KR20020068295A

KR20020068295A - 충방전 제어기

Info

Publication number: KR20020068295A
Application number: KR1020020008981A
Authority: KR
Inventors: 마시코다케시
Original assignee: 세이코 인스트루먼트 가부시키가이샤
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2002-08-27
Also published as: CN1372364A; JP3848574B2; CN1302595C; TW552760B; US20020113574A1; JP2002325364A; US6624614B2; KR100886041B1

Abstract

본 발명은 과방전 보호 상태가 유지되면서 충전 전류의 검출을 수행할 수 있고, 과충전 보호 상태가 유지되면서 방전 전류의 검출을 수행할 수 있는 재충전 가능한 전원 장치를 제공한다. 충전 전류의 검출을 위해, 스위칭 회로의 충전 스위치의 저항 성분에 걸쳐 전개되는 전압이 이용된다. 또한, 방전 전류의 검출을 위해, 스위칭 회로의 방전 스위치의 저항 성분에 걸쳐 전개되는 전압이 이용된다. 그 결과, 과방전 보호 상태에서 과충전 전류의 검출을 수행할 수 있고 과충전 보호 상태에서 과방전 전류의 검출을 수행할 수 있다.

Description

충방전 제어기{CHARGE AND DISCHARGE CONTROLLER}

본 발명은 스위칭 회로의 ON/OFF에 기초하여 2차 전지의 충방전을 제어할 수 있는 재충전 가능한 전원 장치에 관한 것이다.

종래의 2차 전지를 포함하는 충전 전원 장치에 대해, 도 2의 블록도에 도시된 바와 같이 충방전 제어 회로가 알려져있다.

예들 들면, 이와 같은 구성은 "재충전 가능한 파워 유닛"의 명칭으로 일본특허출원 공개 제4-75430호에 개시되어 있다. 즉, 2차 전지(101)가 외부 단자(-Vo)와 외부 단자(+Vo) 사이에 스위칭 회로(103)를 통하여 접속되어 있다. 또한, 충방전 제어 회로(110)가 2차 전지(101)와 병렬로 접속되어 있다. 이 충방전 제어 회로(110)는 2차 전지(101)의 전압을 검출하는 기능이 있다.

2차 전지(101)가 과충전 상태인 경우(밧데리의 전압이 소정 전압값 이상인 상태를 의미하고, 이후, 적용 가능할 경우, 이 상태를 "과충전 보호 상태"라고 함), 스위칭 회로(103)의 충전 스위치(112)를 OFF 하도록 충방전 제어 회로(110)로부터 신호가 출력된다.

한편, 2차 전지(101)가 과방전 상태인 경우(밧데리의 전압이 소정 전압값 이하인 상태를 의미하고, 이후, 적용 가능할 경우, 이 상태를 "과방전 보호 상태"라고 함), 스위칭 회로(103)의 방전 스위치(111)를 OFF 하도록 충방전 제어 회로(110)로부터 신호가 출력된다. 또한, 충전 전류와 방전 전류는, 충전 전류 또는 방전 전류가 저항 성분을 갖는 스위칭 회로(103)를 통하게 되도록 제한되고, 이것에 의해 외부 단자((-Vo)의 발생 전압은, 이 전압이 소정값에 도달하여 스위칭 회로(103)를 OFF 하는 것을 검출하도록 감시되고 있다.

즉, 과충전 전류가 흐르게 되는 경우, 충전 동작이 정지(과충전 전류 제어)되고 과방전 전류가 흐르게 되는 경우, 방전 동작이 정지(과방전 전류 제어)된다. 이후, 이들 상태를 적용 가능할 경우, 각기 "과충전 전류 보호 상태"와 "과방전 전류 보호 상태"라고 한다.

충방전 제어 회로는 전술한 바와 같은 이들 상태로부터 밧데리를 보호하도록동작한다.

도 2에 종래예로서 도시된 충방전 제어 회로의 경우에는, 과방전 보호 상태가 유지되면서 충전전류의 보호를 수행할 수 없고, 과충전 보호 상태가 유지되면서 과방전 전류의 보호를 수행할 수 없다는 문제가 있다.

이제, 과방전 보호 상태에서의 충전 전류의 보호를 수행할 수 없는 문제가 이후 구체적으로 설명된다. 과방전 보호 상태라고 하더라도, 도 2에 도시된 방전 스위치(111)가 OFF 상태이고, 이 상태에서 밧데리 충전기(105)가 외부 단자(-Vo)와 외부 단자(+Vo) 사이에 접속되는 경우에, 충전 전류는 2차 전지(101), 방전 스위치(111) 및 충전 스위치(112)를 통하게 된다.

