KR20100054153A - 충전 회로, 및 이것을 구비한 전지 팩, 충전 시스템 - Google Patents

충전 회로, 및 이것을 구비한 전지 팩, 충전 시스템 Download PDF

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KR20100054153A
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파나소닉 주식회사
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Abstract

2차 전지에 접속하기 위한 전지 접속 단자와, 상기 2차 전지의 충전용의 전류를 출력하는 전원부로부터, 상기 전류를 수전하기 위한 전원 접속 단자와, 상기 전원 접속 단자와 상기 전지 접속 단자 사이에 직렬로 접속되고, 상기 전원 접속 단자로부터 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류를 온 오프하는 제 1 및 제 2 스위칭 소자와, 상기 전원 접속 단자로부터 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 공정과, 상기 제 1 스위칭 소자를 ON 상태로 함과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 하는 공정과, 상기 제 1 스위칭 소자를 OFF 상태로 함과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 공정을 반복함으로써, 상기 전지 접속 단자에 펄스 형상으로 충전 전류를 공급하는 충전 제어부와, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 한쪽만이 ON 상태로 되는 기간에, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가, 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류의 유무를 판정할 수 있도록 설정하는 전류 임계값을 넘는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 한쪽에 고장이 생기고 있다고 판정하는 고장 판정부를 구비한 충전 회로이다.

Description

충전 회로, 및 이것을 구비한 전지 팩, 충전 시스템{CHARGING CIRCUIT, AND BATTERY PACK AND CHARGING SYSTEM EQUIPPED WITH SAME}
본 발명은 2차 전지의 충전에 사용되는 충전 회로, 및 이것을 구비한 전지 팩, 충전 시스템에 관한 것이다.
종래부터, 2차 전지를 충전하기 위한 충전 회로를 구비한 전자기기가 있다. 이러한 충전 회로에서는, 2차 전지의 과충전을 방지하기 위해서 충전 경로에 스위칭 소자를 마련하는 것이 일반적이다. 이러한 충전 회로에서는, 충전중은 스위칭 소자를 도통 상태로 하고, 전지 전압 또는 충전 전류를 감시한다. 그리고, 전지 전압 또는 충전 전류에 근거하여, 2차 전지의 만충전을 검지한 경우에, 전술한 스위칭 소자를 비도통 상태로 하고, 이후의 충전을 정지하는 것으로, 과충전에 의한 2차 전지의 열화·누액·발연·발화 등을 방지하도록 되어 있다.
한편, 전술한 스위칭 소자가 고장나서 도통 상태로 고정된 경우, 전지 전압 또는 충전 전류에 근거하여 2차 전지가 만충전인 것을 검지하더라도 충전을 정지할 수 없다. 그 때문에, 과충전이 생겨 2차 전지의 열화·누액·발연·발화 등이 생길 우려가 있다. 그래서, 스위칭 소자의 고장을 검출하는 고장 진단 기능을 구비한 충전 회로가 알려져 있다.
예컨대 특허 문헌 1에는, 2차 전지의 충전을 행하는 정전압 전원 회로와 정전류 회로를 직렬로 접속하고, 상기 정전압 전원 회로와 정전류 회로로부터 일정한 전류를 2차 전지에 공급한 경우의 전지 전압과, 일정 기간 이 정전류 회로의 스위칭 소자를 OFF 상태로 하여 2차 전지에의 전류 공급을 정지시킨 경우의 전지 전압과의 차이가 정상인지 여부를 판단함으로써, 정전류 회로의 스위칭 소자의 고장을 검출하는 기술이 기재되어 있다. 그리고, 정전류 회로의 스위칭 소자의 고장을 검출하면, 정전류 회로의 상류에 있는 정전압 전원 회로의 스위칭 소자를 OFF 상태로 하여 2차 전지의 충전을 정지시켜, 2차 전지가 과충전되는 것을 방지하고 있다.
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 스위칭 소자의 고장 진단은, 충전 개시전과 충전 완료후이고, 충전 동작 이외의 어떠한 기능 동작도 실시되고 있지 않을 때에 실행되도록 되어 있기 때문에, 충전중에 스위칭 소자가 고장난 경우에는, 충전 완료후까지 고장을 검출할 수 없다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 가령 충전중에 고장 진단을 실행하면, 특허 문헌 1에 기재된 기술로는, 고장 검출을 위한 정전류 회로의 스위칭 소자를 OFF 상태로 해야 하기 때문에, 충전이 중단되어 버린다고 하는 문제점이 있었다.
일본 공개 특허 공보 평 6-189459 호
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 발명이며, 2차 전지의 충전중에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있는 충전 회로, 전지 팩, 및 충전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 국면에 따른 충전 회로는, 2차 전지에 접속하기 위한 전지 접속 단자와, 상기 2차 전지의 충전용의 전류를 출력하는 전원부로부터, 상기 전류를 수전하기 위한 전원 접속 단자와, 상기 전원 접속 단자와 상기 전지 접속 단자 사이에 직렬로 접속되어, 상기 전원 접속 단자로부터 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류를 온 오프하는 제 1 및 제 2 스위칭 소자와, 상기 전원 접속 단자로부터 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 공정과, 상기 제 1 스위칭 소자를 ON 상태로 함과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 하는 공정과, 상기 제 1 스위칭 소자를 OFF 상태로 함과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 공정을 반복하는 것에 의해, 상기 전지 접속 단자에 펄스 형상으로 충전 전류를 공급하는 충전 제어부와, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 한쪽만이 ON 상태로 되어 있는 기간에, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가, 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류의 유무를 판정할 수 있도록 설정된 전류 임계값을 넘는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 적어도 한쪽에 고장이 발생한 것으로 판정하는 고장 판정부를 구비한다.
이러한 구성의 충전 회로는, 2차 전지에 펄스 형상으로 반복해서 충전 전류를 공급함으로써 2차 전지의 충전을 행하고 있는 충전중에, 반복해서 펄스에 의한 전류 공급을 계속하면서 고장 발생의 유무를 판정할 수 있기 때문에, 충전을 중단하는 일 없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 국면에 따른 전지 팩은 상술의 충전 회로와 상기 2차 전지를 구비한다.
