KR20040087884A

KR20040087884A - 전지용 전원 회로 및 전지 팩

Info

Publication number: KR20040087884A
Application number: KR1020040023280A
Authority: KR
Inventors: 사사키히로시
Original assignee: 엔이씨 도낀 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2004-10-15
Also published as: AU2004201443B2; TW200421654A; TWI235515B; AU2004201443A1; CN1536734A; US20040196004A1; KR100564974B1; JP2004312867A

Abstract

휴대 단말 장치 사용 중 동작 종료 경고가 표시될 때, 전지의 방전 특성의 열화 또는 저온 상태에서 전지 사용시 발생하는 전압 강하로 인해 휴대 단말 장치의 동작 시간이 급격히 짧아지는 경우에는, 비상적으로 장치의 동작을 가능하게 하는 전지용 전원 회로 및 전지 팩을 제공한다. 휴대 단말 장치는, 전지의 방전 전압이 동작 하한 전압보다 낮아지게 될 때, 전지 전원 회로로부터 출력된 전압이 동작 하한 전압보다 높아지도록 하고, 방전 종료 검출 요소로서, 단위 시간당 전지에서의 전압 강하량에 따라 방전 종료를 검출한다.

Description

전지용 전원 회로 및 전지 팩{POWER SOURCE CIRCUIT FOR CELL AND CELL PACK}

발명의 배경

발명의 분야

본 발명은 전지용 전원 회로 및 전지 팩에 관한 것으로서, 특히 휴대 단말기에 사용되는 전지용 전원 회로 및 전지 팩에 관한 것이다.

본 발명은 일본특개평 No. 2003-102511(2003. 4. 7)의 우선권 주장 출원이다.

종래의 기술

최근, 다음과 같은 구성을 가지고 있는 전지가 휴대 단말 장치에 대한 전원으로서 주로 사용되고 있다. 즉, 휴대 단말 장치에 전지를 전기적으로 접속하기 위해, 플라스틱 케이스에 담긴 전지가 휴대 단말 장치에 맞추어지고, 이러한 구조를 보통 '전지 팩'이라고 한다. 전지 팩은 전지를 제어하기 위한 회로를 탑재할 수 있는 구조이다.

종래 기술로서, 주전원 회로의 전압이 낮아지면, 주전원 회로가 비상 상태라고 판단하고 비상시 부하 동작을 수행하는 스위칭 동작에 의해 부가 전원으로부터 전압을 부가받는 기술이 일본 특개평 No. Hei 11-17584호에 기재되어 있다.

그러나, 종래의 기술에서는, 전지가 전원으로서 사용될 때, 안전성 향상의 관점에서 개선될 여지가 있다. 전원이 전지로 이루어질 때, 주전원과 보충 전원과 같이 상이한 방전 깊이를 갖는 전지가 서로 직렬로 연결되면, 전지는 역방향으로 방전되고, 그 결과, 예를 들어, 특히 니켈-카드뮴 이차 전지의 경우, 전극 현상에 의해 전지의 극성이 반대가 되고, 발열과 같은 이상이 발생할 가능성이 있다.

상기와 같은 관점에서, 본 발명의 목적은, 전지 주변 환경이 저온 상태일 때 발생하는 방전 전압의 저하 현상 또는 전지의 방전 특성의 저하로 인해, 전지용 전원 회로 또는 전지 팩에서, 휴대 단말 장치의 동작 시간이 매우 짧아지는 경우, 휴대 단말 장치를 비상 동작으로 구동함으로써 휴대 단말 장치의 동작 시간을 연장시킬 수 있는 전지용 전원 회로 및 전지 팩을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1의 양상에 따르면, 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로에 있어서, 전지의 방전 전압이 구동시킨 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게 될 때, 승압 유닛을 사용함으로써 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 장치의 동작 하한 전압보다 높아지도록, 전원 회로가 사용된 장치를 구동한다.

상기와 같이, 양호한 방식에서는 단위 시간당 전지에서의 전압 강하량이 전지의 방전 종료를 검출하기 위한 요소로 사용된다.

본 발명의 두 번째 양상에 따르면, 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로를 구비하고, 상기 전원 회로는 전지의 전압을 검출하기 위한 전지 전압 검출 회로, 방전 제어 회로, 출력 전압 검출 회로, 승압 DC-DC 컨버터, 전지의 양극을 승압 DC-DC 컨버터의 입력부 또는 전원 회로의 출력 단자 중 하나로 바꾸는 스위치 회로, 및 전원 회로의 출력부에 장착된 전력 저장부를 포함한다.

