KR20050005925A - Charge control device of battery - Google Patents

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KR20050005925A
KR20050005925A KR1020030045834A KR20030045834A KR20050005925A KR 20050005925 A KR20050005925 A KR 20050005925A KR 1020030045834 A KR1020030045834 A KR 1020030045834A KR 20030045834 A KR20030045834 A KR 20030045834A KR 20050005925 A KR20050005925 A KR 20050005925A
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황범영
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엘지전자 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A charge control device is provided to control the charge operation of a battery cell in a safe manner by detecting charge voltage and charge current directly from a battery cell in a battery pack. CONSTITUTION: A charge control device comprises a battery pack(60) and a charge control unit. The battery pack includes a battery cell(64), a voltage detection unit(62) for detecting charge voltage of the battery cell, and a current detection unit(66) for detecting charge current of the battery cell. The charge control unit controls the charge operation of the battery cell on the basis of the detection values of the voltage detection unit and the current detection unit for detecting voltage and current from the battery cell. The charge control unit includes a DC/DC switching portion(52) and a charge control portion(54).

Description

배터리의 충전제어장치{Charge control device of battery}Charge control device of battery

본 발명은 배터리의 충전제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 셀 전압/전류를 검출하여 배터리의 충전을 제어하는 배터리의 충전제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a charge control device for a battery, and more particularly, to a charge control device for a battery for controlling the charging of the battery by detecting the battery cell voltage / current.

노트북컴퓨터, PDA와 같은 휴대용기기는, 어뎁터를 이용하여 상용교류전원을 공급받거나 또는 배터리를 이용하여 제품에서 필요로 하는 전원을 공급받는다. 이러한 휴대용기기는, 이동이 잦고 휴대용으로 이용되기 때문에 본체의 무게, 크기와 배터리 관리가 생명이다.Portable devices, such as laptop computers and PDAs, are supplied with commercial AC power using an adapter or with the power required by the product using a battery. Since these portable devices are mobile and portable, the weight, size and battery management of the main body are vital.

상기 휴대용기기에 사용되는 배터리는, 충전이 가능한 2차 전지이다. 최근들어 휴대용, 무선전자 제품들의 개발이 증가하고 있고, 이들 제품의 소형화 및 경량화를 위해 에너지 밀도가 높은 2차 전지의 필요성이 대두되고 있다. 또한 환경 보전에 대한 관심이 높아지면서 환경 친화적인 제품에 대한 관심도 높아지고 있다.The battery used in the portable device is a rechargeable secondary battery. In recent years, the development of portable and wireless electronic products has been increasing, and the need for a secondary battery having high energy density has emerged for miniaturization and light weight of these products. In addition, as interest in environmental conservation increases, so does interest in environmentally friendly products.

이러한 관점에서 리튬 이온 2차 전지는 상기와 같은 요구를 충족시킨다. 상기 리튬이온 전지는, 에너지 밀도가 높고, 작동 전압이 높을 뿐 아니라 수명이 길고 우수한 보존능력 등 많은 장점을 가지고 있다. 따라서 리튬이온 2차 전지는 퍼스널 컴퓨터, 캠코더, 휴대용 전화기, CD 플레이어, PDA와 같은 휴대용기기에 폭넓게 적용되고 있다.In this respect, the lithium ion secondary battery satisfies the above requirements. The lithium ion battery has many advantages such as high energy density, high operating voltage, long life, and excellent storage capacity. Accordingly, lithium ion secondary batteries have been widely applied to portable devices such as personal computers, camcorders, portable telephones, CD players, and PDAs.

다음은 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 배터리의 충전제어장치에 대해서 살펴보기로 한다.Next, a charging control apparatus for a battery according to the prior art will be described with reference to FIG. 1.

종래 배터리는, 배터리 팩(13) 내부에 셀 어레이 형태로 구성되어진다. 상기 배터리 팩(13) 내부의 배터리를 충전하기 위한 충전기부(17)는, 배터리 팩(13)으로 충전전원을 공급하는 전원입력부(1)와 배터리 팩(13) 사이에 연결되어진다. 상기 충전기부(17)는, 상기 전원입력부(1)를 통해서 입력되는 전원을 배터리 충전전원에 맞게 전압과 전류를 알맞게 변환해 출력해주는 DC/DC 스위칭부(3)와, 상기 배터리 팩(13)의 충전전류를 전류센서(5)를 통해서 검출하는 전류검출부(11)와, 상기 배터리 팩(13)의 전압을 검출하는 전압검출부(9)와, 상기 전류검출부(11)와 전압검출부(9)로부터 배터리의 전류와 전압 정보를 제공받고, 배터리 전압이 4.2V/cell 전압에 도달하기 전까지는 설정한 일정 전류값으로 정전류 충전을 하도록 제어하고, 상기 배터리 전압이 4.2V/cell 전압에 도달하면 상기 충전기부(17)의 출력전압을 4.2V/cell 전압으로 일정하게 정전압 충전 제어하는 충전제어부(7)를 포함하여 구성된다.The conventional battery is configured in the form of a cell array inside the battery pack 13. The charger unit 17 for charging the battery inside the battery pack 13 is connected between the power input unit 1 for supplying charging power to the battery pack 13 and the battery pack 13. The charger unit 17 includes a DC / DC switching unit 3 for converting a power inputted through the power input unit 1 into a voltage and a current according to a battery charging power and outputting the battery pack 13. A current detector 11 for detecting a charging current of the battery through the current sensor 5, a voltage detector 9 for detecting a voltage of the battery pack 13, the current detector 11, and a voltage detector 9. Is provided with current and voltage information of the battery from the battery, and controls to perform constant current charging at a predetermined constant current value until the battery voltage reaches 4.2 V / cell voltage, and when the battery voltage reaches 4.2 V / cell voltage, And a charge control unit 7 for controlling the constant voltage charge to the output voltage of the charger unit 17 at 4.2 V / cell.