이러한 구성의 전지 팩은, 전지 팩에서, 2차 전지에 펄스 형상으로 반복해서 충전 전류를 공급함으로써 2차 전지의 충전을 행할 수 있음과 동시에, 상기 충전중에, 반복해서 펄스에 의한 전류 공급을 계속하면서 고장 발생의 유무를 판정할 수 있기 때문에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 국면에 따른 충전 시스템은 상술의 충전 회로와 상기 2차 전지와 상기 전원부를 구비한다.
또한, 이러한 구성의 충전 시스템은, 전원부의 출력 전류를, 충전 회로에서 펄스 형상의 충전 전류로서 2차 전지에 공급하는 것으로, 충전이 행해진다. 그리고, 2차 전지에 펄스 형상으로 반복해서 충전 전류를 공급함으로써 2차 전지의 충전을 행하고 있는 충전중에, 반복해서 펄스에 의한 전류 공급을 계속하면서 고장 발생의 유무를 판정할 수 있기 때문에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 2차 전지의 충전중에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 충전 회로를 구비한 전지 팩, 및 이 전지 팩을 구비한 충전 시스템의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 충전 시스템에서의 충전시의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 충전 시스템에서, 스위칭 소자가 쇼트 고장난 경우의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 충전 시스템에서, 스위칭 소자가 오픈 고장난 경우의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시 형태를 도면에 근거하여 설명한다. 한편, 각 도면에서 동일한 부호를 부여한 구성은, 동일한 구성인 것을 나타내고, 그 설명을 생략한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 충전 회로를 구비한 전지 팩, 및 이 전지 팩을 구비한 충전 시스템의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다. 도 1에 나타내는 충전 시스템(1)은, 전지 팩(2)과 충전용 전원(3)(전원부)이 접속되어 구성되어 있다. 한편, 이 충전 시스템(1)은, 전지 팩(2)으로부터 급전이 행해지는 도시하지 않는 부하 장치를 더 포함하는 전자기기 시스템으로서 구성되더라도 좋다. 그 경우, 전지 팩(2)은, 도 1에서는 충전용 전원(3)으로부터 충전이 행해지지만, 상기 전지 팩(2)이 상기 부하 장치에 장착되어, 부하 장치를 통해서 충전이 행해지더라도 좋다.
충전용 전원(3)은 전지 팩(2)에 2차 전지의 충전용의 전류를 출력하는 전원 회로에서, 예컨대 정전압 전원 장치가 이용된다. 한편, 충전용 전원(3)은 정전압 전원 장치에 한정되지 않고, 예컨대 정전류 정전압(CCCV) 충전 등, 여러 충전 방식에 의해 충전을 행하는 충전 장치이더라도 좋다.
전지 팩(2)은, 접속 단자(11, 12)(전원 접속 단자), 접속 단자(21, 22)(전지 접속 단자), 전압 검출 회로(15), 전류 검출부(16), 온도 센서(17), 제어 IC(18), LED(Light Emitting Diode)(19, 20)(통지부), 및 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)로 이루어지는 충전 회로와, 2차 전지(14)를 구비하고 있다. 또한, 제어 IC(18)는 아날로그 디지털(A/D) 변환기(201)와 제어부(202)를 구비하고 있다.
접속 단자(11, 12)는 충전용 전원(3)과 전지 팩(2)을 접속하는 접속 단자이다. 접속 단자(11, 12)는 충전용 전원(3)과 전지 팩(2)을 전기적으로 접속하는 것이면 좋고, 예컨대 전극이나 커넥터, 단자대 등이더라도 좋고, 랜드(land)나 패드 등의 배선 패턴이더라도 좋다.
접속 단자(21, 22)는 상술의 충전 회로와 2차 전지(14)를 접속하는 접속 단자이다. 접속 단자(21, 22)는 충전 회로와 2차 전지(14)를 전기적으로 접속하는 것이면 좋고, 예컨대 전극이나 커넥터, 단자대 등이더라도 좋고, 랜드나 패드 등의 배선 패턴이더라도 좋다.
접속 단자(11)는, 방전용의 스위칭 소자(Q3), 충전용의 스위칭 소자(Q1, Q2)(제 1 및 제 2 스위칭 소자), 및 접속 단자(21)를 통해서 2차 전지(14)의 양극에 접속되어 있다. 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)로서는, 예컨대 FET(Field Effect Transistor)가 사용된다. 스위칭 소자(Q3)는, 예컨대 p 채널의 FET이며, 기생 다이오드의 캐소드가 2차 전지(14)의 방향으로 되어 있다. 또한, 스위칭 소자(Q1, Q2)는, 예컨대 n 채널의 FET이며, 기생 다이오드의 캐소드가 접속 단자(11)의 방향으로 되어 있다.
FET의 ON 저항은 매우 작기 때문에, 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)로서 FET를 이용함으로써, 충전 및 방전시의 열손실을 저감할 수 있다. 한편, 스위칭 소자의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)로서, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)를 사용하여도 좋다. IGBT는, 내압이 매우 크기 때문에, 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)로서 IGBT를 이용함으로써, 고 전압에 의한 충전 및 방전이 가능해진다.
또한, 접속 단자(12)는, 전류 검출부(16)와 접속 단자(22)를 통해 2차 전지(14)의 음극에 접속되어 있고, 접속 단자(11)로부터 스위칭 소자(Q3, Q1, Q2), 접속 단자(21), 2차 전지(14), 접속 단자(22), 및 전류 검출부(16)를 통해서 접속 단자(12)에 이르는 충방전 경로가 구성되어 있다. 그리고, 2차 전지(14)의 음극은, 회로 그라운드로 되어 있다.
전류 검출부(16)는, 예컨대 전류 검출용의 션트(shunt) 저항이나 홀 소자에 의해서 구성되어 있다. 그리고, 전류 검출부(16)는, 2차 전지(14)의 충전 전류 및 방전 전류를 전압값으로 변환하여 아날로그 디지털 변환기(201)에 출력한다.