전원 전지를 사용하는 장치는, 전지의 방전 전압이 구동되는 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게 되면, 승압 DC-DC 컨버터를 사용함으로써 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 장치의 동작 하한 전압보다 높아지도록 동작한다.

상기에서, 양호한 방식은 전력 저장부가 전기 이중층 커패시터를 포함하는 것이다.

본 발명의 제 3의 양상에 따르면, 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로, 전지의 전압을 검출하기 위한 전지 전압 검출 회로를 포함하는 전원 회로, 제어 회로, 출력 전압 검출 회로, 승압 DC-DC 컨버터, 인덕터, 두개 이상의 스위치 회로, 출력부에 장착된 전력 저장부를 구비하고, 전원 전지를 사용하는 장치는, 전지의 방전 전압이 구동되는 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지면, 승압 DC-DC 컨버터를 사용함으로써 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 장치의 동작 하한 전압보다 높아지도록 한다.

본 발명의 제 4의 양상에 따르면, 전지, 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로, 및 전원 회로와 전지를 하우징하기 위한케이스를 포함하는 전지 팩을 제공한다.

전원 회로를 사용하는 장치는, 전지의 방전 전압이 구동되는 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지면, 전압 승압 유닛을 사용함으로써, 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 장치의 동작 하한 전압보다 높아지도록 한다.

상기에서, 양호한 방식은 전지가 1차 전지 또는 2차 전지인 것이다.

본 발명의 제 5의 양상에 따르면, 전지, 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로, 및 전원 회로와 전지를 하우징하기 위한 케이스를 포함하는 전지 팩을 제공한다.

전원 회로는 전지의 전압을 검출하기 위한 전지 전압 검출 회로, 방전 제어 회로, 출력 전압 검출 회로, 승압 DC-DC 컨버터, 승압 DC-DC 컨버터의 입력부 또는 전원 회로의 출력 단자중 하나로 전지의 양극을 바꾸는 스위치 회로, 및 전원 회로의 출력부에 장착된 전력 저장부를 포함하고, 전원 전지를 사용하는 장치는, 전지의 방전 전압이 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지면, 승압 DC-DC 컨버터를 사용함으로써, 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 장치의 동작 하한 전압보다 높아지도록 한다.

본 발명의 제 6의 양상에 따르면, 전지, 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로, 및 전원 회로와 전지를 하우징하기 위한 케이스를 포함하는 전지 팩을 제공한다.

전원 회로는 전지의 전압을 검출하기 위한 전지 전압 검출 회로, 제어 회로, 출력 전압 검출 회로, 승압 DC-DC 컨버터, 인덕터, 두개 이상의 스위치 회로, 출력부에 정착된 전력 저장부를 포함하고, 전원 전지를 사용하는 장치는, 전지의 방전 전압이 구동되는 장치의 동작 하한 전압보다 낮을 때, 승압 DC-DC 컨버터를 사용함으로써, 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 장치의 동작 하한 전압보다 높아지도록 한다.

상기와 같은 구성을 사용하면, 휴대 단말 장치 사용시 동작 종료 경고가 표시되고, 동작 종료 경고 표시가 충/방전 사이클이 열화된 2차 전지의 사용 및/또는 저온 환경에서의 휴대 단말 장치의 사용으로 인한 것일 때, 긴급하게 휴대 단말 장치의 동작이 계속 필요한 경우에, 다음과 같은 이유로 휴대 단말 장치는 비상적으로 구동될 수 있다.

즉, 휴대 단말 장치는, 일반적으로, 동작이 보장될 수 있는 전원 전압 범위를 갖고 있고, 상기 전압 범위에서는, 상한값과 하한값이 설정된다. 상한값은, 전원에 사용된 전지가 새로 제조된 것일 때, 또는, 전지가 완전히 충전되었을 때 발생하는 기전력 이상으로 설정된다. 하한값은, 전지가 프레시 상태 또는 상온 상태에 있는 동안 휴대 단말 장치가 오래 동작할 수 있도록, 전지의 방전 특성에 따라 설정된다.