그리고 상기 충전기부(17)와 배터리 팩(13) 사이에는 상기 충전기부(17)와 배터리 팩(13)을 연결하는 컨넥터부(15)가 구비되어진다.In addition, a connector unit 15 connecting the charger unit 17 and the battery pack 13 is provided between the charger unit 17 and the battery pack 13.

상기와 같은 구성으로 이루어진 종래 배터리의 충전제어장치는, 배터리 팩(13)의 충전전압을 배터리의 충전기부(17)의 출력에서 검출하여 충전기부(17)를 제어하고 있다. 따라서 배터리의 충전시에 충전기부(17)의 출력에서부터 실제 배터리 팩(13) 내부의 배터리 셀 입력까지의 임피던스 성분에 의해 전압 드롭(Drop)이 발생하고, 충전기부(17)의 출력과 실제 배터리 셀 사이에 전압 차이가 발생한다.In the conventional battery charge control device having the above configuration, the charge voltage of the battery pack 13 is detected at the output of the charger unit 17 of the battery to control the charger unit 17. Accordingly, when the battery is being charged, a voltage drop occurs due to an impedance component from the output of the charger unit 17 to the input of the battery cell inside the battery pack 13, and the output of the charger unit 17 and the actual battery are generated. Voltage difference occurs between cells.

상기 충전기부(17)의 출력과 배터리 팩(13) 내부의 배터리 셀 사이에는 배터리 팩(13)과 충전기부(17)를 연결해주는 컨넥터부(15), 그리고 배터리 팩(13) 내부의 안전을 위한 보호회로가 구비되어진다. 이것을 도 3에 도시하고 있다.Between the output of the charger unit 17 and the battery cells in the battery pack 13, the connector unit 15 connecting the battery pack 13 and the charger unit 17, and the safety inside the battery pack 13 A protection circuit is provided. This is shown in FIG.

즉, 도시되고 있는 바와 같이, 충전기부(17)와 배터리 팩(13) 내부의 배터리 셀(27) 사이에는 컨넥터(15), 휴즈(19), 충전 스위칭소자(FET : 21), 방전 스위칭소자(23), 그리고 소자들을 연결하는 패턴(pattern) 임피던스가 존재한다.That is, as shown, between the charger unit 17 and the battery cells 27 in the battery pack 13, the connector 15, the fuse 19, the charge switching device (FET: 21), the discharge switching device (23), and there is a pattern impedance connecting the elements.

이러한 구성들로 인하여 상기 충전기부(17)의 출력전압이 4.2V/cell이 되었더라도 실제 배터리 팩(13) 내부의 배터리 셀(27) 전압은 4.2V/cell보다 낮은 상태가 된다. 따라서 상기 충전기부(17)는, 상기 전압검출부(9)로부터 검출된 충전전압이 4.2V/cell에 이르면, 실제 배터리 셀(27) 전압이 4.2V/cell에 도달하지 않았음에도 불구하고, 충전제어부(7)는 정전류 모드에서 정전압 모드로 절환하여 배터리의 충전을 제어하게 된다.Due to these configurations, even though the output voltage of the charger unit 17 is 4.2V / cell, the actual battery cell 27 voltage inside the battery pack 13 is lower than 4.2V / cell. Therefore, when the charging voltage detected from the voltage detector 9 reaches 4.2V / cell, the charger unit 17 may not charge the battery controller 27 even though the actual battery cell 27 voltage does not reach 4.2V / cell. (7) switches from the constant current mode to the constant voltage mode to control the charging of the battery.