2차 전지(14)는, 예컨대 리튬 이온 2차 전지나 니켈 수소 2차 전지 등의 2차 전지이다. 한편, 2차 전지(14)는, 단일 전지에 한정되지 않고, 예컨대 복수의 2차 전지가 직렬 접속된 세트 전지이더라도 좋고, 예컨대 복수의 2차 전지가 병렬 접속된 세트 전지이더라도 좋고, 직렬과 병렬이 조합되어 접속된 세트 전지이더라도 좋다.
온도 센서(17)는 2차 전지(14)의 온도를 검출하는 온도 센서이다. 그리고, 온도 센서(17)에 의해서 검출된 2차 전지(14)의 온도는 아날로그 디지털 변환기(201)에 입력된다. 또한, 2차 전지(14)의 단자 전압(Vt)은, 전압 검출 회로(15)에 의해서 검출되어, 아날로그 디지털 변환기(201)에 입력된다. 또, 전류 검출부(16)에 의해서 검출된 충전 전류(Ic)의 전류값도 아날로그 디지털 변환기(201)에 입력된다. 아날로그 디지털 변환기(201)는 각 입력값을 디지털값으로 변환하여, 제어부(202)에 출력한다.
제어부(202)는, 예컨대 소정의 연산 처리를 실행하는 CPU(Central Processing Unit)와, 소정의 제어 프로그램이 기억된 ROM(Read Only Memory)과, 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(Random Access Memory)과, 이들의 주변 회로 등을 구비하여 구성되어 있다. 그리고, 제어부(202)는, ROM에 기억된 제어 프로그램을 실행함으로써, 보호 제어부(211), 충전 제어부(212), 및 고장 판정부(213)로서 기능한다.
충전 제어부(212)는, 충전용 전원(3)으로부터 출력되는 충전 전압을 펄스 형상으로 온오프함으로써, 2차 전지(14)에 흐르는 전류를 조절하고, 2차 전지(14)를 펄스 충전에 의해서 충전한다. 구체적으로는, 충전 제어부(212)는, 예컨대 스위칭 소자(Q1)만을 ON 상태로 하는 공정과, 스위칭 소자(Q1, Q2)를 ON 상태로 하는 공정과, 스위칭 소자(Q2)만을 ON 상태로 하는 공정을 반복하는 것에 의해, 접속 단자(21, 22)에 접속된 2차 전지(14)에 펄스 형상으로 충전 전류를 공급하고, 소위 펄스 충전 방식에 의해서, 2차 전지(14)를 충전한다.
고장 판정부(213)는, 충전 제어부(212)에 의해서 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 어느 한쪽만이 ON 상태로 되어 있는 기간에, 전류 검출부(16)에 의해서 검출된 전류가, 전류의 유무를 판정하기 위해서 미리 설정된 전류 임계값(Ith)을 넘은 경우, 즉 충전 전류가 있다고 검지된 경우, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 적어도 한쪽에 쇼트 고장이 발생한 것으로 판정한다. 전류 임계값(Ith)은, 예컨대, 전류 검출부(16) 및 아날로그 디지털 변환기(201)에 의한 전류 검출 정밀도나, 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)가 누설 전류 등보다 약간 큰 전류값이 설정되어 있다.
구체적으로는, 고장 판정부(213)는, 충전 제어부(212)에 의해서 스위칭 소자(Q1)만이 ON 상태로 되어 있는 기간에, 전류 검출부(16)에 의해서 검출된 전류가 전류 임계값(Ith)을 넘은 경우, 스위칭 소자(Q2)에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정하고, LED(20)를 점등시킨다. 또한, 고장 판정부(213)는, 충전 제어부(212)에 의해서 스위칭 소자(Q2)만이 ON 상태로 되어 있는 기간에, 전류 검출부(16)에 의해서 검출된 전류가 전류 임계값(Ith)을 넘은 경우, 스위칭 소자(Q1)에 쇼트 고장이 발생한 것으로 판정하고, LED(19)를 점등시킨다.
또한, 고장 판정부(213)는, 충전 제어부(212)에 의해서 스위칭 소자(Q1, Q2)가 모두 ON 상태로 되어 있는 기간에, 전류 검출부(16)에 의해서 검출된 전류가 전류 임계값(Ith) 이하인 경우, 즉 충전 전류가 없는 것이 검지된 경우, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 적어도 한쪽에 오픈 고장이 생기고 있다고 판정하고, LED(19, 20)를 점등시킨다.
한편, 통지부는, LED(19, 20)에 한정되지 않고, 예컨대 액정 표시기 등을 이용하여 고장을 통지하는 메시지를 표시하여도 좋고, 경보 버저(buzzer) 등과 같이 소리로 고장의 발생을 통지하여도 좋고, 또는 통신 회로를 이용하여, 전지 팩(2)에 의해서 구동되는 부하기기나 충전 장치에 고장의 발생을 통지하는 것이더라도 좋다.
보호 제어부(211)는, 아날로그 디지털 변환기(201)로부터의 각 입력값으로부터, 접속 단자(11, 12)간의 단락이나, 접속 단자(11, 12)에 접속되는 대략 도시된 부하기기 본체로부터의 이상 전류 등, 전지 팩(2)의 외부에서의 이상이나, 2차 전지(14)의 이상한 온도 상승 및 2차 전지(14)의 과충전 등의 이상을 검출한다. 구체적으로는, 보호 제어부(211)는, 예컨대, 전류 검출부(16)에 의해서 검출된 전류값이 미리 설정된 이상 전류 판정 임계값을 초과하면, 접속 단자(11, 12)간의 단락이나 대략 도시의 부하기기 본체로부터의 이상 전류에 근거하는 이상이 생겼다고 판정한다.
또한, 보호 제어부(211)는, 예컨대 온도 센서(17)에 의해서 검출된 2차 전지(14)의 온도가 미리 설정된 이상 온도 판정 임계값을 초과하면, 2차 전지(14)의 이상이 생겼다고 판정한다. 그리고, 보호 제어부(211)는, 이러한 이상을 검출한 경우, 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)를 OFF 상태로 하여, 과전류나 과열 등의 이상으로부터, 2차 전지(14)를 보호하는 보호 동작을 행한다.
