(57)【要約】【課題】バッテリ温度検出および寄生抵抗補償システムを提供すること。【解決手段】本出願によれば、バッテリ温度検出および寄生抵抗補償のためのシステムおよび方法が提供される。バッテリ充電電流またはバッテリ放電電流に比例した補償電流を生成し、それによりバッテリ充電器/モニタとバッテリパックの間のライン接続と結合した寄生抵抗を補償するための補償回路が提供される。補償電流は、温度センサに供給される基準電流を調整し、バッテリパックの正確な温度測定を可能にしつつ、寄生抵抗の影響を小さくし、あるいは除去するように動作する。補償回路をバッテリ充電器トポロジーに利用してバッテリ充電制御を改善し、および/またはバッテリ監視トポロジーに利用してバッテリ放電制御を改善することができる。【選択図】図2
2013239425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ充電器コントローラ回路であって、前記バッテリ充電器コントローラに結合されたバッテリを充電するための制御可能充電電流を生成するように構成され、前記バッテリの温度に比例する電圧降下を監視するために温度センサ回路に結合されるように構成された温度センシングノードを備え、前記温度センサ回路が前記バッテリと結合し、バッテリ充電器回路が前記バッテリに結合されると寄生抵抗が生成されるバッテリ充電器コントローラ回路と、
前記温度センシングノードに結合された補償回路であって、前記寄生抵抗の両端間の前記制御可能充電電流の電圧降下に比例する量で、前記温度センシングノードからの電流を低減する補償電流を生成するように構成された補償回路と
を備えるバッテリ充電器システム。
【請求項２】
前記温度センサ回路が、前記バッテリに隣接して結合され、且つ前記バッテリの温度変化に応答して抵抗を変化するように構成されたサーミスタを備える、請求項1に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項３】
前記温度センシングノードに結合され、且つ前記温度センサ回路に温度センシング電流を供給するように構成された温度センシング回路をさらに備える、請求項1に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項４】
前記バッテリ充電器コントローラ回路が基準電圧を生成するようにさらに構成され、さらに、前記温度センシング回路が、基準電流を生成するために前記基準電圧と前記温度センシングノードの間に結合された抵抗器を備え、前記基準電流の値が前記温度センシング電流および前記補償電流によって決定される、請求項3に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項５】
前記バッテリ充電器コントローラ回路が、基準電流に基づいて温度センシング電流を前記温度センサ回路に供給するように構成された電流源回路をさらに備え、前記基準電流の値が前記温度センシング電流および前記補償電流によって決定される、請求項1に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項６】
前記電流源回路が、基準電圧を受け取るように構成された第1の入力、および前記制御可能充電電流に比例する電圧を受け取るように構成された第2の入力を有する増幅器回路、前記増幅器の出力によって制御されるように構成されたトランジスタ、およびカレントミラーを備え、前記トランジスタが、前記基準電流を生成するために、前記カレントミラーと前記制御可能充電電流に比例する電圧との間に結合され、前記増幅器の前記出力が、前記第1の入力の電圧と前記第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、前記トランジスタの抵抗を制御する、請求項5に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項７】
前記制御可能充電電流に比例する電圧降下を生成するように構成されたセンシング抵抗器をさらに備え、前記補償回路が、増幅器、トランジスタおよび抵抗器を備え、前記増幅器が、前記センシング抵抗器の第1の側に結合された第1の入力、および前記トランジスタの出力に結合された第2の入力を有し、前記増幅器が、前記トランジスタに結合された、前記トランジスタの導通状態を制御するための出力をさらに有し、前記トランジスタおよび抵抗器が、前記温度センシングノードと前記センシング抵抗器の第2の側との間に直列に結合され、前記増幅器の前記出力が、前記第1の入力の電圧と前記第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、前記トランジスタの抵抗を制御する、請求項1に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項８】
バッテリからの放電電流を制御するように構成された監視回路であって、前記バッテリの温度に比例する電圧降下を監視するために温度センサ回路に結合されるように構成された温度センシングノードを備え、前記温度センサ回路が前記バッテリと結合し、基準電流に基づいて温度センシング電流を前記温度センサ回路に供給するように構成された電流源回路をさらに備え、前記バッテリに結合されると寄生抵抗が生成される監視回路と、
電流源監視回路に結合された、前記寄生抵抗の両端間の前記放電電流の電圧降下に比例する量の電流を前記電流源監視回路に供給する補償電流を生成するように構成された補償回路と
を備えるバッテリ放電システム。
【請求項９】
前記温度センサ回路が、前記バッテリに隣接して結合された、前記バッテリの温度変化に応答して抵抗が変化するように構成されたサーミスタを備える、請求項8に記載のバッテリ放電システム。
【請求項１０】
