 저항치가 1㏀이면 저항(R8),(R10)에서의 전압강하는 1mV 정도가 되기 때문에 전압검출단자(U1),(U2)측에서는 배선저항 등을 고려해도 외부임피던스에 의한 전압강하를 작게 억제할 수가 있다.

전압검출의 정밀도를 저하시키는 비교기의 영향 등이 제거되기 때문에 전압검출의 정밀도가 향상된다.

단자(U2)와 GND의 사이에 저항(R3)과 (R4)가 직렬로 접속된다.

비교기(5)의 반전입력단자(－)에는 접지레벨보다도 비교전압(V2) 만큼 높은 전압이 입력된다.

저항(R1)과 (R3)의 저항치가 동등하고, 저항(R2)와 저항(R4)의 저항치가 동등하다.

또한, 비교전압 V1과 V2의 전압이 동등하다.

이에 의해 전지(2),(3)은 각각 동일한 과방전 전압의 조건으로 감시된다.

그리고, 비교기(4),(5)의 출력이 AND회로(6)에 입력된다.

이에 의해 전지(2),(3)의 양쪽 모두 과방전 전압보다 높은 때에는 하이레벨의 방전허가신호(SD)가 AND회로(6)로부터 출력된다.

방전허가신호(SD)가 방전제어회로(7)에 입력되므로서 방전제어회로(7)는 단자(T1)에 접속된 MOSFET(8)의 게이트에 전압을 인가해서 MOSFET(8)를 ON으로 한다.

또, 전지(2),(3)의 적어도 1개가 과방전 전압보다 낮게 되면 방전제어회로(7)는 MOSFET(8)를 OFF로 한다.

이와 같이 전력공급단자(UC1),(UC2)와 전압검출단자(U1),(U2)가 별도로 설치되므로서 전압검출단자(U1),(U2)에 전류가 거의 흐르지 않도록 할 수가 있다.

그 때문에 보호저항(R8),(R10)이나 배선저항 등의 외부임피던스의 전압강하에 의한 검출전력의 어긋남을 억제할 수가 있기 때문에 전압검출의 정밀도가 향상된다.

또, 예를들면, 중간단자(U2)에 연결되는 저항(R10)이 납땜불량 등 때문에 벗어남이 생긴 경우 비교기(5)의 비반전단자(＋)에는 접지레벨이 입력되기 때문에 비교기(5)에서는 전지(3)의 전압이 마치 0V 인 것과 같은 상태가 되고, 비교기(5)의 출력이 로레벨이 된다.

그 때문에 AND회로(6)로부터 방전허가신호(SD)가 출력되지 않게 된다.

이에 의해 MOSFET(8)가 OFF로 되기 때문에 전지(2),(3)의 방전이 금지된다.

또, 비교기(4)에서의 비교결과에 영향을 미치지 않는다.

같은 모양으로 전력공급단자(UC2)에 대해 저항(R9)이 벗어난 경우에도 비교기(5)에 전력이 공급되지 않기 때문에 비교기(5)가 동작하지 않게 되고, AND회로(6)로부터 방전허가신호(SD)가 출력되지 않는다.

그 때문에 MOSFET(8)이 OFF로 되고, 방전이 금지된다.

이에 의해 중간단자(UC2),(U2)에 연결되는 접속이 벗어난 경우에도 오판단 하는 일 없이 전지(2),(3)가 과방전 상태가 되어서 특성이 열화하는 것을 방지할 수가 있다.

이와 같이 안전이 확보된다.

또, 단자(UC1),(U1)만을 동일의 단자로 해서 그 단자와 단자(UC2)의 사이에 저항(R1),(R2)이 직렬로 접속되고, 또한, 그 단자로부터 비교기(4)에 전력을 공급하도록 해도 된다.

이때, 중간단자(UC2),(U2)의 접속이 벗어나도 상술한 바와 같이 MOSFET(8)가 OFF로 된다.

또한, MOSFET(8)는 다른 스위칭소자를 사용해도 된다.

또, 과방전 전압도 2.2V에 한정되지 않고, 다른 전압으로도 설정가능하다.

<제2의 실시형태>

본 발명의 제2의 실시형태에 대해서 도 2를 참조해서 설명한다.

도 2는 과방전 및 과충전을 감시하는 전원감시IC(80)를 사용한 전지팩(70)의 블록도이다.

전원감시IC(80)은 4개의 리튬이온전지(21)∼(24)를 각각 과방전 및 과충전이 되지 않도록 감시한다.