또한, 보호 제어부(211)는, 전압 검출 회로(15)에 의해서 검출된 단자 전압(Vt)이, 미리 설정된 과충전 검출 전압을 초과하면, 과충전이 생겼다고 판정하고, 스위칭 소자(Q1, Q2)를 OFF 상태로 하여, 과충전으로부터 2차 전지(14)를 보호하는 보호 동작을 행한다.
또한, 보호 제어부(211)는, 예컨대 전압 검출 회로(15)에 의해 검출된 2차 전지(14)의 단자 전압(Vt)이, 2차 전지의 과방전을 방지하기 위해서 미리 설정된 방전 금지 전압 이하로 된 경우, 스위칭 소자(Q3)를 OFF 상태로 하여, 과방전에 의한 2차 전지(14)의 열화를 방지하도록 되어 있다.
또한, 보호 제어부(211)는, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q1)에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 스위칭 소자(Q2)를 OFF 상태로 하여 2차 전지(14)의 충전을 정지시킨다. 또한, 보호 제어부(211)는, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q2)에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 스위칭 소자(Q1)를 OFF 상태로 하여 2차 전지(14)의 충전을 정지시킨다. 한편, 보호 제어부(211)는, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 어느 하나에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 스위칭 소자(Q1, Q2)를 OFF 상태로 하여도 좋다.
또한, 보호 제어부(211)는, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 어느 하나에 오픈 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 스위칭 소자(Q1, Q2)를 OFF 상태로 한다.
다음으로, 상술한 바와 같이 구성된 충전 시스템(1)의 동작에 대하여 설명한다. 도 2, 도 3, 도 4는 도 1에 나타내는 충전 시스템(1)에서의 충전시의 동작을 설명하기 위한 설명도이며, 스위칭 소자(Q1, Q2)를 ON, OFF 상태로 하는 제어 신호(S1, S2)와, 2차 전지(14)에 흐르는 충전 전류(Ic)와, 2차 전지(14)의 단자 전압(Vt)의 관계를 나타내고 있다.
우선, 스위칭 소자(Q1, Q2) 모두 고장이 아닌 경우의 고장 진단에 대하여 설명한다. 도 2는, 스위칭 소자(Q1, Q2)가 정상인 경우에 있어서의 충전 시스템(1)의 동작의 일례를 나타내고 있다. 우선, 충전시에 있어서, 충전 제어부(212)에 의해서, 스위칭 소자(Q3)는 ON 상태로 되어 있다. 스위칭 소자(Q3)는 방전 제어용의 스위칭 소자이지만, ON 상태로 되는 것에 의해 ON 저항이 감소한다.
다음으로, 도 2에서의 타이밍(T1)에서, 충전 제어부(212)로부터의 제어 신호(S1, S2)가 하이 레벨(H)로 되어, 스위칭 소자(Q1, Q2)가 ON 상태로 된다. 그렇다면, 충전용 전원(3)으로부터 공급된 충전 전류(Ic)가, 접속 단자(11), 스위칭 소자(Q3, Q1, Q2), 접속 단자(21), 2차 전지(14), 접속 단자(22), 및 전류 검출부(16)를 통해서 접속 단자(12)에 흘러, 전류 검출부(16)에 의해서, 충전 전류(Ic)가 검출된다. 이하의 설명에서, 동일한 동작을 행하는 타이밍에는, 동일한 타이밍 부호를 붙여, 그 설명을 생략한다.
그리고, 고장 판정부(213)에 의해서, 전류 검출부(16)에 의해 검출된 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)과 비교되고, 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)을 넘으면, 그 결과, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q1, Q2)가 오픈 고장이 아니라고 판정된다.
다음으로, 도 2에서의 타이밍(T2)에서, 충전 제어부(212)에 의해서, 제어 신호(S1)가 하이 레벨, 제어 신호(S2)가 로우 레벨로 되고, 스위칭 소자(Q1)가 ON 상태, Q2가 OFF 상태로 된다. 그렇다면, 충전용 전원(3)으로부터 공급된 충전 전류(Ic)가 스위칭 소자(Q2)에 의해서 차단되고, 전류 검출부(16)에 의해 검출되는 충전 전류(Ic)가 제로로 된다. 그리고, 고장 판정부(213)에 의해서, 전류 검출부(16)에 의해 검출된 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)과 비교되고, 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)에 이르지 않으면, 그 결과, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q2)가 쇼트 고장은 아니라고 판정된다.
다음으로, 도 2에서의 타이밍(T3)에서, 충전 제어부(212)에 의해서, 제어 신호(S1)가 로우 레벨, 제어 신호(S2)가 하이 레벨로 되고, 스위칭 소자(Q1)가 OFF 상태, Q2가 ON 상태로 된다. 그렇다면, 충전용 전원(3)으로부터 공급된 충전 전류(Ic)가, 스위칭 소자(Q1)에 의해서 차단되고, 전류 검출부(16)에 의해 검출되는 충전 전류(Ic)가 제로로 된다. 그리고, 고장 판정부(213)에 의해서, 전류 검출부(16)에 의해 검출된 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)과 비교되고, 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)에 이르지 않으면, 그 결과, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q1)가 쇼트 고장은 아니라고 판정된다.
이와 같이, 타이밍(T1 ~ T3)의 동작을 반복하는 것에 의해, 2차 전지(14)의 펄스 충전에 의한 충전중에, 충전을 중단하지 않고 빠르게 스위칭 소자의 고장 판정을 행할 수 있다.
그리고, 이하, 타이밍(T1 ~ T3)의 동작이 반복되는 것에 의해, 타이밍(T1 ~ T2)의 기간에서 펄스 형상으로 2차 전지(14)에 충전 전류(Ic)가 공급되어, 2차 전지(14)가 펄스 충전된다. 이 경우, 타이밍(T1 ~ T2, T2 ~ T3, T3 ~ T1)의 간격은, 충전 제어부(212)에 의해서 적절히 조절되며, 그 결과, 2차 전지(14)에 공급되는 충전 전류가 제어된다.
타이밍(T1 ~ T2)까지의 기간, 2차 전지(14)의 단자 전압(Vt)은, (충전 전류(Ic))×(2차 전지(14)의 내부 저항값)+(2차 전지(14)의 개방 전압)으로 되어, 2차 전지(14)의 개방 전압보다도, (충전 전류(Ic))×(2차 전지(14)의 내부 저항값)만큼 전압이 상승한다. 또한, 타이밍(T2 ~ T3 ~ T1)까지의 기간, 2차 전지(14)의 단자 전압(Vt)은, 2차 전지(14)의 개방 전압으로 된다.