즉, 도 2a에 도시하고 있는 바와 같이, 충전기부(17)의 충전전압이 4.2V/cell에 도달하면 충전기부(17)의 출력은 충전제어부(7)의 제어하에 정전류모드에서 정전압모드로 전환되어진다. 그러나 배터리 셀 전압은 4.2V/cell에 도달하지 않은 상태이다.That is, as shown in FIG. 2A, when the charging voltage of the charger unit 17 reaches 4.2 V / cell, the output of the charger unit 17 switches from the constant current mode to the constant voltage mode under the control of the charging control unit 7. It is done. However, the battery cell voltage has not reached 4.2V / cell.

그렇기 때문에 실제 배터리 셀(27) 전압이 4.2V/cell이 되었을 때, 상기 충전제어부(7)에서 정전압모드로 제어되야 하지만, 그 이전에 정전류모드에서 정전압모드로 변경됨에 따라 정전류 충전시간이 짧아지며서 배터리 팩(13)으로 입력되는 전류량이 적어서 충전시간이 길어지게 된다.Therefore, when the actual battery cell 27 voltage becomes 4.2V / cell, the charging control unit 7 should be controlled in the constant voltage mode, but before the constant current charging time is shortened by changing from the constant current mode to the constant voltage mode. As the amount of current input to the battery pack 13 is small, the charging time becomes long.

또한, 충전기부(17)의 출력에서부터 실제 배터리 셀(27) 입력까지의 임피던스 성분 등에 의해서 충전전압의 오차가 크게 발생되므로 인해서 배터리의 충전전압이 낮아져서 배터리 셀(27)의 충전용량이 적어지게 된다.In addition, the charging voltage of the battery is lowered due to a large error in the charging voltage due to the impedance component from the output of the charger unit 17 to the actual input of the battery cell 27, thereby reducing the charging capacity of the battery cell 27. .

특히, 리튬 이온 배터리는, 도 2b에 도시하고 있는 바와 같이, 충전전압의 제어가 정밀하게 4.2V에 근접하게 하면서 초과되지 않게 충전을 제어하면 배터리의 충전량을 높일 수 있지만, 임피던스에 의한 충전전압의 오차가 크면 과충전의 우려가 있기 때문에 충전전압을 높일 수 없다. 때문에 배터리 충전량이 낮아질 수 밖에 없다.In particular, as shown in FIG. 2B, the lithium ion battery can increase the amount of charge of the battery by controlling the charge so that the control of the charge voltage is not exceeded while accurately controlling the charge voltage to 4.2V. If the error is large, there is a risk of overcharging and the charging voltage cannot be increased. As a result, the battery charge can only be lowered.

이와 같이 리튬 이온 배터리에서는 배터리의 충전전압의 레벨이 곧 배터리의 충전 용량을 나타내기 때문에, 배터리의 충전전압이 4.2V/cell에서 0.1V/cell 전압이 미충전되면 배터리의 전체 용량은 약 10% 정도가 감소되어지기 때문에 가능한 충전전압은 최대한 4.2V/cell까지 상승시키면서도 상기 4.2V/cell 전압을 초과하지 않도록 제어하는 것이 중요하다. 그러나 임피던스 성분에 의한 오차로 인하여 정밀 제어가 어렵고, 또한 배터리 충전전압이 낮게 충전되므로 인하여 충전용량이 낮게 된다.As described above, in a lithium ion battery, the charge voltage level of the battery immediately indicates the charge capacity of the battery. Therefore, when the charge voltage of the battery is less than 0.1 V / cell at 4.2 V / cell, the total capacity of the battery is about 10%. Since the degree is reduced, it is important to control the charging voltage so as not to exceed the 4.2V / cell voltage while increasing the charge voltage to 4.2V / cell as much as possible. However, precision control is difficult due to the error due to the impedance component, and the charge capacity is low because the battery charge voltage is low.

이와 같이, 종래는 배터리 충전시에 배터리의 충전전압과 전류를 충전기부(17)의 출력에서부터 검출하여 배터리의 충전을 제어하고 있다. 따라서실제 배터리의 충전전압과 전류에 의한 충전 제어가 아니었다. 따라서 충전기부(17)의 출력과 실제 충전되어지는 배터리 셀(27) 간의 임피던스로 인하여 충전기부(17)의 출력과 배터리 셀(27) 사이의 전압 차이로 인하여 충전기부(17)의 출력전압이 4.2V/cell에 도달하여 정전압 충전모드로 절환한 시점에서도 배터리 셀(27)은 4.2V/cell에 도달하지 않은 상태이기 때문에 정전류 충전시간이 짧아서 충전시간이 길어지는 문제점이 있었다.As described above, the charging of the battery is controlled by detecting the charging voltage and the current of the battery from the output of the charger unit 17 at the time of charging the battery. Therefore, it was not the charge control by the charge voltage and the current of the actual battery. Therefore, due to the impedance between the output of the charger unit 17 and the battery cell 27 that is actually charged, due to the voltage difference between the output of the charger unit 17 and the battery cell 27 is the output voltage of the charger unit 17 Even when the battery cell 27 does not reach 4.2V / cell even when the battery cell 27 reaches the 4.2V / cell and is switched to the constant voltage charging mode, the charging time is long because the constant current charging time is short.