따라서, 휴대 단말 장치가 동작이 보장되는 동작 전원 전압 범위를 가지므로, 충/방전 사이클 수가 클 때, 특성이 저하된 2차 전지의 사용 및/또는 저온 환경에서 휴대 단말 장치의 사용으로 인해, 전지가 프레시 상태 및 상온 상태에서 사용될 때는 발생하지 않는 방전 특성의 변화로 인해 동작 시간이 현저히 짧아지게 되는 경우가 있다.

충/방전 사이클이 열화된 2차 전지의 사용 및/또는 저온 환경에서 휴대 단말 장치를 사용함으로써 야기되는 이러한 문제를 방지하기 위해서, 비상적으로 휴대 단말 장치를 동작시키기 위한 수단으로서, 전지의 방전 전압이 구동되는 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게 될 때, 승압 유닛을 사용함으로써 전지 팩 및 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압보다 높아지게 되도록 휴대 단말 장치를 구동하고, 방전 종료를 검출하기 위한 요소로서, 단위 시간당 전지에서의 전압 강하량에 따라 방전 종료를 검출하고, 큰 정전 용량을 갖는 전기 이중층 커패시터를 출력부에 구비한다.

상기 동작을 더욱 상세히 설명한다. 즉, 휴대 단말 장치의 종료 경고가 표시될 때, 경고 표시가 충/방전 사이클이 저하된 2차 전지의 사용 또는 저온 환경하에서 사용으로 인한 것이라 생각되고, 휴대 단말 장치의 지속적인 동작이 필요하면, 비상적으로 동작을 수행하기 위한 외부 제어 신호가 조작자에 의해 전송된다. 휴대 단말 장치는 외부 신호의 수신에 의해 전지 전압의 검출을 수행한다. 검출 결과, 전지 전압이 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압 부근의 미리 설정된 임계 전압보다 높게 검출되면, 스위치 유닛은 전지를 출력 단자(양극)에 접속하고, 전지 팩 및 전지용 전원 회로의 출력 전압이 전지 전압과 같아진다. 이 때, 방전 제어 회로는, 상기 충/방전 사이클이 열화된 2차 전지 및/또는 저온 환경에서의 휴대 단말 장치가 사용 상태가 아닌 것을 판정한다. 전지 전압이 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압 부근의 미리 설정된 임계 전압보다 낮게 검출되면, 스위치 유닛은 휴대 단말 장치의 구동 가능 레벨로 전압을 상승시키는 승압 DC-DC 컨버터에 전지가 접속되도록한다. 여기에서, 방전 제어 회로는, 휴대 장치가, 충/방전 사이클이 열화된 2차 전지의 사용 및/또는 저온 환경하에서 휴대 단말 장치의 사용 상태에 있다고 판정한다. 승압 DC-DC 컨버터는 비상적으로 휴대 단말 장치가 전지용 전원 회로 및 전지 팩으로부터 출력된 전압에서 구동 가능하도록 한다. 충/방전 사이클이 열화된 2차 전지의 사용 및/또는 저온 환경에서 휴대 단말 장치의 사용으로 인해 방전 종료를 검출하기 위해, 전지의 방전 커브의 비선형성을 이용한다. 방전 전압 특성은 지속적으로 동일한 부하에서 단위 시간당 전지에서의 방전 초기에서 중기까지의 기간과 방전 말기 사이의 전압 강하량이 다르다는 것을 나타낸다.

특히, 방전 초기로부터 방전 중기로 전지 전압의 양이 더 커지게 되는 경향이 있다. 전압 강하량이, 소정 단위 시간당 전압 강하량인 임계 전압보다 크게 검출되면, 전지가 방전 종료 상태에 있다고 판정한다. 방전 상태 판정 수단의 결과로서, 전지가 방전 종료 상태에 있다고 판정되면, 스위치 회로는, 승압 회로를 통하지 않고, 전지를 전지용 전원 회로와 전지 팩의 출력 단자에 접속하고, 휴대 단말 장치는 동작 종료 경고를 표시한다. 전기 이중 커패시터로 이루어진 전력 저장부가 전지용 전원 회로 및 전지 팩의 출력부에 마련된다. 전력 저장부는, 승압 DC-DC 컨버터가 동작 상태이고 휴대 단말 장치가 통신 동작과 같은 큰 부하 상태에 있으면, 큰 정전 용량을 갖는 전기 이중층의 방전에 의해, 제 1의 동작으로서 출력 전압의 평활화 동작을 수행하고, 스위치 회로가 동작 상태이고 전력 저장부가 접점이 전환될 때 전지와 출력 단자 사이에 발생하는 순간적인 전기적 단전 상태에 있게 되면, 제 2의 동작으로서 전원을 백업하기 위한 동작을 수행한다. 상기와 같은 동작을 수행함으로써, 종래의 상이한 방전 깊이를 갖는 각 전지의 직렬 접속에 의해 야기된 안전성의 결함과 같은 종래 문제가 해결된다. 즉, 출력 전압을 증가시키기 위해 승압 DC-DC 컨버터를 사용하므로, 상이한 방전 깊이를 갖는 전지의 직렬 접속이 접속되지 않는다.