그리고, 충전 제어부(212)는, 예컨대 타이밍(T1 ~ T2)에서의 단자 전압(Vt)과, 타이밍(T2 ~ T3 ~ T1)에서의 2차 전지(14)의 단자 전압(Vt)이 대략 같게 되고, 즉 2차 전지(14)의 개방 전압이 충전용 전원(3)의 출력 전압과 대략 같게 된 경우, 2차 전지(14)가 만충전으로 된 것으로 판정하고, 스위칭 소자(Q1, Q2, Q3)를 OFF 상태로 하여 충전을 종료한다.
다음으로, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 어느 한쪽, 예컨대 스위칭 소자(Q2)가 쇼트 고장난 경우에 대하여 설명한다. 도 3은, 스위칭 소자(Q2)가, 타이밍(T4)에서 쇼트 고장난 경우에 있어서의 충전 시스템(1)의 동작의 일례를 나타내고 있다. 우선, 충전시에 있어서, 충전 제어부(212)에 의해서, 스위칭 소자(Q3)는 ON 상태로 되어 있다.
다음으로, 도 2의 경우와 같이, 타이밍(T1 ~ T3)의 동작이 행해진다. 그리고, 타이밍(T1)에서, 충전 제어부(212)에 의해서, 제어 신호(S1, S2)가 하이 레벨에 되고, 스위칭 소자(Q1, Q2)가 ON 상태로 된 후, 예컨대 타이밍(T4)에서 스위칭 소자(Q2)가 쇼트 고장난 것으로 한다.
그리고, 타이밍(T5)에서, 충전 제어부(212)에 의해서, 제어 신호(S1)가 하이 레벨, 제어 신호(S2)가 로우 레벨로 된다. 이때, 스위칭 소자(Q1)는 ON 상태로 되나, 스위칭 소자(Q2)는 쇼트 고장이기 때문에 OFF 상태로 되지 않는다. 그렇다면, 충전용 전원(3)으로부터 공급된 충전 전류(Ic)가, 접속 단자(11), 스위칭 소자(Q3, Q1, Q2), 접속 단자(21), 2차 전지(14), 접속 단자(22), 및 전류 검출부(16)를 통해서 접속 단자(12)에 흘러, 전류 검출부(16)에 의해서, 충전 전류(Ic)가 검출된다.
또한, 2차 전지(14)의 단자 전압(Vt)은, (충전 전류(Ic))×(2차 전지(14)의 내부 저항값)+(2차 전지(14)의 개방 전압) 그대로 되고, 개방 전압으로 저하하지 않는다.
그리고, 고장 판정부(213)에 의해서, 전류 검출부(16)에 의해 검출된 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)과 비교되고, 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)을 넘으면, 그 결과, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q2)가 쇼트 고장이라고 판정되고, LED(20)가 점등되어, 스위칭 소자(Q2)의 쇼트 고장이 통지된다.
또한, 고장 판정부(213)에 의해서 스위칭 소자(Q2)가 쇼트 고장이라고 판정되면, 충전 제어부(212)에 의해서, 제어 신호(S1, S2)가 로우 레벨로 되어 적어도 고장이 아닌 스위칭 소자(Q1)가 OFF 상태로 되어, 충전 전류(Ic)가 차단되고, 충전을 종료한다.
이상, 타이밍(T1 ~ T5)에 나타낸 바와 같이, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 어느 하나가 쇼트 고장난 경우이더라도, 2차 전지(14)의 펄스 충전에 의한 충전중에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다. 그리고, 충전용의 스위칭 소자가 2개 직렬로 마련되어 있기 때문에, 스위칭 소자의 한쪽이 쇼트 고장난 경우이더라도 다른쪽을 OFF 상태로 하는 것으로, 충전 전류를 차단할 수 있으며, 그 결과, 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 쇼트 고장난 스위칭 소자를 나타내는 LED가 점등하기 때문에, 유저가 고장 내용을 알 수 있어, 스위칭 소자의 교환 수리가 용이해 진다.
다음으로, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 적어도 하나가 오픈 고장난 경우에 대하여 설명한다. 도 4는, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 적어도 하나가, 타이밍(T7)에서 오픈 고장난 경우에 있어서의 충전 시스템(1)의 동작의 일례를 나타내고 있다. 우선, 충전시에 있어서, 충전 제어부(212)에 의해서, 스위칭 소자(Q3)는 ON 상태로 되어 있다.
다음으로, 도 2의 경우와 같이, 타이밍(T1 ~ T3)의 동작이 행해진다. 그리고, 도 4에서의 타이밍(T3)에서, 충전 제어부(212)에 의해서, 제어 신호(S1)가 로우 레벨, 제어 신호(S2)가 하이 레벨로 되고, 스위칭 소자(Q1)가 OFF, Q2가 ON 상태로 된 후, 예컨대 타이밍(T7)에서 스위칭 소자(Q1)가 쇼트 고장난 것으로 한다.
그리고, 타이밍(T8)에서, 충전 제어부(212)에 의해서, 제어 신호(S1, S2)가 하이 레벨로 된다. 이때, 스위칭 소자(Q2)는 ON 상태로 되지만, 스위칭 소자(Q1)는 오픈 고장이기 때문에 ON 상태로 되지 않는다. 그렇다면, 충전용 전원(3)으로부터 공급된 충전 전류(Ic)가, 스위칭 소자(Q1)에 의해서 차단되고, 전류 검출부(16)에 의해 검출되는 충전 전류(Ic)가 제로로 된다. 이 경우, 2차 전지(14)의 단자 전압(Vt)은 개방 전압 그대로 유지되고, (충전 전류(Ic))×(2차 전지(14)의 내부 저항값)+(2차 전지(14)의 개방 전압)의 전압으로 상승하지 않는다.