前記基準電流の値が前記温度センシング電流および前記補償電流によって決定される、請求項8に記載のバッテリ放電システム。
【請求項１１】
前記電流源回路が、基準電圧を受け取るように構成された第1の入力、および前記放電電流に比例する電圧を受け取るように構成された第2の入力を有する増幅器回路、前記増幅器の出力によって制御されるように構成されたトランジスタ、およびカレントミラーを備え、前記トランジスタが、前記基準電流を生成するために、前記カレントミラーと前記放電電流に比例する電圧との間に結合され、前記増幅器の前記出力が、前記第1の入力の電圧と前記第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、前記トランジスタの抵抗を制御する、請求項8に記載のバッテリ放電システム。
【請求項１２】
前記放電電流に比例する電圧降下を生成するように構成されたセンシング抵抗器をさらに備え、前記補償回路が、増幅器、トランジスタおよび抵抗器を備え、前記増幅器が、前記センシング抵抗器の第1の側に結合された第1の入力、および前記トランジスタの出力に結合された第2の入力を有し、前記増幅器が、前記トランジスタに結合された、前記トランジスタの導通状態を制御するための出力をさらに有し、前記トランジスタおよび抵抗器が、前記電流源監視回路と前記センシング抵抗器の第2の側との間に直列に結合され、前記増幅器の前記出力が、前記第1の入力の電圧と前記第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、前記トランジスタの抵抗を制御する、請求項8に記載のバッテリ放電システム。
【請求項１３】
バッテリ充電器コントローラ回路であって、前記バッテリ充電器コントローラに結合されたバッテリを充電するための制御可能充電電流を生成するように構成され、前記バッテリの温度に比例する電圧降下が監視するために温度センサ回路に結合されるように構成された温度センシングノードを備え、前記温度センサが前記バッテリと結合し、バッテリ充電器回路が前記バッテリに結合されると寄生抵抗が生成されるバッテリ充電器コントローラ回路と、
前記制御可能充電電流に比例する電圧降下を生成するように構成されたセンシング抵抗器と、
増幅器、トランジスタおよび抵抗器を備えた補償回路であって、前記増幅器が、前記センシング抵抗器の第1の側に結合された第1の入力、および前記トランジスタの出力に結合された第2の入力を有し、前記増幅器が、前記トランジスタに結合された、前記トランジスタの導通状態を制御するための出力をさらに有し、前記トランジスタおよび抵抗器が、前記温度センシングノードと前記センシング抵抗器の第2の側との間に直列に結合され、前記増幅器の前記出力が、前記第1の入力の電圧と前記第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、前記トランジスタの抵抗を制御する補償回路と
を備えるバッテリ充電器システム。
【請求項１４】
前記温度センサ回路が、前記バッテリに隣接して結合された、前記バッテリの温度変化に応答して抵抗が変化するように構成されたサーミスタを備える、請求項13に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項１５】
前記温度センシングノードに結合された、前記温度センサ回路に温度センシング電流を供給するように構成された温度センシング回路をさらに備える、請求項13に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項１６】
前記バッテリ充電器コントローラ回路が基準電圧を生成するようにさらに構成され、また、前記温度センシング回路が、基準電流を生成するために前記基準電圧と前記温度センシングノードの間に結合された抵抗器を備え、前記基準電流の値が前記温度センシング電流および補償電流によって決定される、請求項15に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項１７】
バッテリ充電器コントローラ回路であって、前記バッテリ充電器コントローラに結合されたバッテリを充電するための制御可能充電電流を生成するように構成され、前記バッテリの温度に比例する電圧降下が監視するために温度センサ回路に結合されるように構成された温度センシングノードを備え、前記温度センサが前記バッテリと結合し、バッテリ充電器回路が前記バッテリに結合されると寄生抵抗が生成され、基準電流に基づいて温度センシング電流を前記温度センサ回路に供給するように構成された電流源回路をさらに備え、前記基準電流の値が前記温度センシング電流および補償電流によって決定されるバッテリ充電器コントローラ回路と、
前記制御可能充電電流に比例する電圧降下を生成するように構成されたセンシング抵抗器と、
増幅器、トランジスタおよび抵抗器を備えた補償回路であって、前記増幅器が、前記センシング抵抗器の第1の側に結合された第1の入力、および前記トランジスタの出力に結合された第2の入力を有し、前記増幅器が、前記トランジスタに結合された、前記トランジスタの導通状態を制御するための出力をさらに有し、前記トランジスタおよび抵抗器が、前記温度センシングノードと前記センシング抵抗器の第2の側との間に直列に結合され、前記増幅器の前記出力が、前記第1の入力の電圧と前記第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、前記トランジスタの抵抗を制御する補償回路と