도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 전지 팩의 전지용 전원 회로를 도시하는 회로 블록도.

도 2는 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 휴대 단말 장치가 지속적으로 동작할 때 발생하는 전지의 방전 특성을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 제 1의 실시예에 따른 전지용 전원 회로와 전지 팩의 출력 특성을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명의 제 2의 실시예에 따른 전지팩에서 전지용 전원 회로를 도시하는 회로 블록도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 승압 DC-DC 컨버터의 동작 상태를 도시하는 도면.

♠도면의 주요 부호에 대한 부호의 설명♠

1 : 전지 2 : 양극

3 : 음극 4 : 전지 전압 검출 회로

5 : 스위치 회로 6 : 방전 제어 회로

7 : 승압 DC-DC 컨버터 8 : 전력 저장부

9 : 출력 전압 검출 회로 10 : 출력 단자(양극)

11 : 출력 단자(음극) 41 : 신호선

61 : 방전 제어 회로의 신호선 71 : 승압 DC-DC 컨버터의 출력부

72 : 승압 DC-DC 컨버터의 입력부 91 : 출력 전압 검출 회로의 신호선

본 발명의 수행하는 최상의 양상을 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시예를 사용하여 상세히 설명한다.

제 1의 실시예

도 1은 본 발명의 제 1의 실시예의 전지 팩의 전지용 전원 회로의 회로블록이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전지(1)의 전지 양극(2)은 전지 전압 검출 회로(4)의 한 단자와 스위치 회로(5)의 접점(c)에 접속된다. 전지 음극(3)은 전지 전압 검출 회로(4)의 또 다른 단자에 접속되고 접지된다. 전지 전압 검출 회로(4)의 신호선(41)은 방전 제어 회로(6)에 접속되고, 방전 제어 회로(6)의 신호선(61)은 스위치 회로(5)에 접속된다.

접점(a)은 승압 DC-DC 컨버터(7)의 출력부(71), 출력 단자(양극)(10), 전력 저장부(8)의 한 단자, 및 출력 전압 검출 회로(9)의 한 단자에 접속된다. 스위칭 회로(5)의 접점(b)은 승압 DC-DC 컨버터(7)의 입력부(72)에 접속된다. 전력 저장부(8)의 또다른 단자는 출력 단자(음극)(11), 전지 음극(3), 및 출력 전압 검출 회로(9)의 또 다른 단자에 접속된다. 출력 전압 검출 회로(9)의 신호선(91)은 승압 DC-DC 컨버터(7)에 접속된다.

일반적으로, 전지는 크게 두개의 그룹으로 나누어진다. 하나는 단 한번 사용될 수 있는 1차 전지, 즉, 1회 사용 전지이고, 다른 하나는 충전 동작에 의해 다시 사용할 수 있는 2차 전지이다. 2차 전지에서, 충/방전 사이클의 수가 증가하는 현상이 발생하고, 방전 전압 곡선은, 전지 전압이, 전지의 초기 저항 증가로 인해, 새로운 전지가 사용될 때 발생하는 전압보다 낮아지게 되는 것을 나타낸다. 또한, 1차 전지 및 2차 전지에서, 전지 주위의 온도가 영하로 떨어지는 낮은 온도 환경에서, 방전 전압 곡선은 전지 전압이 상온에서 발생하는 것보다 낮아지는 것을 나타낸다.