그리고, 고장 판정부(213)에 의해서, 전류 검출부(16)에 의해 검출된 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)과 비교되고, 충전 전류(Ic)가 전류 임계값(Ith)에 이르지 않으면, 그 결과, 고장 판정부(213)에 의해서, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 적어도 하나가 오픈 고장이라고 판정되고, LED(19, 20)가 점등되어, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 적어도 하나가 오픈 고장인 것이 통지된다.
또한, 고장 판정부(213)에 의해 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 적어도 하나가 오픈 고장이라고 판정되면, 충전 제어부(212)에 의해서, 제어 신호(S1, S2)가 로우 레벨로 되어, 충전을 종료한다.
이상, 타이밍(T1 ~ T9)으로 나타낸 바와 같이, 스위칭 소자(Q1, Q2) 중 어느 하나가 오픈 고장난 경우이더라도, 2차 전지(14)의 펄스 충전에 의한 충전중에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출하고, 충전을 종료할 수 있다. 또한, 스위칭 소자의 오픈 고장이 발생한 취지를, LED(19, 20)의 점등에 의해서 통지할 수 있기 때문에, 유저가 고장 내용을 알 수 있어, 스위칭 소자의 교환 수리가 용이해 진다.
즉, 본 발명의 일 국면에 따른 충전 회로는, 2차 전지에 접속하기 위한 전지 접속 단자와, 상기 2차 전지의 충전용의 전류를 출력하는 전원부로부터, 상기 전류를 수전하기 위한 전원 접속 단자와, 상기 전원 접속 단자와 상기 전지 접속 단자 사이에 직렬로 접속되고, 상기 전원 접속 단자로부터 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류를 ON, OFF 상태로 하는 제 1 및 제 2 스위칭 소자와, 상기 전원 접속 단자로부터 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 공정과, 상기 제 1 스위칭 소자를 ON 상태로 함과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 하는 공정과, 상기 제 1 스위칭 소자를 OFF 상태로 함과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 공정을 반복하는 것에 의해, 상기 전지 접속 단자에 펄스 형상으로 충전 전류를 공급하는 충전 제어부와, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 한쪽만이 ON 상태로 되어 있는 기간에, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가, 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류의 유무를 판정할 수 있도록 설정된 전류 임계값을 넘는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 적어도 한쪽에 고장이 생기고 있다고 판정하는 고장 판정부를 구비한다.
이 구성에 의하면, 2차 전지의 충전 전류의 경로에, 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 그 사이에 마련되어 있다. 그리고, 충전 제어부에 의해서, 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하여 전지 접속 단자에 접속되는 2차 전지에 충전 전류를 공급하는 공정과, 제 1 스위칭 소자를 ON 상태로 함과 동시에 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 함으로써, 제 2 스위칭 소자에 의해서만 충전 전류를 차단하는 공정과, 제 1 스위칭 소자를 OFF 상태로 함과 동시에 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 함으로써, 제 1 스위칭 소자에 의해서만 충전 전류를 차단하는 공정이 반복된다. 이것에 의해, 전지 접속 단자에 접속되는 2차 전지에 펄스 형상으로 반복해서 충전 전류가 공급되어, 2차 전지의 충전이 행해진다. 그리고, 충전 제어부에 의해 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 한쪽만이 ON 상태로 되어 있는 기간에, 전류 검출부에 의해 검출되는 전류가, 전지 접속 단자에 흐르는 전류의 유무를 판정할 수 있도록 설정된 전류 임계값을 넘는 경우, 고장 판정부에 의해서, 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 적어도 한쪽에 고장이 생기고 있다고 판정된다.
이 경우, 2차 전지에 펄스 형상으로 반복해서 충전 전류를 공급함으로써 2차 전지의 충전을 행하고 있는 충전중에, 반복해서 펄스에 의한 전류 공급을 계속하면서 고장 발생의 유무를 판정할 수 있기 때문에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
또한, 상기 고장 판정부는, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 스위칭 소자가 ON 상태로 됨과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자가 OFF 상태로 되는 공정에서, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 상기 전류 임계값을 넘는 경우, 상기 제 2 스위칭 소자에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정하고, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 스위칭 소자가 OFF 상태로 됨과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자가 ON 상태로 되는 공정에서, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 상기 전류 임계값을 넘는 경우, 상기 제 1 스위칭 소자에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 충전 제어부에 의해서 제 1 스위칭 소자가 ON 상태로 됨과 동시에 제 2 스위칭 소자가 OFF 상태로 되는 공정에서, 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 전류 임계값을 넘는 경우, 고장 판정부에 의해서, 제 2 스위칭 소자에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정된다. 또한, 충전 제어부에 의해서 제 1 스위칭 소자가 OFF 상태로 됨과 동시에 제 2 스위칭 소자가 ON 상태로 되는 공정에서, 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 전류 임계값을 넘는 경우, 고장 판정부에 의해서, 제 1 스위칭 소자에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정된다. 이것에 의해, 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 것이 고장난 것인지를 판정할 수 있다.
또한, 상기 고장 판정부는, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 ON 상태로 되는 공정에서, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 상기 전류 임계값에 이르지 않는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 적어도 한쪽에 오픈 고장이 생기고 있다고 판정하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 충전 제어부에 의해서 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 ON 상태로 되는 공정에서, 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 전류 임계값에 이르지 않는 경우, 고장 판정부에 의해서, 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 적어도 한쪽에 오픈 고장이 생기고 있다고 판정된다. 이 경우, 제 1 및 제 2 스위칭 소자의 오픈 고장을 검출할 수 있다.
또한, 상기 고장 판정부에 의해서, 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 하는 보호 제어부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 고장 판정부에 의해서 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 보호 제어부에 의해서, 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 OFF 상태로 되기 때문에, 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 한쪽이 고장난 경우이더라도, 다른쪽의 스위칭 소자가 OFF 상태로 됨으로써, 2차 전지의 충전 전류가 차단되고, 그 결과, 2차 전지가 과충전될 우려가 저감되어, 안전성이 향상된다.
또한, 상기 고장 판정부에 의해서 상기 제 1 스위칭 소자에 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 상기 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 하고, 상기 고장 판정부에 의해서 상기 제 2 스위칭 소자에 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 상기 제 1 스위칭 소자를 OFF 상태로 하는 보호 제어부를 더 구비하도록 하여도 좋다.