を備え、前記電流源回路が、基準電圧を受け取るように構成された第1の入力、および前記制御可能充電電流に比例する電圧を受け取るように構成された第2の入力を有する増幅器回路、前記増幅器の出力によって制御されるように構成されたトランジスタ、およびカレントミラーを備え、前記トランジスタが、前記基準電流を生成するために、前記カレントミラーと前記制御可能充電電流に比例する電圧との間に結合され、前記増幅器の前記出力が、前記第1の入力の電圧と前記第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、前記トランジスタの抵抗を制御するバッテリ充電器システム。
【請求項１８】
前記温度センサ回路が、前記バッテリに隣接して結合された、前記バッテリの温度変化に応答して抵抗が変化するように構成されたサーミスタを備える、請求項17に記載のバッテリ充電器システム。
【請求項１９】
前記温度センシングノードに結合された、前記温度センサ回路に温度センシング電流を供給するように構成された温度センシング回路をさらに備える、請求項17に記載のバッテリ充電器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
バッテリ温度検出および寄生抵抗補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
図1は、従来のシングルエンドバッテリ充電システム100を示したものである。充電システム100には、通常、よく知られているようにバッテリ充電器102およびバッテリパック104が含まれている。バッテリ充電器102は電源106を含むことができ、また、電源106からバッテリ104への充電電流を制御するためのバッテリ充電器コントローラ108を含むことができる。従来のバッテリ充電器アーキテクチャでは、コントローラ108は、通常、安全上の理由からバッテリ温度をセンシングするように構成されており、したがってコントローラは、温度が閾値より高くなると、検出温度に基づいて充電電流を調整することができ、あるいは過剰温度(OT)保護を実施してバッテリの充電を停止することができる。そのためにバッテリパック104には、抵抗が温度によって変化するサーミスタRTSが含まれている。従来の負の温度係数(NTC)タイプまたは正の温度係数(PTC)タイプのサーミスタの場合、RTSの抵抗は、温度の変化に応じて直線的に変化する。コントローラ108は、RTSに結合された、バッテリ温度の関数として変化するRTSの両端間の電圧をセンシングするための電圧センシングノードVTSを含むことができる。より詳細には、コントローラ108は、RPU(プルアップ抵抗器)およびRTSによって画定される分圧器回路を含むことができる。コントローラ108の基準電圧VREFを使用して分圧器回路を駆動することができる。理想シナリオではVREFおよびRPUが一定であるため、バッテリパック104内の温度変化によってRTSが変化すると、VTSがそれに比例して変化する。したがってコントローラ108は、バッテリパックの温度情報を検出することができ、また、必要に応じてその温度情報に基づいて充電電流を調整することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、温度検出精度は、RPARで示されている電力トレースの寄生抵抗によって影響される。RPARは、場合によっては、例えばPCBトレースの抵抗、ラインコード抵抗、バッテリパック104とバッテリ充電器102の間の接続による接触抵抗、またはこれらの組合せによって生じる。RPARを介した電圧降下は、サーミスタRTSを介した電圧のセンシングに直接寄与し、したがって温度に基づく充電電流の制御に誤差が導入されることになる。動作中、バッテリ104に引き渡される充電電流は、RPARを介した電圧降下を制御し、この電圧降下によって、RTSの両端間で検出される電圧が影響されることになる。言い換えるとVTS=VRTS+VRPARであり、したがってRTSが所与の値(温度が不変であることを意味する)である場合、充電電流が大きくなるとVRPARが大きくなり、したがってVTSが大きくなるが、それはバッテリパック内の温度変化によるものではない。RPARのこの影響のため、サーミスタがNTCであると仮定すると、RTSは、寄生抵抗のためにその降下が小さくなり、したがって実際のOTトリガポイントをバッテリの実際の温度より低くしなければならない。これは、バッテリパックの動作に関して、安全上の重大な問題を招くことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態では、本開示により、バッテリ充電器コントローラ回路と、補償回路とを含んだバッテリ充電器システムが提供される。バッテリ充電器コントローラ回路は、バッテリ充電器コントローラ回路に結合されたバッテリを充電するための制御可能充電電流を生成するように構成されており、バッテリ充電器コントローラ回路には、バッテリと結合した温度センサ回路に結合されるように構成された温度センシングノードが含まれており、このノードによってバッテリの温度に比例する電圧降下が監視され、バッテリ充電器回路がバッテリに結合されると寄生抵抗が生成される。補償回路は温度センシングノードに結合されており、寄生抵抗の両端間の制御可能充電電流の電圧降下に比例する量で、温度センシングノードからの電流を低減する補償電流を生成するように構成されている。
【０００５】