도 1에 도시된 본 발명의 제 1의 실시예의 전지 팩 및 전지용 전원 회로가 이하에 상세히 설명된다. 전지(1)는 단 한번만 사용할 수 있는 1차 전지 또는 충전 동작에 의해 반복적으로 사용할 수 있는 2차 전지로 이루어진다. 전지 양극(2)에 전지(1)의 양의 단자가 접속되고, 전지 음극(3)에 전지(1)의 음의 단자가 접속된다. 전지 전극 검출 회로(4)는 주기적으로 전지(1)의 전압을 측정하고, 신호선(41)을 통해 방전 제어 회로(6)로 측정 결과를 전송한다. 스위치 회로(5)는 접점(a, b, c)을 포함하는 세 접점을 갖는다. 전송 동작을 수행하기 위해, 접점(c)은 접점(a) 또는 접점(b)에 접속될 수 있다. 방전 제어 회로(6)로부터 신호가 전송되지 않으면, 접점(c)과 접점(a)은 서로 접속된다.

방전 제어 회로(6)에 있어서, 전지 전압 검출 회로(4)로부터 전송된 전지(1)의 전압은 휴대 단말 장치에서 동작 하한 전압 부근의 소정의 임계 전압과 비교되고 , 휴대 단말 장치의 조작자로부터 공급된 제어 신호에 따라, 비교 결과가 신호선(61)을 통해 스위치 회로(5)로 전송된다.

승압 DC-DC 컨버터(7)는 스위치형 DC-DC 컨버터 제어 회로로 구성되고, 출력 전압 검출 회로(9)에 의해 검출된 전압이 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압보다 높게 되도록 회로를 제어한다.

전력 저장부(8)는 10mF 이상의 큰 정전 용량을 갖는 전기 이중층 커패시터로 이루어진다. 승압 DC-DC 컨버터(7)는 출력 전압을 평활화 동작을 수행한다. 스위치 회로(5)는 전지 양극(2)과 출력 단자(양극 단자)(10) 사이의 자발적 전기 단전 상태에서 전압 강하가 발생하지 않도록 동작한다. 출력 전압 검출 회로(9)는, 승압 DC-DC 컨버터(7)가 동작하는 동안, 출력 전압을 피드백 제어를 수행하기 위한 전압 검출 회로를 구성한다. 출력 단자(양극)(10)와 출력 단자(음극)(11)는 휴대 단말 장치용 전원 단자를 구성한다.

본 발명의 제 1의 실시예의 전원 회로의 동작을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 휴대 단말 장치가 계속 동작될 때 방전 전압 특성을 도시하는 도면이다. 즉, 도 2는 1차 전지가 신품인 경우, 또는 2차 전지가 완전히 충전되어 있는 경우에 있어서, 부하인 휴대 단말 장치를 연속 구동한 때의 전지의 방전 특성을 개략적으로 도시한 것이다.

전지가 프레시 상태이고, 또 상온 환경에 있을 때 부하를 연속하여 구동시키면, 전지 전압이 높은 전압을 유지하면서 방전이 진행되고, 전지의 방전 말기에서 전압 강하가 급격히 발생하는 방전 곡선이 제공된다. 이 때 전지의 방전 말기에서의 전압이, 부하인 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압과, 매치되고, 휴대 단말 장치의 연속 동작 시간은 L1이 된다.

한편, 전지의 충/방전 사이클이 열화되고 상기 부하가 저온 환경하에서 계속하여 구동될 때, 방전 곡선은, 셀이 프레시 상태이고 상온 환경일 때 발생하는 전압보다 낮은 셀 전압에서 방전이 진행되고 있고, 곡선이 기울어져있다. 이 때, 전지 전압이 전지의 방전 중기 또는 초기에서 부하인 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압에 도달하게 되므로, 휴대 단말 장치의 연속 동작 시간이 L1보다 훨씬 짧은 L2 또는 L3이 된다.

도 3은 본 발명의 제 1의 실시예에 사용된 전지용 전원 회로 및 전지 팩의 출력 측성을 나타내는 도면이다. 즉, 도 3은, 제 1의 실시예의 전원 회로 및 전지 팩을 사용함으로써, 도 2에 도시된 저온 환경에서, 부하가 연속적으로 동작할 때 발생하는 전지의 출력 특성 및 방전 특성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 점선은 전지의 방전 특성을 나타내고, 실선은 제 1의 전지용 전원 회로 및 전지 팩의 출력 특성을 나타낸다.