그러나, 방전 스위치(111)가 OFF 상태이므로, 충전 전류는 방전 스위치(111)의 기생 다이오드를 강제로 통하게 된다. 그 결과, 외부 단자(-Vo)에서의 전압은 기생 다이오드에 대한 전압(VF)에 의해 강하되고, 이 상태에서, 과방전 전류를 통상적으로 검출할 수 없다.

과충전 보호 상태에서의 방전 전류의 검출을 수행할 수 없는 문제는 과방전 보호 상태에서의 충전 전류의 검출의 불가능과도 유사하다.

전술한 관점에서, 본 발명은 종래 기술에 관련된 전술한 문제를 해결하기 위해 이루어졌으며, 따라서 본 발명의 목적은, 충전 전류에 대해, 충전 스위치(112)의 저항 성분에 걸쳐 전개되는 전압을 검출하고, 방전 전류에 대해, 방전 스위치(111)의 저항 성분에 걸쳐 전개되는 전압을 검출함으로써, 과방전 상태에서의 과충전 전류의 검출과 과충전 상태에서의 과충전 전류의 검출을 수행하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 재충전 가능한 전원장치의 구성을 도시하는 설명 회로 블록도,

도 2는 종래의 재충전 가능한 전원장치의 구성을 도시하는 설명 회로 블록도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

103 : 스위칭 회로105 : 밧데리 충전기

113 : 과충전 검출회로115 : 과방전 검출회로

121 : 제어 회로

도 1은 본 발명에 의한 충방전 제어 회로의 구성을 도시하는 블록도이다. 이후, 본 발명의 실시예가 도 1을 참조하여 상세히 설명된다.

충방전 제어 회로의 구성에 있어서, 외부 단자(+Vo)가 2차 전지(101)의 양 전압측에 접속되고, 2차 전지(101)의 음전압측은 스위칭 회로(103)의 방전 스위치(111)와 충전 스위치(112)를 통해 외부 단자(-Vo)에 접속되어 있다.

또한, 2차 전지(101)의 전압을 검출하는 기능이 있는 충방전 제어 회로(110)가 2차 전지(101)와 병렬로 접속되어 있다. 이 충방전 제어 회로(110)는 과충전 검출회로(113), 과방전 검출회로(115), 과방전 전류 검출회로(117), 과충전 전류 검출회로(119), 및 제어 회로(121)를 포함한다.

충방전 제어 회로(110)의 기본 동작으로서, 먼저, 밧데리 충전기(105)가 외부 단자(+Vo)와 외부 단자(-Vo) 사이에 제공되는 경우에, 2차 전지(101)의 전압이 과충전 상태가 되는 것은 과충전 검출회로(113)에 의해 검출되고, 이것에 의해 충전 스위치(112)는 제어 회로(121)를 통해 OFF 되어 과충전 상태에서의 충전을 정지한다.

또한, 논의의 주제가 되는 과충전 전류가 밧데리 충전기(105)에서 2차 전지(101)로 흐르게 되고, 이것에 의해 충전 스위치(112)의 전환 저항에 기인하는 지점(b)과 지점(c)간의 전위의 차이가 과충전 전류 검출회로(119)에 의해 검출된다. 그 결과, 충전 스위치(112)가 제어 회로(121)를 통해 OFF 되어 과충전 전류 상태가 되는 충전을 정지한다.

다음에, 부하(104)가 외부 단자(+Vo)와 외부 단자(-Vo) 사이에 제공되는 경우에, 2차 전지(101)의 전압이 과충전 상태가 되는 것은 과방전 검출회로(115)에 의해 검출된다. 그 결과, 방전 스위치(111)가 제어 회로(121)를 통해 OFF 되어 과방전 상태에서의 방전을 정지한다.

또한, 논의의 주제가 되는 과방전 전류가 2차 전지(101)로부터 부하(104)로 흐르게 되고, 이것에 의해 방전 스위치(111)의 전환 저항에 기인하는 지점(a)과 지점(b)간의 전위의 차이가 과방전 전류 검출회로(117)에 의해 검출된다. 그 결과, 방전 스위치(111)가 제어 회로(121)를 통해 OFF 되어 과방전 전류 상태가 되는 방전을 정지한다.

다음에, 본 발명의 과방전 보호 상태에서의 과충전 전류를 검출하는 동작이 상세히 설명된다. 일반적으로, 과방전 보호 상태에서는, 방전 스위치(111)가 OFF 상태이다. 그 결과, 밧데리 충전기(105)가 외부 단자(+Vo)와 외부 단자(-Vo) 사이에 제공되어 과방전 보호 상태시, 충전 전류는 방전 스위치(111)와 충전 스위치(112)의 기생 다이오드를 통하게 된다. 따라서, 외부 단자(-Vo)의 전압이 기생 다이오드에 걸친 전압(VF)에 의해 강하되고 외부 단자(-Vo)에서의 강하된 전압을 사용하는 보존에 기초하여 과충전 전류가 통상적으로 검출될 수 있다.