또한, 충전기부(17)의 출력과 실제 충전되어지는 배터리 셀(27) 사이의 임피던스로 인하여 배터리 셀(27)의 충전전압의 오차가 발생되고, 이러한 오차는 배터리 셀(27) 충전 전압 제어의 정밀도를 떨어뜨린다. 따라서 배터리 셀의 충전전압이 만 충전전압(4.2V/cell)보다 낮은 전압에서 충전되면서 충전량이 작아지고, 이런 점으로 인해서 배터리 사용시간이 짧아지는 문제점이 있었다.In addition, an error between the output of the charger unit 17 and the battery cell 27 being actually charged causes an error in the charging voltage of the battery cell 27, and this error is caused by the charge voltage control of the battery cell 27. Decreases precision. Therefore, while the charge voltage of the battery cell is charged at a voltage lower than the full charge voltage (4.2V / cell), the charge amount is reduced, due to this has a problem that the battery usage time is shortened.

따라서 본 발명의 목적은 배터리 팩 내부의 배터리 셀에서 직접 충전전압과 충전전류를 검출하여 안전하게 배터리 셀의 충전을 제어할 수 있는 배터리의 충전제어장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a charge control apparatus for a battery that can safely control charging of a battery cell by detecting a charge voltage and a charge current directly from the battery cell inside the battery pack.

본 발명의 다른 목적은 배터리 팩 내부의 배터리 셀에서 직접 충전전압과 충전전류를 검출하여 배터리 셀의 충전전압을 상승 제어하고, 충전시간을 단축시킬 수 있는 배터리의 충전제어장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a charge control apparatus for a battery capable of detecting a charge voltage and a charge current directly from a battery cell inside a battery pack to increase and control the charge voltage of the battery cell and shorten the charging time.

본 발명의 또 다른 목적은 배터리 팩 내부의 배터리 셀에서 직접 충전전압과충전전류를 검출하여 배터리 셀 충전전압을 정밀하게 제어하고, 배터리의 충전율을 높여서 배터리 방전시간을 연장시킬 수 있는 배터리의 충전제어장치를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to detect the charge voltage and the charge current directly from the battery cell inside the battery pack to precisely control the battery cell charge voltage, increase the charge rate of the battery charge control device of the battery can be extended In providing.

도 1은 종래 기술에 따른 배터리의 충전제어장치의 구성도,1 is a configuration diagram of a charging control device for a battery according to the prior art;

도 2a는 종래 기술에 따른 충전기부의 출력전압과 배터리 셀 충전전압의 차이를 나타내는 출력파형도,2A is an output waveform diagram illustrating a difference between an output voltage of a charger unit and a charge voltage of a battery cell according to the prior art;

도 2b는 일반적인 배터리 전압 동작 영역 예시도,2b illustrates a typical battery voltage operating region;

도 3은 일반적인 충전기부와 배터리 팩 사이에 구비되어지는 여러 전기적 소자들의 구성도,3 is a configuration diagram of various electrical elements provided between a general charger unit and a battery pack;

도 4는 본 발명에 따른 배터리 충전제어장치의 구성도,4 is a configuration diagram of a battery charge control device according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 배터리 충전제어장치의 상세 회로도,5 is a detailed circuit diagram of a battery charge control apparatus according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 충전기부의 출력전압과 배터리 셀 충전전압의 차이를 나타내는 출력 파형도.Figure 6 is an output waveform diagram showing the difference between the output voltage of the charger unit and the battery cell charging voltage according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

50 : 전원입력부 52 : DC/DC 스위칭부50: power input unit 52: DC / DC switching unit

54 : 충전제어부 56 : 충전기부54: charge control unit 56: charger unit

58,68,70 : 컨넥터부 60 : 배터리 팩58, 68, 70: connector 60: battery pack

62 : 전압검출부 64 : 배터리 셀62: voltage detector 64: battery cell

66 : 전류검출부66: current detector

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리의 충전제어장치는, 배터리 셀과; 배터리 셀의 충전전압을 검출하는 전압검출부와; 배터리 셀의 충전전류를 검출하는 전류검출부를 구비한 배터리 팩과, 상기 배터리 셀로부터 전압과 전류를 검출하는 전압검출부와 전류검출부의 검출값에 기초해서 상기 배터리 셀의 충전을 제어하는 충전제어수단을 포함하여 구성된다.Charge control device for a battery according to the present invention for achieving the above object, the battery cell; A voltage detector detecting a charging voltage of the battery cell; A battery pack having a current detector for detecting a charging current of the battery cell, and charging control means for controlling charging of the battery cell based on detection values of the voltage detector and the current detector for detecting voltage and current from the battery cell; It is configured to include.