도 1에 도시된 전지용 전원 회로 및 전지 팩의 회로 블록의 동작이 도 3을 참조하여 설명된다. 전지 전압 검출 회로(4)에서, 전압이, 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압 부근의 소정의 임계 전압(VOP)(승압 DC-DC 컨버터의 동작 시작 전압과 동일)보다 높게 검출될 때, 방전 제어 회로(6)로부터 신호가 전송되지 않으므로, 스위치 회로(5)의 접점(c)이 접점(a)과 접속되고, 전지(1)로부터의 전압이 출력 단자(양극)(10)와 출력 단자(음극)(11) 사이에서 출력된다.

전지(1)의 방전이 진행되고, 전지 전압 검출 회로(4)가 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압 부근의 소정의 임계 전압(VOP)(승압 DC-DC 컨버터의 동작 시작 전압과 동일)을 검출할 때, 휴대 단말 장치의 조작자에 의해 급격하고 지속적인 동작이 요구되는 경우, 비상적으로 동작을 수행하기 위한 제어 신호가 전송되면, 방전 제어 회로(6)는 스위치 회로(5)의 접점(c)을 접점(b)에 접속하기 위해 신호를 전송한다. 스위치 회로(5)의 접점(c)과 접점(b) 사이의 접속이 승압 DC-DC 컨버터의 시작 동작을 수행하도록 하므로, 승압 DC-DC 컨버터(7)의 승압 동작에 의해 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압(VL)보다 높은 출력 전압이 출력 단자(양극)(10)와 출력 단자(음극)(11) 사이에서 생성되고, 따라서, 휴대 단말 장치가 구동된다. 승압 DC-DC 컨버터(7)의 동작이 수행될 때, 휴대 단말 장치가 통신 동작 상태로 인해 과부하 상태에 있으면, 출력 전압 평활화 동작이 전력 저장부(8)에 의해 수행된다.

또한, 전지(1)의 방전이 진행될 때, 임계 전압으로 사용되는, 소정 단위 시간당의 전압 강하량(-△VB)보다 큰 전압 강하가 전압 검출 회로(4)에 의해 검출되는 경우, 예를 들어, 전지 전압이 VE가 될 때 전지(1)가 정지 상태라고 판정하는 방법에 의해 방전이 종료되었다고 판정되면, 방전 제어 회로 신호를 전송하지 않고, 스위치 회로(5)의 접점(c)이 접점(a)에 접속되므로, 전지(1)의 전압이 출력 단자(양극)(10)와 출력 단자(음극)(11)의 사이에서 출력되고, 동시에, 휴대 단말 장치가 동작 종료 경고를 표시하도록 동작한다.

스위치 회로(5)의 동작이 수행되고 스위치 회로가 접점 변환시 전지와 출력 단자 사이에 단전이 발생하는 상태에 있을 때, 전력 저장부(8)에 의해 전원에 대한 백업 동작이 수행된다. 여기에서, 전기 이중층 커패시터가 전력 저장부(8)에서 사용된다. 전지 팩 및 전지용 전원 회로의 동작으로 인해, 저온 환경에서 부하가 지속적으로 구동될 때 필요한 동작 시간이 비상적으로 L3으로부터 L4로 연장할 수 있게 된다.

제 2의 실시예

제 2의 실시예의 전지용 전원 회로를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 제 2의 실시예의 전지 팩에 하우징된 전지용 전원 회로의 회로블록이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 점선으로 표시된 승압 DC-DC 컨버터(7)는 방전 제어 회로(6), 코일(13), 커패시터(14), MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)으로 이루어진 스위치(15 및 16)를 포함하는 동기 정류 방식의 스위치형 DC-DC 컨버터 제어 회로로 구성된다.

도 1에 도시된 스위치(5)의 동작을 스위치(15 및 16)의 동작과 조합하여 수행함으로써, 도 1에 도시된 것과 동일한 회로 동작이 수행된다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예의 승압 DC-DC 컨버터의 동작 상태를 도시하는 도면이다.

도 4에 도시된 회로 동작은 도 3 및 도 5를 참조하여 설명한다. 전지 전압 검출 회로(4)가 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압 부근의 소정의 임계 전압(VOP)(승압 DC-DC 컨버터의 동작 시작 전압과 동일)보다 높은 전압이 검출되면, 스위치(15)는 OFF되고 스위치(16)는 ON된다. 스위치 상태의 조합으로 인해, 전지(1)의 전압이 출력 단자(양극)(10)와 출력 단자(음극)(11) 사이에서 출력된다.