고전위측으로부터 순번으로 전지(21)∼(24)가 직렬로 접속된다.

전지(21)의 고전위측이 전지팩(70)의 플러스단자(60)에 접속되고, 전지(24)의 저전위측이 방전제어용의 n채널형의 MOSFET(55)의 드레인에 접속된다.

MOSFET(55)의 소오스가 충전제어용의 n채널형의 MOSFET(56)의 드레인에 접속되고, MOSFET(55)의 게이트가 전원감시IC(80)의 단자(T1)에 접속된다.

MOSFET(56)의 소오스가 마이너스단자(61)에 접속되고, 게이트가 전원감시IC(80)의 단자(T2)에 접속된다.

또한, MOSFET(55),(56)은 후술하는 바와 같이 전원감시IC(80)에 의해 ON/OFF제어된다.

그리고, 방전에 의해 단자(60),(61)에 접속된 퍼스널컴퓨터(71)에 전력이 공급된다.

전력공급단자(UC1)가 보호저항(R40)을 거쳐서 전지(21)의 고전위측에 접속된다.

또, 전압검출단자(U1)가 보호저항(R41)을 거쳐서 전지(21)의 고전위측에 접속된다.

중간단자에 대해서도 전력공급단자(UC2)가 보호저항(R42)을 거쳐서 전지(21)과 (22)의 접속중심점에 접속된다.

전압검출단자(U2)가 보호저항(R43)을 거쳐서 전지(21)과 (22)의 접속중심점에 접속된다.

전력공급단자(UC3)가 보호저항(R44)을 거쳐서 전지(22)와 (23)의 접속중심점에 접속된다.

전압검출단자(U3)가 보호저항(R45)을 거쳐서 각각 전지(22)와 (23)의 접속중심점에 접속된다.

전력공급단자(UC4)가 보호저항(R46)을 거쳐서 전지(23)와 (24)의 접속중심점에 접속된다.

전압검출단자(U4)가 보호저항(R47)을 거쳐서 각각 전지(23)와 (24)의 접속중심점에 접속된다.

또한, 보호저항(R40)∼(R47)의 각 저항치는 예를들면, 1㏀이다.

전력공급단자(UC1)∼(UC4)는 각각 비교기(30)∼(33) 및 비교기(40)∼(43)에 전력을 공급한다.

단자(U1)과 (U2)의 사이에 저항(R20)과 (R21)이 직렬로 접속된다.

저항(R20)과 (R21)의 접속중심점의 전압이 비교기(30)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

비교기(30)의 반전입력단자(－)에 전력공급단자(UC2)의 전압보다도 비교전압(Va)만큼 높은 전압이 입력된다.

같은 모양으로 전압검출단자(U2)와 전력공급단자(UC3)의 사이에 저항(R22)와 (R23)이 직렬로 접속된다.

저항(R22)과 (R23)의 접속중심점의 전압이 비교기(31)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

비교기(31)의 반전입력단자(－)에 전력공급단자(UC3)의 전압보다도 비교전압(Vb)만큼 높은 전압이 입력된다.

단자(U3)과 (U4)의 사이에 저항(R24)과 (R25)이 직렬로 접속된다.

저항(R24)과 (R25)의 접속중심점의 전압이 비교기(32)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

비교기(32)의 반전입력단자(－)에 전력공급단자(UC4)의 전압보다도 비교전압(Vc) 만큼 높은 전압이 입력된다.

같은 모양으로 단자(U4)와 GND 사이에 저항(R26)과 (R27)이 직렬로 접속된다.

저항(R26)과 (R27)의 접속중심점의 전압이 비교기(33)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

단자 GND는 접지되고, 접지레벨이 된다.

비교기(33)의 반전입력단자(－)에 접지레벨보다도 비교전압(Vd) 만큼 높은 전압이 입력된다.

저항(R20),(R22),(R24) 및 (R26)의 저항치는 동등하고, 예를들면, 1㏁이다.

비교전압(Va)∼(Vd)의 전압치는 동등하고 비교기(30)∼(33)에서 각각 전지(21)∼(24)의 전압과 과방전 전압이 비교된다.

과방전 전압은 예를들면, 2.2V이다.

비교기(30)∼(33)의 출력이 AND회로(50)에 입력된다.

이에 의해 전지(21)∼(24)의 어느것이나 과방전 전압보다 높은 때 AND회로(50)는 방전허가신호(SD)를 출력시킨다.