상기 충전제어수단은, 상기 배터리 셀로 입력되는 전원을 배터리 충전전원에 맞게 전압과 전류를 알맞게 변환해 출력해주는 직류/직류 스위칭수단과; 상기 전압검출부와 전류검출부의 검출값에 기초해서 상기 직류/직류 스위칭수단의 스위칭동작을 제어하는 충전제어부를 포함하여 구성된다.The charging control means may include: DC / DC switching means for converting a power inputted to the battery cell into a voltage and a current according to a battery charging power and outputting the converted power; And a charging control section for controlling the switching operation of the DC / DC switching means based on the detected values of the voltage detecting section and the current detecting section.

상기 전압검출부는, 상기 배터리 셀의 일측에 연결되어진 전압분배기와; 상기 전압분배수단의 출력을 제 1 입력으로 하고, 기준전압을 제 2 입력으로 하여 두 신호의 차를 출력하는 비교기를 포함하여 구성된다.The voltage detector includes a voltage divider connected to one side of the battery cell; And a comparator for outputting the voltage distribution means as the first input and outputting the difference between the two signals with the reference voltage as the second input.

상기 전류검출부는, 전류/전압변환기를 이용하는 것을 특징으로 한다.The current detector is characterized in that for using a current / voltage converter.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배터리의 충전제어장치에 대해서 자세하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, a charging control apparatus of a battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 배터리 충전제어장치는, 배터리 팩 내부의 배터리 셀로부터 충전전류와 충전전압을 검출하도록 구성하고 있다. 이를 위해서 본 발명에서는 도 4에 도시하고 있는 바와 같은 충전제어장치를 구비하고 있다.The battery charge control device of the present invention is configured to detect a charge current and a charge voltage from a battery cell inside a battery pack. To this end, the present invention includes a charge control device as shown in FIG.

도시되고 있는 바와 같이, 본 발명의 배터리 충전제어장치는, 배터리 충전전원을 공급하는 전원입력부(50)와, 배터리 팩(60) 사이에 충전기부(56)를 구비하고 있다.As shown in the drawing, the battery charge control apparatus of the present invention includes a power input unit 50 for supplying battery charging power and a charger unit 56 between the battery pack 60.

상기 충전기부(56)는, 상기 전원입력부(50)로부터 입력되는 전원을 배터리 충전에 필요한 전압 및 전류에 알맞게 변환해 주기 위한 DC/DC 스위칭부(52)와, 상기 배터리 팩(60) 내부에서 검출된 충전전류와 충전전압을 배터리 제어정보로 이용해서 상기 배터리 전압이 4.2V/cell 전압에 도달하기 전까지는 설정된 일정전류 값으로 정전류 충전을 제어하고, 상기 배터리 전압이 4.2V/cell 전압에 도달하면 배터리 전압이 4.2V/cell 전압으로 일정하게 정전압 제어하는 충전제어부(54)를 포함하여 구성된다.The charger unit 56 may include a DC / DC switching unit 52 for converting power input from the power input unit 50 to a voltage and a current necessary for charging a battery, and inside the battery pack 60. By using the detected charging current and the charging voltage as the battery control information, the constant current charging is controlled to a set constant current value until the battery voltage reaches 4.2V / cell voltage, and the battery voltage reaches 4.2V / cell voltage. If the battery voltage is a constant voltage control to 4.2V / cell voltage is configured to include a charge control unit 54.

상기 스위칭부(52)는, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전원입력부(50)에서 출력되는 전원이 배터리 팩(60)으로 공급될 수 있도록 전원공급경로를 개폐하는 스위칭소자(FET)와, 상기 스위칭소자(FET)의 출력단과 그라운드 사이에 연결되어진 다이오드(D)와, 상기 스위칭소자(FET)의 출력단에 연결된 인덕터(I)와, 상기 인턱터(I)의 후단과 그라운드 사이에 연결되어진 캐패시터(C)를 포함하여 구성되어진다.As shown in FIG. 5, the switching unit 52 includes a switching element (FET) that opens and closes a power supply path so that power output from the power input unit 50 can be supplied to the battery pack 60. A diode (D) connected between the output terminal of the switching device (FET) and the ground, an inductor (I) connected to the output terminal of the switching device (FET), and a rear end of the inductor (I) and ground. The capacitor C is comprised.

상기 충전기부(56)와 배터리 팩(60) 사이에는 상기 충전기부(56)와 배터리팩(60)을 전기적으로 연결하는 컨넥터(58,68,70)가 구비되어진다.Between the charger unit 56 and the battery pack 60, connectors 58, 68, and 70 for electrically connecting the charger unit 56 and the battery pack 60 are provided.