他の実施形態では、本開示により、バッテリ充電器コントローラ回路と、センシング抵抗器と補償回路とを含んだバッテリ充電器システムが提供される。バッテリ充電器コントローラ回路は、バッテリ充電器コントローラ回路に結合されたバッテリを充電するための制御可能充電電流を生成するように構成されており、バッテリ充電器コントローラ回路には、バッテリと結合した温度センサ回路に結合されるように構成された温度センシングノードが含まれており、このノードによってバッテリの温度に比例する電圧降下が監視され、バッテリ充電器回路がバッテリに結合されると寄生抵抗が生成される。センシング抵抗器は、制御可能充電電流に比例する電圧降下を生成するように構成されている。補償回路には、増幅器、トランジスタおよび抵抗器が含まれており、増幅器は、センシング抵抗器の第1の側に結合された第1の入力、およびトランジスタの出力に結合された第2の入力を有しており、増幅器は、さらに、トランジスタに結合された、トランジスタの導通状態を制御するための出力を有しており、トランジスタおよび抵抗器は、温度センシングノードとセンシング抵抗器の第2の側との間に直列に結合されており、増幅器の出力は、第1の入力の電圧と第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、トランジスタの抵抗を制御している。
【０００６】
他の実施形態では、本開示により、バッテリ充電器コントローラ回路と、センシング抵抗器と補償回路とを含んだバッテリ充電器システムが提供される。バッテリ充電器コントローラ回路は、バッテリ充電器コントローラに結合されたバッテリを充電するための制御可能充電電流を生成するように構成されており、バッテリ充電器コントローラには、バッテリと結合した温度センサ回路に結合されるように構成された温度センシングノードが含まれており、このノードによってバッテリの温度に比例する電圧降下が監視され、バッテリ充電器回路がバッテリに結合されると寄生抵抗が生成され、バッテリ充電器コントローラ回路には、さらに、基準電流に基づいて温度センシング電流を温度センサ回路に供給するように構成された電流源回路が含まれており、基準電流の値は、温度センシング電流および補償電流によって決定される。センシング抵抗器は、制御可能充電電流に比例する電圧降下を生成するように構成されている。補償回路には、増幅器、トランジスタおよび抵抗器が含まれており、増幅器は、センシング抵抗器の第1の側に結合された第1の入力、およびトランジスタの出力に結合された第2の入力を有しており、増幅器は、さらに、トランジスタに結合された、トランジスタの導通状態を制御するための出力を有しており、トランジスタおよび抵抗器は、温度センシングノードとセンシング抵抗器の第2の側との間に直列に結合されており、増幅器の出力は、第1の入力の電圧と第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、トランジスタの抵抗を制御している。電流源回路には、基準電圧を受け取るように構成された第1の入力、および制御可能充電電流に比例する電圧を受け取るように構成された第2の入力を有する増幅器回路、増幅器の出力によって制御されるように構成されたトランジスタ、およびカレントミラーが含まれており、トランジスタは、基準電流を生成するために、カレントミラーと制御可能充電電流に比例する電圧との間に結合されており、増幅器の出力は、第1の入力の電圧と第2の入力の電圧が実質的に整合するよう、トランジスタの抵抗を制御している。
【０００７】
他の実施形態では、本開示により、監視回路と、補償回路とを含んだバッテリ放電システムが提供される。監視回路は、バッテリからの放電電流を制御するように構成されており、監視回路は、バッテリと結合した温度センサ回路に結合されるように構成された、バッテリの温度に比例する電圧降下を監視するための温度センシングノードを備えており、監視回路には、さらに、基準電流に基づいて温度センシング電流を温度センサ回路に供給するように構成された電流源回路が含まれており、監視回路がバッテリに結合されると寄生抵抗が生成される。補償回路は電流源監視回路に結合されており、寄生抵抗の両端間の放電電流の電圧降下に比例する量の電流を電流源監視回路に供給する補償電流を生成するように構成されている。
【０００８】
特許請求される主題の特徴および利点は、添付の図面を参照して考察すべき以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来のシングルエンドバッテリ充電システムのブロック図である。
【図２】本開示と無矛盾の、バッテリ温度検出機能および寄生抵抗補償機能を備えた一例示的電力トポロジーのブロック図である。
【図３】本開示と無矛盾の、バッテリ温度検出機能および寄生抵抗補償機能を備えた他の例示的電力トポロジーのブロック図である。
【図４】本開示と無矛盾の、バッテリ温度検出機能および寄生抵抗補償機能を備えた他の例示的電力トポロジーのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本出願によれば、バッテリ温度検出および寄生抵抗補償のためのシステムおよび方法が提供される。バッテリ充電電流またはバッテリ放電電流に比例した補償電流を生成し、それによりバッテリ充電器/モニタとバッテリパックの間のライン接続と結合した寄生抵抗を補償するための補償回路が提供される。補償電流は、温度センサに供給される基準電流を調整し、バッテリパックの正確な温度測定を可能にしつつ、寄生抵抗の影響を小さくし、あるいは除去するように動作する。補償回路をバッテリ充電器トポロジーに利用してバッテリ充電制御を改善し、および/またはバッテリ監視トポロジーに利用してバッテリ放電制御を改善することができる。
【００１１】