AND회로(50)의 출력이 방전제어회로(51)로 입력된다.

방전허가신호(SD)가 방전제어회로(51)에 입력되면 과방전제어회로(51)는 단자(T1)에 접속된 MOSFET(55)의 게이트에 전압을 인가하고, MOSFET(55)를 ON으로 한다.

한편, 전지(21)∼(24)의 적어도 1개의 전압이 과방전 전압보다 낮게 되면 AND회로(50)로부터 방전허가신호(SD)가 출력되지 않게 되고, 방전제어회로(51)는 MOSFET(55)를 OFF로 한다.

이에 의해 방전시에 전원감시IC(80)에 의해 전지(21)∼(24)가 과방전 상태가 되지 않도록 감시된다.

또한, 전원감시IC(80)는 충전시에 전지(21)∼(24)가 과충전 상태가 되지 않도록 감시를 행한다.

단자(U1)과 (UC) 사이에 저항(R30),(R31)이 직렬로 접속된다.

저항(R30)과 (R31)의 접속중심점의 전압이 비교기(40)의 비반전입력단자(＋)에 입력되고, 반전입력단자(－)에 단자(UC2) 보다도 비교전압(Ve) 만큼 높은 전압이 입력된다.

이에 의해 전지(21)의 전압이 소정의 과충전 전압보다 높은 때에 비교기(40)의 출력은 하이레벨이 되고, 한편, 낮은 때에 로레벨이 된다.

과충전 전압은 예를들면, 4.3V이다.

같은 모양으로 단자(U2)와 (UC3)의 사이에 저항(R32)과 (R33)이 직렬로 접속되고, 저항(R32)과 (R33)의 접속중심점의 전압이 비교기(41)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

비교기(41)의 반전입력단자(－)에는 단자(UC3)의 전압보다도 비교전압(Vf) 만큼 높은 전압이 입력된다.

같은 모양으로 단자(U3)와 (UC4) 사이에 저항(R34)과 (R35)가 직렬로 접속되고, 저항(R34)과 (R35)의 접속중심점의 전압이 비교기(42)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

비교기(42)의 반전입력단자(－)에는 단자(UC4)의 전압보다 비교전압(Vg) 만큼 높은 전압이 입력된다.

같은 모양으로 단자(U4)와 GND 사이에 저항(R36)과 (R37)이 직렬로 접속되고, 저항(R36)과 (R37)의 접속중심점의 전압이 비교기(43)의 비반전입력단자(＋)에 입력된다.

비교기(43)의 반전입력단자(－)에는 접지레벨 보다도 비교전압(Vh) 만큼 높은 전압이 입력된다.

비교기(40)∼(43)의 출력이 OR회로(52)에 입력된다.

이에 의해 전지(21)∼(24)의 적어도 1개의 전압이 과충전 전압보다 높게 되면 OR회로(52)의 출력이 하이레벨이 된다.

한편, 전지(21)∼(24)의 각 전압의 모두가 과충전 전압보다 낮은 때 로레벨로 된다.

이와 같이 OR회로(52)로부터 충전금지신호(SC)가 출력된다.

OR회로(52)의 출력이 충전 제어회로(53)에 입력된다.

충전 제어회로(53)는 하이레벨의 충전금지신호(SC)가 입력되지 않는 경우, 단자(T2)에 접속된 MOSFET(56)의 게이트에 전압을 인가해서 MOSFET(56)를 ON으로 한다.

한편, 로레벨의 충전금지신호(SC)가 입력된 경우, MOSFET(56)를 OFF로 한다.

이에 의해 단자(60),(61)로부터 전지(21)∼(24)에 충전을 행하는 때에 전지(21)∼(24)의 각 전압이 과충전 전압보다 높게 되지 않았는가 어떤가가 감시되고, 1개라도 전지(21)∼(24)의 전압이 과충전 전압보다 높게 되면 MOSFET(56)를 OFF로 하므로서 충전이 금지된다.

본 실시형태의 전원감시IC(80)를 사용하므로서 4개의 직렬로 접속된 리튬이온전지(21)∼(24)가 과방전이나 과충전이 되지 않도록 감시된다.

저항(R20)∼(R27)에 의해 고임피던스로 되어 있기 때문에 전압검출단자(U1)∼(U4)에는 전류가 거의 흐르지 않는다.