상기 배터리 팩(60)은, 상기 다수개의 셀을 직렬 또는 병렬 연결하여 구성되는 배터리 셀(64)과, 상기 배터리 셀(64)의 전류를 검출하는 전류검출부(66)와, 상기 배터리 셀(64)의 전압을 검출하는 전압검출부(62)를 포함하여 구성된다. 상기 전류검출부(66)와 전압검출부(62)를 통해서 검출되어진 충전전류와 충전전압은 컨넥터(68,70)을 통해서 충전기부(56)의 충전제어부(54)에 입력되어진다.The battery pack 60 includes a battery cell 64 configured by connecting the plurality of cells in series or in parallel, a current detector 66 detecting a current of the battery cell 64, and the battery cell 64. It is configured to include a voltage detecting unit 62 for detecting the voltage of). The charging current and the charging voltage detected through the current detector 66 and the voltage detector 62 are input to the charge control unit 54 of the charger unit 56 through the connectors 68 and 70.

상기 전압검출부(62)는, 도 5에 도시되고 있는 바와 같이, 배터리 셀(64)의 일측에 직렬 연결되어진 저항(R1,R2)과, 상기 저항(R1,R2)의 분배 전압을 반전단자로 입력하는 비교기(OP1)와, 상기 비교기(OP1)의 비반전단자에 기준전압원(V1)을 연결하고 있다. 그리고 상기 저항(R2)의 일측은 그라운드에 연결되도록 구성되어진다. 상기 비교기(OP1)는, 오피 앰프로 구성되어진다.As illustrated in FIG. 5, the voltage detector 62 uses the resistors R1 and R2 connected in series to one side of the battery cell 64 and the divided voltages of the resistors R1 and R2 as inverting terminals. The reference voltage source V1 is connected to an input comparator OP1 and a non-inverting terminal of the comparator OP1. One side of the resistor R2 is configured to be connected to ground. The comparator OP1 is configured of an op amp.

상기 전류검출부(66)는, 도 5에 도시되고 있는 바와 같이, 배터리 셀(64)과 그라운드 사이에 저항(R3)을 연결하고, 상기 저항(R3)의 양측 단자를 비교기(OP2)의 반전단자와 비반전단자에 각각 연결하고 있다. 상기 비교기(OP2)는, 오피 앰프로 구성되어진다. 상기 전류검출부(66)는, 전류/전압 변환소자를 이용하는 것이 가능하다.As illustrated in FIG. 5, the current detector 66 connects a resistor R3 between the battery cell 64 and the ground and connects both terminals of the resistor R3 to the inverting terminal of the comparator OP2. And non-inverting terminals, respectively. The comparator OP2 is configured of an op amp. The current detector 66 may use a current / voltage converter.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 배터리의 충전제어장치의 동작과정에 대해서 설명한다.Next will be described the operation of the charge control device of the battery according to the present invention having the above configuration.

리튬 이온 배터리는, 도 2b에 도시하고 있는 바와 같이, 충전 전압의 제어가 정밀할수록(4.2V/cell에 근접하게 제어) 배터리 충전량을 높일 수 있다. 또한, 리튬 이온 배터리는 안전상의 위험으로부터 보호하기 위하여 과충전 및 과방전을 방지할 필요가 있다. 그러나 배터리와 충전기 사이의 임피던스 오차가 클 경우, 상기 과충전의 우려 때문에 충전전압을 높일 수 없고, 이러한 문제로 배터리 충전량은 낮아질 수 밖에 없다.As shown in FIG. 2B, the lithium ion battery can increase the battery charge amount as the control of the charging voltage is more precise (control close to 4.2 V / cell). In addition, lithium ion batteries need to prevent overcharge and overdischarge in order to protect them from safety hazards. However, when the impedance error between the battery and the charger is large, the charging voltage cannot be increased due to the fear of overcharging, and the battery charging amount can only be lowered due to this problem.

그러나 본 발명에서는 배터리 셀(64)로부터 직접 충전전압과 충전전류를 검출하고 있다. 즉, 도 4와 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 배터리 셀(64)의 양단에 연결되어진 전압검출부(62) 및 전류검출부(66)가 배터리 셀(64)의 충전전압과 충전전류를 직접 검출한다.However, in the present invention, the charge voltage and the charge current are detected directly from the battery cell 64. That is, as illustrated in FIGS. 4 and 5, the voltage detector 62 and the current detector 66 connected to both ends of the battery cell 64 directly detect the charge voltage and the charge current of the battery cell 64. do.