한편, 본 발명에서는, 충전 스위치(112)의 전환 저항에 기인하는 지점(b)과 지점(c)간의 전위의 차이가 과충전 전류 검출회로(119)에 의해 검출된다. 스위칭회로(103)를 통과하게 되는 전류가 일정한 전류이므로, 방전 스위치(111)의 상태의 영향이 없는 지점(b)과 지점(c)간의 전위의 차이의 검출이 가능하게 된다는 것에 유의한다. 즉, 방전 스위치(111)에 상관없이 과충전 전류를 검출할 수 있다.

과방전 보호 상태에서의 과충전 전류의 검출의 상기 설명은 또한 과충전 보호 상태에서의 과방전 전류의 검출에도 적용된다.

또한, 상기 설명은, 본 발명의 과방전 전류 검출회로(117)와 과충전 전류 검출회로(119) 모두로서 사용될 수 있는 회로가 제공되는 경우에도 적용된다.

또한, 도 1에 도시된 스위칭 회로(103)가 외부 단자(-Vo)측에 제공되고, 도 1에 도시된 스위칭 회로(103)가 외부 단자(+Vo)측에 제공되는 경우에도 전원장치가 실현될 수 있다.

또한, 복수의 2차 전지가 서로 직렬로 접속되는 경우에는, 마찬가지로, 각 2차 전지의 과충전과 과방전을 검출하기 위한 충방전 제어 회로를 포함하는 전원장치를 실현할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 과방전 보호 상태가 유지되면서 충전 전류의 검출을 수행할 수 있게 되고 과충전 보호 상태가 유지되면서 방전 전류의 검출을 수행할 수 있게 된다. 예를 들면, 2차 전지가, 자가 방전에 유래하는 과방전 상태의 2차 전지에서의 뱃터리 충전기의 이상 접속에 기인하는 위험한 충전, 및 A.C. 전원으로부터 반파 정류로의 A.C. 전류를 제어하는데만 도움이 되는 뱃터리 충전기의 접속 등에 유래하는 2차 전지의 과충전 상태에 기인하는 위험한 방전으로부터 보호되는 효과가 제공될 수 있다.

본 발명은 특히 바람직한 실시예 및 그 특정 변형을 참조하여 설명되고 도시되었지만, 각종 변화 및 그 밖의 변형이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 당해 기술분야의 숙련된 자에게 생각날 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 결정된다.

Claims

외부 전원 단자와 직렬로 접속되는 스위칭 회로, 2차 전지, 및 상기 스위칭 회로를 제어하기 위해 상기 2차 전지와 병렬로 접속되는 충방전 제어 회로를 포함하는 충방전 제어기에 있어서,

상기 스위칭 회로는 방전 스위치와 충전 스위치를 포함하고;

상기 충방전 제어 회로는, 상기 2차 전지의 전압값에 기초하여 상기 방전 스위치와 상기 충전 스위치의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 회로, 상기 충전 스위치에 인가된 전압을 측정하여 과방전 전류 상태를 검출하기 위한 과충전 전류 검출 회로, 및 상기 방전 스위치에 인가된 전압을 측정하여 과충전 전류 상태를 검출하기 위한 과방전 전류 검출 회로를 포함하고;

상기 과충전 전류 검출 회로의 출력 신호와 상기 과방전 전류 검출 회로의 출력 신호가 상기 제어 회로에 입력되는 것을 특징으로 하는 충방전 제어기.
제1항에 있어서, 상기 2차 전지의 전압이 높게 되는 과충전 상태의 경우에, 상기 제어 회로가 상기 충전 스위치를 OFF 하여, 상기 외부 전원 단자로부터 상기 2차 전지로의 충전 전류가 정지되고, 상기 과방전 전류 검출 회로가 과방전 전류 상태를 검출하여 상기 충전 및 방전 제어 회로를 정지하면서, 과충전 전류가 상기 스위칭 회로를 통하게 되는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 2차 전지의 전압이 낮게 되는 경우에, 상기 방전 스위치를 OFF 하여, 상기 2차 전지로부터 상기 외부 전원 단자로의 방전 전류가 정지되고, 상기 과충전 전류 검출 회로가 과충전 전류 상태를 검출하여 상기 충전 및 방전 제어 회로를 정지하면서, 상기 스위칭 회로를 통하게 되는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충방전 제어기.