이 때문에 보호저항(R41),(R43),(R45),(R47)이나 배선저항 등의 전압강하가 작게 되므로 검출정밀도의 저하가 억제된다.

또, 상기한 제1의 실시형태와 같은 이유에 의해 중간단자(U2)∼(U4), (UC2)∼(UC4)가 납땜불량 등 때문에 벗어난 경우에도 오판단 하는 일 없이 전원감시IC(80)는 MOSFET(55)를 OFF로 해서 전지(21)∼(24)가 과방전 상태가 되는 것을 방지한다.

같은 모양으로 과충전 전압을 검출하는 비교기(40)∼(43)에서도 오판단하지 않게 된다.

리튬이온전지(21)∼(24)에 과전류가 흘러도 발화하는 등의 위험이 있기 때문에 과전류를 방지하는 기능을 전원감시IC(80)에 구비하도록 해도 된다.

예를들면, MOSFET(55) 등의 ON저항을 이용해서 전류를 전압으로 변환해서 그 전압을 검출하여 과전류의 경우에는 MOSFET(55)를 OFF로 한다.

전원감시IC(80)는 도 2에 나타내는 바와 같이 전지(21)∼(24)마다에 동일종류의 회로구성으로 되어 있기 때문에 감시하는 전지수를 2, 3…로 임의로 설정할 수가 있다.

예를들면, 2개 또는 3개의 전지를 감시하는 전원감시IC는 휴대전화나 휴대비디오 촬영장치 등에 사용할 수 있다.

3개 또는 4개의 전지를 감시하는 전원감시IC는 도 2에 나타내는 바와 같이 퍼스널컴퓨터(71) 등에 사용된다.

당연히 본 실시형태의 전지팩(70)은 퍼스널컴퓨터(71)만이 아니고 다른 기기에도 사용가능하다.

또, MOSFET(55),(56)의 삽입위치는 OFF로 하면 전지(21)∼(24)의 방전, 충전이 행해지지 않는 위치라면 어디라도 상관없다.

단자(UC1)과 (U1)은 전술한 바와 같이 동일한 단자로 해도 된다.

이상과 같이 본 발명은 2차전지의 전압상태를 고정밀도로 감시해서 과방전이나 과충전을 회피할 수 있기 때문에 과방전이나 과충전의 상태가 되면 발화하는 등의 위험성이 있는 리튬이온전지를 사용한 전지팩에 극히 적합하다.

Claims

직렬로 접속된 복수의 전지의 각 전압을 검출하여 상기 전지의 충전 또는 방전동작을 제어하는 전원감시 집적회로로서,

상기 각 전지의 전압을 입력시키기 위해 각 전지에 대응하여 한쌍씩 설치한 복수쌍의 입력단자와,

상기 입력단자를 통하여 입력된 각 전지의 전압을 분압하는 복수의 분압수단과,

상기 분압수단의 출력전압을 소정전압과 비교하는 복수의 비교기와,

상기 비교기를 동작시키기 위해 각 전지의 고전압측으로부터 저항을 거쳐서 부여되는 전력을 입력시키는 복수의 전력입력단자와,

상기 복수의 비교기에 접속되어 있어서, 상기 전지의 전압의 적어도 하나가 소정의 전압을 초과하면 충전 또는 방전동작을 정지시키는 정지신호를 발생시키는 제어수단과,

상기 제어수단에 접속된 정지신호출력용의 출력단자로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 전원 감시용 집적회로장치.
제1항에 있어서,

상기 전지가 리튬이온전지인 것을 특징으로 하는 전원 감시용 집적회로장치.
제1항에 있어서,

상기 비교기는 각 전지에 대응해서 2개씩 설치되며, 그 한쪽이 과방전 검출용이고, 다른쪽이 과충전 검출용이며, 그들의 비교기준전압치가 다른 것을 특징으로 하는 전원 감시용 집적회로장치.
제3항에 있어서,

상기 분압수단도 각 전지에 대응해서 2개씩 설치되고, 그 한쪽이 과방전 검출용 비교기에 접속되고, 다른쪽이 과충전 검출용 비교기에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원 감시용 집적회로장치.
제3항에 있어서,

입력단자의 각 쌍이 대응하는 2개의 비교기에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전원 감시용 집적회로장치.
제3항에 있어서,

상기 제어수단이 모든 과방전 검출용 비교기에 관계하는 과방전제어수단과, 모든 과충전 검출용 비교기에 관계하는 과충전 제어수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전원 감시용 집적회로장치.