상기 전압검출부(62)는, 배터리 셀(64)의 충전전압을 저항(R1,R2)에 의해서 분배하여 비교기(OP1)에 입력하고, 상기 비교기(OP1)는 기준전압과의 비교에 의해서 검출된 충전전압에 대한 구형파 펄스를 발생시킨다. 또한, 전류검출부(66)는, 배터리 셀(64)의 충전전류를 저항(R3)을 통해서 검출한다. 즉, 상기 충전전류에 대응하는 값을 상기 저항(R3)의 양단에 걸리는 전압값으로 비교기(OP2)에 의해서 검출해서, 충전전류에 대응하는 구형파 펄스를 발생시킨다.The voltage detector 62 divides the charging voltage of the battery cell 64 by the resistors R1 and R2 and inputs the same to the comparator OP1, and the comparator OP1 is detected by comparison with a reference voltage. Generate square wave pulses for charging voltage. In addition, the current detector 66 detects the charging current of the battery cell 64 through the resistor R3. That is, a value corresponding to the charging current is detected by the comparator OP2 as a voltage value across the resistor R3, and a square wave pulse corresponding to the charging current is generated.

상기 전압검출부(62)에서 검출된 충전전압에 해당하는 구형파 펄스는, 배터리 팩(60)과 충전기부(56)를 연결하는 컨넥터(68)를 통해서 충전기부(56)의 충전제어부(54)에 입력되어진다. 또한, 상기 전류검출부(66)에서 검출된 충전전류에 해당하는 구형파 펄스는, 배터리 팩(60)과 충전기부(56)를 연결하는 컨넥터(70)를 통해서 충전기부(56)의 충전제어부(54)에 입력되어진다.The square wave pulse corresponding to the charging voltage detected by the voltage detector 62 is connected to the charge control unit 54 of the charger unit 56 through a connector 68 connecting the battery pack 60 and the charger unit 56. It is input. In addition, the square wave pulse corresponding to the charging current detected by the current detector 66, the charging control unit 54 of the charger unit 56 through the connector 70 connecting the battery pack 60 and the charger unit 56. Is entered.

상기 충전제어부(54)는, 상기 검출되어진 충전전압과 충전전류에 기초해서배터리 팩(60)의 충전을 제어한다. 즉, 배터리의 충전 동작시에 상기 배터리 셀(64)로부터 검출된 충전전압이 4.2V/cell에 도달하기까지 설정된 일정전류로 배터리 셀(64)의 충전을 제어한다. 이때, 상기 전류검출부(66)를 통해서 검출되어지는 충전전류를 피이드백 받고, 정전류 충전이 이루어지도록 제어한다.The charging control unit 54 controls the charging of the battery pack 60 based on the detected charging voltage and charging current. That is, during the charging operation of the battery, the charging of the battery cell 64 is controlled with a constant current set until the charging voltage detected from the battery cell 64 reaches 4.2 V / cell. At this time, the charging current detected through the current detecting unit 66 is fed back, and the control is performed such that constant current charging is performed.

그리고 상기 충전제어부(54)는, 배터리 셀(64)로부터 검출된 충전전압이 4.2V/cell에 도달하면, 충전전압이 4.2V/cell을 유지할 수 있도록 상기 전압검출부(62)로부터 검출되어지는 충전전압을 피이드백 받아서 정전압 충전 제어한다.When the charging voltage detected from the battery cell 64 reaches 4.2 V / cell, the charging control unit 54 is charged from the voltage detecting unit 62 so that the charging voltage can maintain 4.2 V / cell. Receives feedback and controls constant voltage charge.

이러한 제어로 본 발명은, 배터리 셀(64)의 충전전압을 높게 제어하여, 충전량을 높이는 것이 가능하게 된다. 즉, 도 6에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에서는 배터리 셀(64) 전압이 4.2V/cell에 도달했을 때, 정전류모드에서 정전압모드로 전환되도록 제어하고 있다. 이때, 충전기부(56)의 출력전압은 4.2V/cell보다 높게 되며, 따라서 정전류 구간이 종래와 비교해서 길어지게 된다. 또한, 정전류충전시간(T3)이 종래(T1)와 비교해서 길어지기 때문에, 총 충전시간(T4)은, 종래(T2)와 비교해서 짧아진다.With this control, the present invention can control the charge voltage of the battery cell 64 high, thereby increasing the charge amount. That is, as shown in FIG. 6, in the present invention, when the voltage of the battery cell 64 reaches 4.2 V / cell, the control is such that the switching from the constant current mode to the constant voltage mode is performed. At this time, the output voltage of the charger unit 56 is higher than 4.2V / cell, thus the constant current section is longer than in the prior art. In addition, since the constant current charging time T3 is longer than that of the conventional T1, the total charging time T4 is shorter than that of the conventional T2.