전지(1)의 방전이 진행되고 전지 전압 검출 회로(4)가 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압 부근의 소정의 임계 전압(VOP)(승압 DC-DC 컨버터의 동작 시작 전압과 동일)을 검출할 때, 휴대 단말 장치의 조작자에 의해 급격하고 지속적인 동작이 요구되는 경우, 비상적으로 동작을 수행하기 위한 제어 신호가 전송되면, 스위치(15 및 16)가 도 1에 도시된 방전 제어 회로(6)와 동기 정류 방식의 스위치형 DC-DC 컨버터 제어 회로를 조합하여 구성된 제어 회로(12)에 의해, 동기 정류 방식에 의한 스위치형 DC-DC 컨버터 제어 회로의 구동을 시작하므로, 휴대 단말 장치의 동작 하한 전압(VL)보다 높은 출력 전압이 출력 단자(양극)(10)와 출력 단자(음극)(11) 사이의 승압 동작에 의해 생성되고, 따라서, 휴대 단말 장치가 구동된다.

승압 DC-DC 컨버터(7)의 동작이 수행될 때, 휴대 단말 장치가 통신 동작으로 인해 과부하 상태에 있게 되면, 전력 저장부(8)에 의해 출력 전압의 평활화 동작이 수행된다. 또한, 전지(1)의 방전이 진행되고, 전지 전압 검출 회로(4)에 의해 임계값으로서 사용되는 소정 단위 시간당(△t) 전압 강하량(-△VB)보다 큰 전압 강하가 검출되는 경우, 예를 들어, 전지 전압이 VE가 될 때 방전이 정지 상태에 있다고 판정하는 방법에 의해 방전이 종료되었다고 판정되면, 스위치(15)는 OFF되고, 스위치(16)는 ON된다. 상기 스위치 상태의 조합으로 인해, 전지(1)의 전압은 출력 단자(양극)(10)와 출력 단자(음극)(11) 사이에서 출력되고, 이와 동시에, 휴대 단말 장치는 동작 종료 경고를 표시하는 동작을 수행한다.

스위치 회로(5)의 동작이 수행되고, 접점이 전환될 때 전지와 출력 단자 사이에 전기적 단전이 발생하는 상태에서, 전력 저장부(8)에 의해 전원용 백업 동작이 수행된다. 전지 팩 및 전지용 전원 회로의 동작으로 인해, 저온 환경하에서 부하가 지속적으로 구동될 때 필요한 동작 시간이 비상 동작으로서 L3로부터 L4로 연장할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면 전지 주변 환경이 저온 상태일 때 발생하는 방전 전압의 저하 현상 또는 전지의 방전 특성의 저하로 인해, 전지용 전원 회로 또는 전지 팩에서, 휴대 단말 장치의 동작 시간이 매우 짧아지는 경우, 휴대 단말 장치를 비상 동작으로 구동함으로써 휴대 단말 장치의 동작 시간을 연장시킬 수 있는 전지용 전원 회로 및 전지 팩을 제공할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 및 본질에서 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 수정될 수 있다.

Claims

전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하는 전지용 전원 회로에 있어서, 상기 전원 회로를 사용하는 장치는, 상기 전지의 방전 전압이 구동되는 상기 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게 될 때, 승압 유닛을 사용함으로써 상기 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 상기 장치의 상기 동작 하한 전압보다 높아지도록 하는 것을 특징으로 하는 전지용 전원 회로.
제 1항에 있어서,

단위 시간당 상기 전지에서의 전압 강하량이 상기 전지의 방전 종료를 검출하기 위한 요소로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전지용 전원 회로.
전지로부터의 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하는 전지용 전원 회로에 있어서, 상기 전원 회로는, 상기 전지의 전압을 검출하기 위한 전지 전압 검출 회로, 방전 제어 회로, 출력 전압 검출 회로, 승압 DC-DC 컨버터, 상기 전지의 양극을 상기 승압 DC-DC 컨버터의 입력부 또는 상기 전원 회로의 출력 단자중 하나로 바꾸는 스위치 회로 및 상기 전원 회로의 출력부에 장착된 전력 저장부를 포함하고,