図2は、本開示の一実施形態と無矛盾の例示的バッテリ充電システム200を示したものである。この実施形態の充電システム200は、バッテリ充電器202およびバッテリパック204を含むことができる。図2に示されているトポロジーは、一般に、バッテリ充電器202が電圧レール201(PACK+)および203(PACK-)を介してバッテリ204に充電電流を引き渡す点でシングルエンド制御トポロジーと呼ぶことができる。バッテリ充電器202およびバッテリパック204は、例えばPCBトレース、ワイヤトレース、直接接触、等々を含むことができるインタフェース205で動作可能に1つに結合することができる。当分野でよく理解されているように、バッテリパック204は、一般的には直列に接続された、電荷を受け取り、かつ、負荷(図示せず)に電力を供給するように構成された1つまたは複数のバッテリセルを含むことができる。また、バッテリパック204は、バッテリパック204の温度の影響を受けることができるよう、バッテリパック204の1つまたは複数のセルの近傍に配置された温度センサ回路(例えばサーミスタRTS)を含むことも可能である。温度センサ回路は、バッテリ充電器202がバッテリ温度測値を得ることができるよう、バッテリ充電器202に結合することができる。当分野で理解されているように、サーミスタ(RTS)は、バッテリパック204の温度変化に応じて抵抗が変化する。
【００１２】
バッテリ充電器202は、バッテリに充電電流を供給するように構成された電源電圧206を含むことができ、また、いくつかの実施形態では、負荷(この図には示されていない)に電力を供給するように構成することも可能である。また、バッテリ充電器202は、電源電圧206およびバッテリパック204に動作可能に結合された、バッテリパック204への充電電流ICHを制御するように構成されたバッテリ充電器コントローラ208を含むことも可能である。この実施形態の教示に従って利用することができるバッテリ充電器コントローラの例には、O2Micro International, Ltd.が製造しているOZ8980および/またはOZ8981を含むことができる。しかしながら、他のバッテリ充電器コントローラ、例えばバッテリ温度帰還情報に基づいてバッテリへの充電電流を制御するように構成される任意のバッテリ充電器コントローラなどを本明細書における教示に従って使用することができることは当業者には認識されよう。バッテリ充電器202は、帰還抵抗器として動作するセンシング抵抗器RSENを含むことも可能であり、また、コントローラ208は、バッテリパック204に供給されるバッテリ充電電流ICHを検出するためにRSENの両端間の電圧降下をセンシングするように構成することができる。
【００１３】
また、バッテリ充電器202は、バッテリパック204の温度を検出するように構成され、通常参照番号210で示される、温度センシング回路を含むことも可能である。この実施形態では、温度センシング回路210は、バッテリ充電器コントローラ208によって生成される基準電圧VREFとバッテリ充電器コントローラ208の温度センシングノード211(VTS)の間に結合されたプルアップ抵抗器(RPU)を含むことができる。分圧器回路は、コントローラ208によって生成される基準電圧VREFに結合されたプルアップ抵抗器RPUおよびサーミスタRTSによって画定することができる。したがってバッテリ充電器コントローラ208の温度センシングノード211(VTS)は、RTSの両端間の電圧降下情報を受け取ることができる。しばらくの間、インタフェース205部分のあらゆる寄生抵抗を無視すると、動作中、バッテリパック204内の温度が変化するとRTSの抵抗が変化し、したがってRTSの両端間の電圧降下およびセンシング電圧VTSが変化する。したがってバッテリ充電器コントローラ208は、バッテリパック204に関する温度帰還情報を受け取ることができる。バッテリパック204の過剰温度状態を防止するために、コントローラ208は、センシング電圧VTS(このセンシング電圧VTSはバッテリパックの温度に対応している)と、プログラム可能またはプリセット過剰温度(OT)閾値(T０)とを比較するように構成することができる。コントローラ208は、バッテリパック204の温度がOT閾値より高くなると、温度がOT閾値より低くなるまでバッテリパック204への充電電流を小さくするか、あるいは中断するように構成することができる。
【００１４】
上で言及したように、実際にはバッテリ充電器202とバッテリパック204を結合することによって生じる寄生抵抗RPARが存在している。この寄生抵抗RPARを補償するために、この実施形態のバッテリ充電器202は、補償回路212を含むことも可能である。通常、補償回路212は、RPARが温度センシングノードVTSに及ぼす影響を補償するように構成される。この寄生抵抗の影響により、VTSノードの電圧は、実際にはRTSの両端間の電圧降下とRPARの両端間の電圧降下との両方の関数であり、つまりVTS=VRTS+VRPARである。図2に示されているように、RPARは、場合によってはバッテリパック204の負のレールに沿った直列抵抗と電気的に等価である。したがって充電電流ICHが変化すると、RPARの両端間の電圧降下が同じく変化し、したがってVTSに影響を及ぼすことになる。この実施形態では、補償回路212はVTSノード(211)に結合されており、RPARの両端間の電圧降下に比例した電流を生成するように構成されている。言い換えると、補償回路212は、VTSに対するRPARの影響を小さく、あるいは除去するために、ノード211からの電流を低減するように動作する。
【００１５】
この実施形態では、補償回路212は、増幅器214、N型トランジスタ216および抵抗器RB(218)を含むことができる。図2に示されているように、増幅器214は、センシング抵抗器RSENの両端間に結合される(負の電圧レール203を介して)正の入力端子、トランジスタ216のソースに結合された負の端子、およびトランジスタ216のゲートに結合された出力を有している。トランジスタ216は、VTSノード211に結合されたドレインを有しており、また、増幅器214および抵抗器RB218に結合されたソースを有している。また、抵抗器RB218は、増幅器214の正の端子に結合されているRSENの反対側で負の電圧レール203に結合されている。補償回路212の動作については、以下でより詳細に説明する。