이 구성에 의하면, 고장 판정부에 의해서 제 1 스위칭 소자에 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 보호 제어부에 의해서 제 2 스위칭 소자가 OFF 상태로 된다. 또한, 고장 판정부에 의해서 제 2 스위칭 소자에 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 보호 제어부에 의해서 제 1 스위칭 소자가 OFF 상태로 된다. 이것에 의해, 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 한쪽이 고장난 경우이더라도, 고장이 아닌 다른쪽의 스위칭 소자가 OFF 상태로 됨으로써 2차 전지의 충전 전류가 차단되고, 그 결과, 2차 전지가 과충전될 우려가 저감되어, 안전성이 향상된다.
또한, 상기 고장 판정부에 의해서 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 고장의 발생을 통지하는 통지부를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 고장 판정부에 의해서 고장이 생기고 있다고 판정된 경우, 통지부에 의해서 고장의 발생이 통지되기 때문에, 유저가 고장의 발생을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 일 국면에 따른 전지 팩은, 상술의 충전 회로와, 상기 2차 전지를 구비한다. 이 구성에 의하면, 전지 팩에서, 2차 전지에 펄스 형상으로 반복해서 충전 전류를 공급함으로써 2차 전지의 충전을 행할 수 있음과 동시에, 상기 충전중에, 반복해서 펄스에 의한 전류 공급을 계속하면서 고장 발생의 유무를 판정할 수 있기 때문에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 국면에 따른 충전 시스템은, 상술의 충전 회로와, 상기 2차 전지와, 상기 전원부를 구비한다. 이 구성에 의하면, 전원부의 출력 전류를, 충전 회로에서 펄스 형상의 충전 전류로서 2차 전지에 공급하는 것으로, 충전이 행해진다. 그리고, 2차 전지에 펄스 형상으로 반복해서 충전 전류를 공급함으로써 2차 전지의 충전을 행하고 있는 충전중에, 반복해서 펄스에 의한 전류 공급을 계속하면서 고장 발생의 유무를 판정할 수 있기 때문에, 충전을 중단하는 일없이 빠르게 스위칭 소자의 고장을 검출할 수 있다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은, 휴대형 퍼스널 컴퓨터나 디지털 카메라, 휴대 전화기 등의 전자기기, 전기 자동차나 하이브리드 카 등의 차량 등의 전지 탑재 장치로서 사용되는 충전 시스템, 이들 전지 탑재 장치의 전원으로서 사용되는 2차 전지의 충전 회로, 전지 팩, 및 충전 시스템으로서 적합하게 이용할 수 있다.
1 : 충전 시스템 2 : 전지 팩
3 : 충전용 전원 11, 12 : 전원 접속 단자
21, 22 : 전지 접속 단자 15 : 전압 검출 회로
16 : 전류 검출부 17 : 온도 센서
18 : 제어 IC 19, 20 : 통지부
Q1, Q2, Q3 : 스위칭 소자 14 : 2차 전지
202 : 제어부 211 : 보호 제어부
212 : 충전 제어부 213 : 고장 판정부

Claims (8)

  1. 2차 전지에 접속하기 위한 전지 접속 단자와,
    상기 2차 전지의 충전용의 전류를 출력하는 전원부로부터, 상기 전류를 수전하기 위한 전원 접속 단자와,
    상기 전원 접속 단자와 상기 전지 접속 단자 사이에 직렬로 접속되고, 상기 전원 접속 단자로부터 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류를 온 오프하는 제 1 및 제 2 스위칭 소자와,
    상기 전원 접속 단자로부터 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와,
    상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 공정과, 상기 제 1 스위칭 소자를 ON 상태로 함과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 하는 공정과, 상기 제 1 스위칭 소자를 OFF 상태로 함과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자를 ON 상태로 하는 공정을 반복하는 것에 의해, 상기 전지 접속 단자에 펄스 형상으로 충전 전류를 공급하는 충전 제어부와,
    상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 어느 한쪽만이 ON 상태로 되어 있는 기간에, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가, 상기 전지 접속 단자에 흐르는 전류의 유무를 판정할 수 있도록 설정된 전류 임계값을 넘는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 적어도 한쪽에 고장이 생기고 있다고 판정하는 고장 판정부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고장 판정부는, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 스위칭 소자가 ON 상태로 됨과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자가 OFF 상태로 되는 공정에서, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 상기 전류 임계값을 넘는 경우, 상기 제 2 스위칭 소자에 쇼트 고장이 생기고 있다고 판정하고, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 스위칭 소자가 OFF 상태로 됨과 동시에 상기 제 2 스위칭 소자가 ON 상태로 되는 공정에서, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 상기 전류 임계값을 넘는 경우, 상기 제 1 스위칭 소자에 쇼트 고장이 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 충전 회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고장 판정부는, 상기 충전 제어부에 의해서 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자가 ON 상태로 되는 공정에서, 상기 전류 검출부에 의해서 검출되는 전류가 상기 전류 임계값에 이르지 않는 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자 중 적어도 한쪽에 오픈 고장이 발생한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 충전 회로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고장 판정부에 의해서, 고장이 발생한 것으로 판정된 경우, 상기 제 1 및 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 하는 보호 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 회로.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 고장 판정부에 의해서 상기 제 1 스위칭 소자에 고장이 발생한 것으로 판정된 경우, 상기 제 2 스위칭 소자를 OFF 상태로 하고, 상기 고장 판정부에 의해서 상기 제 2 스위칭 소자에 고장이 발생한 것으로 판정된 경우, 상기 제 1 스위칭 소자를 OFF 상태로 하는 보호 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 회로.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고장 판정부에 의해서 고장이 발생한 것으로 판정된 경우, 고장의 발생을 통지하는 통지부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 회로.