상기 전원 전지를 사용하는 상기 장치는, 상기 전지의 방전 전압이 구동되는 상기 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게 될 때, 상기 승압 DC-DC 컨버터를 사용함으로써 상기 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 상기 장치의 상기 동작 하한전압보다 높아지도록 하는 것을 특징으로 하는 전지용 전원 회로.
제 3항에 있어서,

단위 시간당 상기 전지에서의 전압 강하량이 상기 전지의 방전 종료를 검출하기 위한 요소로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전지용 전원 회로.
제 3항에 있어서,

상기 전력 저장부는 전기 이중층 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 전원 회로.
전지로부터의 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하는 전지용 전원 회로에 있어서, 상기 전원 회로는, 상기 전지의 전압을 검출하기 위한 전지 전압 검출 회로, 제어 회로, 출력 전압 검출 회로, 승압 DC-DC 컨버터, 인덕터, 두개 이상의 스위치 회로, 출력부에 장착된 전력 저장부를 포함하고, 상기 전원 전지를 사용하는 상기 장치는, 상기 전지의 방전 전압이 구동되는 상기 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게 될 때, 상기 승압 DC-DC 컨버터를 사용함으로써 상기 전지용 상기 전원 회로로부터 출력된 전압이 상기 장치의 상기 동작 하한 전압보다 높아지도록 하는 것을 특징으로 하는 전지용 전원 회로.
제 6항에 있어서,

단위 시간당 상기 전지에서의 전압 강하량은 상기 전지의 방전 종료를 검출하기 위한 요소로서 사용되는 것을 특징으로 하는 전지용 전원 회로.
제 6항에 있어서,

상기 전력 저장부는 전기 이중층 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지용 전원 회로.
전지, 상기 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로, 및 상기 전지와 상기 전원 회로를 하우징하기 위한 케이스를 포함하는 전지 팩에 있어서,

상기 전원 회로를 사용하는 장치는, 상기 전지의 방전 전압이 구동되는 상기 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게 될 때, 승압 유닛을 사용함으로써, 상기 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 상기 장치의 상기 동작 하한 전압보다 높아지도록 하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 9항에 있어서,

상기 전지는 1차 전지 또는 2차 전지인 것을 특징으로 하는 전지 팩.
전지, 상기 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로, 및 상기 전지와 상기 전원 회로를 하우징하기 위한 케이스를 포함하는전지 팩에 있어서,

상기 전원 회로는 상기 전지의 전압을 검출하기 위한 전지 전압 검출 회로, 방전 제어 회로, 출력 전압 검출 회로, 승압 DC-DC 컨버터, 전지의 양극을 상기 승압 DC-DC 컨버터의 입력부 또는 상기 전원 회로의 출력 단자중 하나로 바꾸는 스위치 회로 및 상기 전원 회로의 출력부에 장착된 전력 저장부를 포함하고, 상기 전원 전지를 사용하는 장치는, 상기 전지의 방전 전압이 구동되는 상기 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게 될 때, 상기 승압 DC-DC 컨버터를 사용함으로써 상기 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 상기 장치의 동작 하한 전압보다 높아지도록 하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
제 11항에 있어서,

상기 전지는 1차 전지 또는 2차 전지인 것을 특징으로 하는 전지 팩.
전지, 상기 전지로부터 부하로 전기 에너지의 전송을 제어하기 위한 전지용 전원 회로, 및 상기 전지와 상기 전원 회로를 하우징하기 위한 케이스를 포함하는 전지 팩에 있어서,

상기 전원 회로는, 상기 전지의 전압을 검출하기 위한 전지 전압 검출 회로, 제어 회로, 출력 전압 검출 회로, 승압 DC-DC 컨버터, 인덕터. 두개 이상의 스위치 회로, 출력부에 장착된 전력 저장부를 포함하고, 상기 전원 전지를 사용하는 장치는, 상기 전지의 방전 전압이 구동되는 상기 장치의 동작 하한 전압보다 낮아지게될 때, 상기 승압 DC-DC 컨버터를 사용함으로써 상기 전지용 전원 회로로부터 출력된 전압이 상기 장치의 동작 하한 전압보다 높아지도록 하는 것을 특징으로 하는 전지 팩
제 13항에 있어서,

상기 전지는 1차 전지 또는 2차 전지인 것을 특징으로 하는 전지 팩.