【００１６】
一般に、増幅器214は、比較的大きい直流利得を有することができ、また、図2に示されている増幅器214の帰還構造は、増幅器214の正および負の入力端子を実質的に同じに維持するように試行する。RSENの両端間の電圧降下VRSEN(VRSEN=ICH*RSEN)は、増幅器214の正の入力端子を駆動している。したがって増幅器214の負の入力は、増幅器214の出力が概ね一定を維持するよう、増幅器214の正の入力と整合するように試行する。増幅器214の出力は、トランジスタ216の導通状態を制御しており、また、トランジスタ216は、ノード211から引き出される補償電流ICOMPの大きさを制御している。一例示的実施形態では、トランジスタ216は、増幅器214の出力電圧範囲のうちの概ね線形領域で動作する微小信号NMOSFETデバイスであってもよい。したがって増幅器214によって提供されるゲート電圧に応じてトランジスタ216の電圧-電流特性を変化させることができる。センシング抵抗器RSENおよび寄生抵抗RPARは負の電圧レールに沿って直列であるため、充電電流ICHは、RPARおよびRSENの両端間に比例電圧降下を生成することができる。したがって生成される補償電流ICOMPは、センシング抵抗器RSENを通って流れる充電電流ICHに比例させることができ、したがって
【数１】
2013239425.tif 000003
で与えることができる。
【００１７】
したがって充電電流ICHが変化すると補償電流ICOMPが同じく変化する。この補償電流はVTSノード211から引き出され、寄生抵抗RPARの両端間の電流に比例して電流が低減するように作用する。補償されたVTS電圧は、
【数２】
2013239425.tif 000004
として誘導することができる。
【００１８】
式(2)を並べ替えると、
【数３】
2013239425.tif 000005
が得られる。
【００１９】
式(3)の右辺の第2項は、寄生抵抗RPARの両端間の充電電流誘導誤差から誘導される。充電電流ICHがゼロである場合、式(3)は、寄生抵抗RPARの影響が除去されるため、バッテリパック204の温度をセンシングするためには理想的であると見なすことができる。したがってこの実施形態の場合、式(3)から、寄生抵抗が補償されるように、つまり寄生抵抗が小さくなるか、あるいは除去されるようにRBを選択することができる。RBのための目標抵抗値は、サーミスタRTSのOT閾値(T0)およびRPARの値に基づいて選択することができ、また、
【数４】
2013239425.tif 000006
によって与えることができる。
【００２０】
所与のバッテリ充電器/バッテリパック対に対して、RPARの値は、通常、一定の値を維持する。したがってバッテリパック/バッテリ充電器システムを初期化する際に、あるいはバッテリパック/バッテリ充電器システムの製造時にRPARの値を決定することができる。OT閾値(T0)は、例えばバッテリパックの製造者から得ることができ、このOT閾値を所与のVREF値およびRPU値に対して使用して、閾値におけるRTSの抵抗(すなわちRTS(T0))を決定することができる。RPARおよびRTS(T0)の値が分かると、補償回路212に対するRBの値を設定することができる。別法または追加として、例えば異なるバッテリパックをバッテリ充電器202に結合することができるよう、RPARを動的に測定するようにバッテリ充電器コントローラ208を構成することも可能であり、また、RBは、バッテリ充電器208によって制御される抵抗値を有するプログラム可能抵抗器を含むことも可能である。
【００２１】
動作中、所与の値の充電電流ICHに対して、増幅器214は、増幅器の正および負の端子を実質的に同じになるように強制するレベルでトランジスタ216を導通させる。したがって所与のレベルの充電電流ICHに対して、寄生抵抗RPARの両端間の電圧降下が一定になり、したがって補償回路212によってVTSノード211から比例補償電流を引き出すことができ、それにより寄生抵抗の電圧降下の影響を全面的または部分的に除去することができる。したがってVTSノード211の電圧は、サーミスタRTSの両端間の電圧降下を良好に反映しており、この電圧降下はバッテリパック204の温度に正比例している。充電電流が大きくなると寄生抵抗RPARの両端間の電圧降下が大きくなり、また、増幅器214の正の端子が増幅器214の負の端子より高くなる(RSENの両端間の電圧降下が大きくなるため)。そのために増幅器214の出力が大きくなり、延いてはトランジスタ216の導電率が高くなり(トランジスタ216の実効抵抗が小さくなるため)、したがってRBの両端間の電圧降下がRSENの両端間の電圧降下に比例するまで(言い換えると増幅器214の負の端子が高くなって増幅器214の正の端子と実質的に等しくなるまで)の間、より多くの電流がVTSノード211から引き出される。同様に、充電電流が小さくなると寄生抵抗RPARの両端間の電圧降下が小さくなり、また、増幅器214の正の端子が低くなる(RSENの両端間の電圧降下が小さくなるため)。そのために増幅器214の出力が小さくなって増幅器214の負の端子より低くなり、延いてはトランジスタ216の導電率が低くなり(トランジスタ216の実効抵抗が大きくなるため)、したがってRBの両端間の電圧降下がRSENの両端間の電圧降下に比例するまで(言い換えると増幅器214の負の端子が低くなって増幅器214の正の端子と実質的に等しくなるまで)の間、より少ない電流がVTSノード211から引き出される。
【００２２】