  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 충전 회로와,
    상기 2차 전지
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  8. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 충전 회로와,
    상기 2차 전지와,
    상기 전원부
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11815556B2 (en) 2019-11-13 2023-11-14 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for diagnosing failure of switch unit included in multi battery pack

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5773224B2 (ja) * 2009-08-19 2015-09-02 パワーマッド テクノロジーズ リミテッド 誘導充電式電源パック
JP2012039199A (ja) * 2010-08-04 2012-02-23 Hitachi Appliances Inc リモートコントローラ及びそれを備えた空気調和機
FR2963855A1 (fr) * 2010-08-10 2012-02-17 Antoine Giudicelli Dispositif securise pour controler un chargeur de batterie de vehicule electrique
JP5787127B2 (ja) * 2010-09-03 2015-09-30 富士電機株式会社 電力変換装置の保護回路
JP5625728B2 (ja) * 2010-10-20 2014-11-19 株式会社デンソーウェーブ 充電装置及び携帯端末
US9190855B2 (en) * 2011-06-17 2015-11-17 Southwest Electronic Energy Corporation Module bypass switch with bypass current monitoring
JP6060516B2 (ja) * 2011-11-30 2017-01-18 ソニー株式会社 電子機器および給電システム
JP5910172B2 (ja) 2012-03-01 2016-04-27 株式会社Ｇｓユアサ スイッチ故障診断装置、電池パックおよびスイッチ故障診断プログラム、スイッチ故障診断方法
JP5964152B2 (ja) * 2012-06-22 2016-08-03 株式会社東海理化電機製作所 静電容量検出装置
JP6365725B2 (ja) * 2012-08-09 2018-08-01 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置及び電力経路開閉装置
JP6136679B2 (ja) * 2012-08-09 2017-05-31 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電装置及び電力経路開閉装置
US9128159B2 (en) * 2012-12-12 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Plug-in charge capacity estimation method for lithium iron-phosphate batteries
JP5723938B2 (ja) * 2013-06-21 2015-05-27 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブアメリカＰａｎａｓｏｎｉｃ Ｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ 電子機器及び電子機器システム
US10164446B2 (en) * 2013-10-29 2018-12-25 Mitsubishi Electric Corporation Discharge circuit malfunction diagnosis device and discharge circuit malfunction diagnosis method
CN104590027B (zh) * 2013-10-31 2017-02-15 北汽福田汽车股份有限公司 汽车的高压下电控制方法、系统及具有其的汽车
JP6347967B2 (ja) * 2013-11-29 2018-06-27 マクセルホールディングス株式会社 電池保護回路および電池パック
JP6418874B2 (ja) 2014-01-15 2018-11-07 株式会社マキタ バッテリパック
CN103746434B (zh) * 2014-01-28 2016-04-06 广东欧珀移动通信有限公司 充电方法和系统
WO2015113464A1 (zh) 2014-01-28 2015-08-06 广东欧珀移动通信有限公司 电源适配器和终端
DE102015002070A1 (de) * 2015-02-18 2016-08-18 Audi Ag Batteriezelle für eine Batterie eines Kraftfahrzeugs, Batterie und Kraftfahrzeug
EP3109653B1 (de) * 2015-06-23 2022-04-27 Robert Bosch GmbH Verfahren zum erkennen eines kurzschlusses innerhalb eines energiespeichers
US10788537B2 (en) 2015-08-05 2020-09-29 Id3D Technologies Inc. Modular system for monitoring batteries
JP6398931B2 (ja) * 2015-09-25 2018-10-03 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載用電源装置及びその制御方法
KR102059076B1 (ko) 2016-02-19 2020-02-11 주식회사 엘지화학 스위치 부품의 고장 진단 장치 및 방법
WO2017199281A1 (ja) * 2016-05-16 2017-11-23 株式会社東芝 電池制御装置、異常検出方法、及びプログラム
EP3503394B1 (en) * 2016-08-19 2020-08-26 Mitsubishi Electric Corporation Discharge circuit for capacitor
CN106385077B (zh) * 2016-10-28 2019-07-12 努比亚技术有限公司 充电控制方法及装置
KR102363568B1 (ko) * 2017-02-27 2022-02-17 에스케이온 주식회사 배터리 모듈 과충전 방지 장치
CN107508355B (zh) * 2017-09-07 2019-03-01 维沃移动通信有限公司 一种电压控制方法及充电设备
TWI723223B (zh) * 2017-09-15 2021-04-01 陳榮傑 用於電池管理系統的絕緣柵雙極電晶體（ｉｇｂｔ）的保護電路裝置
JP7203091B2 (ja) * 2018-03-30 2023-01-12 三洋電機株式会社 電池パック及びその充電制御方法
EP3641093B1 (en) 2018-10-18 2020-12-02 3M Innovative Properties Company A method of charging a battery and a system having a dental light irradiation device and a battery charging device
WO2020122099A1 (ja) * 2018-12-11 2020-06-18 株式会社オートネットワーク技術研究所 制御装置及び故障判定方法
GB2590456B (en) * 2019-12-19 2022-04-13 Dyson Technology Ltd Battery pack with failure detection system
JP7449787B2 (ja) * 2020-06-18 2024-03-14 Fdk株式会社 二次電池の充電装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2559633Y2 (ja) * 1991-03-05 1998-01-19 三洋電機株式会社 充電制御装置
JP3285974B2 (ja) 1992-12-14 2002-05-27 キヤノン株式会社 充電回路の故障診断方法及び保護方法及び充電装置
JPH08116627A (ja) * 1994-10-14 1996-05-07 Sony Corp バッテリパックの保護回路
JP3270984B2 (ja) * 1995-01-30 2002-04-02 京セラ株式会社 バッテリチャージャの誤動作防止回路
US5654622A (en) * 1995-02-16 1997-08-05 Sanyo Electric Co., Ltd. Secondary battery charging method and apparatus which controls protecting voltage level of battery protecting circuit
JP3514103B2 (ja) * 1998-02-19 2004-03-31 松下電器産業株式会社 電池パック故障診断装置
JP3546856B2 (ja) * 2001-04-25 2004-07-28 松下電器産業株式会社 電池パック及び電池パックの故障診断方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11815556B2 (en) 2019-11-13 2023-11-14 Lg Energy Solution, Ltd. Apparatus and method for diagnosing failure of switch unit included in multi battery pack

Also Published As

Publication number Publication date
JP4728303B2 (ja) 2011-07-20
US20110109275A1 (en) 2011-05-12
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CN101790829A (zh) 2010-07-28

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