이상에서 설명하고 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 배터리의 충전제어장치는, 배터리 충전시에 충전전압과 충전전류를 배터리 셀로부터 직접 검출하고, 상기 검출값을 이용해서 배터리 셀의 충전을 제어하는 것에 그 특징이 있다. 이를 위해서 본 발명은 배터리 팩 내부에 배터리 셀의 충전전류를 검출하는 전류검출부와, 배터리 셀의 충전전압을 검출하는 전압검출부를 구성하고, 상기 전류검출부와 전압검출부에서 검출되어진 충전전류와 충전전압은 배터리의 충전을 제어하는 충전기부에 전달되도록 구성한다. 상기 제어로 본 발명은 충전기부의 출력전압과 배터리 셀 사이에 존재하는 임피던스 오차를 억제하여, 정전류 충전시간을 길게 하면서 총 충전시간을 짧게하고 충전용량을 높인다.As described above, the charging control apparatus for a battery according to the present invention detects the charging voltage and the charging current directly from the battery cell when the battery is charged, and controls the charging of the battery cell using the detected value. It has its features. To this end, the present invention comprises a current detector for detecting the charge current of the battery cell and a voltage detector for detecting the charge voltage of the battery cell, the charge current and the charge voltage detected by the current detector and the voltage detector It is configured to be delivered to the charger unit for controlling the charging of the battery. According to the above control, the present invention suppresses the impedance error existing between the output voltage of the charger unit and the battery cell, thereby shortening the total charging time and increasing the charging capacity while increasing the constant current charging time.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

위에서 설명하고 있는 본 발명에 따른 배터리의 충전제어장치는 다음과 같은 효과를 얻는 것이 가능하다.The charging control device of the battery according to the present invention described above can obtain the following effects.

첫째, 본 발명은 충전기의 출력과 실제 배터리 셀 사이의 전압 드롭 양을 감안하여 배터리 충전전압을 낮추었던 종래와 비교해서 충전전압을 더 높여서 제어하므로서 정전류 충전시간이 길어지면서 충전시간을 단축시키는 효과를 얻는다.First, the present invention has the effect of shortening the charging time as the constant current charging time is longer by controlling the charging voltage higher than in the prior art that lowered the battery charging voltage in consideration of the amount of voltage drop between the output of the charger and the actual battery cell. Get

둘째, 본 발명은 실제 배터리 셀로부터 충전전압과 충전전류를 검출하여 배터리의 충전을 제어하므로서 배터리 충전전압의 정밀 제어가 가능하다. 따라서 충전전압의 오차가 억제되면서 배터리 완충전시의 충전율을 높이고, 동시에 충전용량의 증가로 배터리 방전시간을 길게 하는 효과를 얻는다.Second, the present invention enables precise control of the battery charging voltage by controlling the charging of the battery by detecting the charging voltage and the charging current from the actual battery cell. Therefore, while the error of the charging voltage is suppressed, the charging rate of the battery fully charged battery is increased, and at the same time, the battery discharge time is increased by increasing the charging capacity.

셋째, 본 발명은 배터리 셀로부터 실제 충전되어지는 배터리 전압과 전류를검출하여 배터리의 충전을 제어하므로서 배터리를 안전하게 충전 제어하는 것이 가능하다.Third, the present invention can control the charging of the battery safely by detecting the battery voltage and current being actually charged from the battery cell to control the charging of the battery.

Claims (4)

배터리 셀과;A battery cell; 배터리 셀의 충전전압을 검출하는 전압검출부와;A voltage detector detecting a charging voltage of the battery cell; 배터리 셀의 충전전류를 검출하는 전류검출부를 구비한 배터리 팩과,A battery pack having a current detector detecting a charging current of the battery cell; 상기 배터리 셀로부터 전압과 전류를 검출하는 전압검출부와 전류검출부의 검출값에 기초해서 상기 배터리 셀의 충전을 제어하는 충전제어수단을 포함하여 구성되는 배터리의 충전제어장치.And charge control means for controlling charging of the battery cell based on a voltage detector and a voltage detector for detecting voltage and current from the battery cell. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 충전제어수단은, 상기 배터리 셀로 입력되는 전원을 배터리 충전전원에 맞게 전압과 전류를 알맞게 변환해 출력해주는 직류/직류 스위칭수단과;The charging control means may include: DC / DC switching means for converting a power inputted to the battery cell into a voltage and a current according to a battery charging power and outputting the converted power; 상기 전압검출부와 전류검출부의 검출값에 기초해서 상기 직류/직류 스위칭수단의 스위칭동작을 제어하는 충전제어부를 포함하여 구성되는 배터리의 충전제어장치.And a charging control unit for controlling the switching operation of the DC / DC switching means based on the detected values of the voltage detection unit and the current detection unit. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전압검출부는, 상기 배터리 셀의 일측에 연결되어진 전압분배기와;The voltage detector includes a voltage divider connected to one side of the battery cell; 상기 전압분배수단의 출력을 제 1 입력으로 하고, 기준전압을 제 2 입력으로 하여 두 신호의 차를 출력하는 비교기를 포함하여 구성되는 배터리의 충전제어장치.And a comparator for outputting the voltage distribution means as a first input and a reference voltage as a second input to output a difference between the two signals. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전류검출부는, 전류/전압변환기를 이용하는 것을 특징으로 하는 배터리의 충전제어장치.And the current detector uses a current / voltage converter.
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