上で言及したように、寄生抵抗はVTSノードの電圧を人為的に高くし、つまりVTS=VRTS+VRPARである。所与の温度のバッテリパック204に対して、充電電流ICHが変化すると、それに比例して補償電流ICOMPが変化し、また、RTSの両端間の電流(IRTS)がそれに反比例して変化する。したがって充電電流が大きくなると、寄生抵抗RPARの両端間の電圧降下が大きくなり、それに比例して補償電流が大きくなり、したがってサーミスタを通って流れる電流(IRTS)の量がRPARの両端間の電圧降下に比例して減少し、したがって電圧ノードVTSの電圧は、主としてサーミスタRTSの両端間の電圧降下によって制御され、つまりVTS=VRTSである。同様に、充電電流が小さくなると、補償電流が小さくなってIRTSが大きくなり、VTSはほとんど変化しないか、全く変化しない。
【００２３】
バッテリパック内の温度が変化するとRTSの抵抗が変化し、したがってIRTSが変化し、それによりVTSノードの電圧が変化する。したがってRTSがNTCタイプのサーミスタであると仮定すると、バッテリパック204の温度が高くなると(例えば充電電流が大きくなることによって)RTSの抵抗が小さくなり、また、VTSノードの電圧が高くなり、したがってバッテリ充電器コントローラ208は、バッテリパック204の温度が高くなったことを検出することができ、また、その一方で、寄生抵抗RPARによって生じる誤差が低減されるか、あるいは除去される。同様に、同じくRTSがNTCタイプのサーミスタであると仮定すると、バッテリパック204の温度が低くなると(例えば充電電流が小さくなることによって)RTSの抵抗が大きくなり、また、VTSノードの電圧が低くなり、したがってバッテリ充電器コントローラ208は、バッテリパック204の温度が低くなったことを検出することができ、また、その一方で、寄生抵抗RPARによって生じる誤差が低減されるか、あるいは除去される。
【００２４】
補償回路212は、サーミスタRTSの温度が過剰温度(OT)閾値温度T0である場合、寄生抵抗RPARによって導入される誤差を除去するか、あるいは実質的に除去するように構成されている。上記式(3)および(4)を考察すると、温度がT0より低くなるか、あるいはT0より高くなると(また、RTSがNTCタイプのサーミスタである場合)、VTSの電圧には寄生抵抗に起因する誤差が含まれている可能性がある。例えばバッテリパック204の温度がT0より低くなって、例えばサーミスタの抵抗RTS(T0)+ΔRTSに対応するT0-ΔTになると、寄生抵抗RPARによるVTS中の誤差は、ICH*RPAR*(-ΔRTS/RTS(T0))*RPU/(RPU+RTS(T0))である。この誤差は、上記式(3)および(4)から誘導され、RB=RSEN*RTS(T0)/RPARおよびRTS=RTS(T0)+ΔRTSが式(4)の右辺の第2項に代入される。T0よりはるかに低い温度では、この誤差は、期待される、バッテリパック204の実際の温度より高い検出温度に対応するVTSより低いVTSをもたらすことがある。温度がT0に近づくと、この誤差をゼロに近づけることができる。有利には、補償回路212は、過剰温度閾値T0における寄生抵抗RPARによって生じる誤差を除去するか、あるいはほぼ除去するように構成されており、また、T0以外の温度における寄生抵抗RPARによって生じる誤差を小さくするように構成されている。
【００２５】
図3は、本開示の他の実施形態と無矛盾の例示的バッテリ充電システム300を示したものである。充電システム300は、この実施形態にはサーミスタRTSに電力を供給するためのバッテリ充電器コントローラ電流源が使用されている点、および、この実施形態の場合、基準電流の複数の例を複数のバッテリパックのために使用すること、また、プルアップ抵抗器(RPU)を除去することもできる点を除き、上で説明した実施形態の充電システム200と類似している。この実施形態は、バッテリ充電器302およびバッテリパック304を含むことができ、バッテリ充電器302は、電圧レール301(PACK+)および303(PACK-)を介してバッテリ304に充電電流を引き渡すように構成されている。バッテリ充電器302およびバッテリパック304は、例えばPCBトレース、ワイヤトレースまたは直接接触を含むことができるインタフェース305で動作可能に1つに結合することができる。上記実施形態の場合と同様、バッテリパック304は、一般的には直列に接続された、電荷を受け取り、かつ、負荷に電力を供給するように構成された1つまたは複数のバッテリセルを含むことができる。また、バッテリパック304は、バッテリ充電器302がバッテリ温度測値を得ることができるよう、バッテリ充電器302に動作可能に結合されたサーミスタRTSを含むことができる。サーミスタRTSは、バッテリパック304の温度変化に応じて抵抗が変化するように構成することができる。
【００２６】
バッテリ充電器302は、バッテリに充電電流を供給するように構成された電源電圧306を含むことができ、また、いくつかの実施形態では、負荷(この図には示されていない)に電力を供給するように構成することも可能である。また、バッテリ充電器302は、電源電圧306およびバッテリパック304に動作可能に結合された、バッテリパック304への充電電流ICHを制御するように構成されたバッテリ充電器コントローラ308を含むことも可能である。この実施形態では、バッテリ充電器コントローラ308は、カレントミラー回路320、増幅器回路322、トランジスタ324および基準抵抗器RREFを含むことができる(これらの動作については、以下でより詳細に説明する)。この実施形態の教示に従って利用することができるバッテリ充電器コントローラの例には、O2Micro International, Ltd.が製造しているOZ8980および/またはOZ8981を含むことができる。しかしながら、他のバッテリ充電器コントローラ、例えば本明細書において説明されている制御回路を含み、かつ、充電電流およびバッテリ温度帰還情報に基づいてバッテリへの充電電流を制御するように構成される任意のバッテリ充電器コントローラなどを本明細書における教示に従って使用することができることは当業者には認識されよう。バッテリ充電器302は、帰還抵抗器として動作するセンシング抵抗器RSENを含むことができ、また、コントローラ308は、バッテリパック304に供給されるバッテリ充電電流ICHを検出するためにRSENの両端間の電圧降下をセンシングするように構成することができる。
【００２７】
バッテリ充電器コントローラ308は、ノード311で電圧情報を受け取る電圧センシング入力VTSを含むことができる。電流源回路309は、カレントミラー320、増幅器322、トランジスタ324および基準抵抗器RREFを含むことができる。図3に示されているように、増幅器322は、基準電圧VREFに結合された正の入力端子、トランジスタ324のソースに結合された負の端子、およびトランジスタ324のゲートに結合された出力を有している。トランジスタ324は、カレントミラー320に結合されたドレインを有しており、また、増幅器322および抵抗器RREFに結合されたソースを有している。また、抵抗器RREFは、トランジスタ324のソースに結合されている側とは反対側で負の電圧レール303に結合されている。
【００２８】
増幅器214と同様、増幅器322も比較的大きい直流利得を有することができ、また、図3に示されている増幅器322の帰還構造は、増幅器322の正および負の入力端子を実質的に同じに維持するように試行する。したがって増幅器322、トランジスタ324および基準抵抗器RREFは、カレントミラー320に基準電流IREF(VREFに比例する)を提供するように構成されている。詳細には、図3に示されている回路の場合、IREF=VREF/RREFである。
【００２９】
一般に、カレントミラーは電流増幅器と見なすことができる。カレントミラーは、入力電流に比例する少なくとも1つの出力電流を提供するように構成することができる。例えばカレントミラーは入力基準電流を受け取ることができ、また、個々の出力電流が入力電流に等しい1つまたは複数の出力基準電流を提供するように構成することができる。個々の出力基準電流は、複数のバッテリパック内の複数のサーミスタのうちの1つに電流を供給することができる。この例では、比較的より少ないプルアップ抵抗器を使用して(例えば図2のトポロジーと比較して)複数の出力電流を提供することができる。
【００３０】
図3に示されている電流源回路309は、ノード311に出力電流(IREF)を提供するように構成されている。補償回路312がなく、また、寄生抵抗RPARが存在しない構成の場合、IREFは、ノード311に結合されているサーミスタRTSに供給されることになる。上で説明したように、RTSの両端間の電圧をセンシングすることにより、サーミスタRTSの抵抗の測度、延いてはバッテリパック304の温度が提供される。
【００３１】
バッテリ充電器302は、ノード311で電圧情報を受け取る電圧センシング入力VTSを含むことも可能である。サーミスタRTSおよびセンシング電圧VTSによって提供される温度帰還機能は、上で説明した温度帰還機能と同様である。さらに、補償回路312(寄生抵抗RPARを補償するように構成されている)も、上で説明した補償回路212と同様である。ノード311は、カレントミラー320から基準電流IREFを受け取るように構成されており、補償回路312は、ノード311からの生成された補償電流ICOMPを低減するように構成されており、また、サーミスタRTSは、ノード311からサーミスタ電流IRTSを引き出すように構成されている。したがって図3に示されているトポロジーの場合、IREF=ICOMP+IRTSである。ICOMPは、上記式(1)によって与えられ、また、IRTSは、VTS=IRTS*RTS+ICH*RPARから誘導することができる。したがって補償温度センシング電圧VTSは、
【数５】
2013239425.tif 000007
として誘導することができる。
【００３２】
上記式(3)と同様、式(5)の右辺の第2項は、寄生抵抗RPARの両端間の充電電流誘導誤差から誘導される。充電電流がゼロである場合、式(5)は、寄生抵抗RPARの影響が除去されるため、バッテリパック304の温度をセンシングするためには理想的であると見なすことができる。したがって図2に示されている実施形態と同様、この実施形態の場合も、式(5)から、寄生抵抗が補償されるように、つまり寄生抵抗が小さくなるか、あるいは除去されるようにRBを選択することができる。RBのための目標抵抗値は、サーミスタRTSのOT閾値(T0)およびRPARの値に基づいて選択することができ、また、上記式(4)によって与えることができる。
【００３３】
補償回路312は、動作中、上で説明したように少なくとも部分的に充電電流ICHに基づいて補償電流ICOMPを生成するように構成されている。補償回路312は、上で説明したように、充電電流ICHの変化に応答して、生成された補償電流ICOMPを調整するように構成されている。補償回路312は、充電電流が変化し、それに応じて寄生抵抗RPARの両端間の電圧降下が変化すると、VTSに対するRPARの両端間の電圧降下の影響を補償するために、それに比例して補償電流を調整するように構成されている。
【００３４】
バッテリパック304の温度が変化するとサーミスタRTSの抵抗が変化し、したがってVTSノード311の電圧が変化する。図2に示されている実施形態とは異なり、図3に示されている実施形態の場合、電流源(カレントミラー320)からの電流がサーミスタRTSに供給されるため、RTSの抵抗が変化してもサーミスタRTSに供給される電流は変化しない。その代わりにサーミスタの両端間の電圧VRTSが抵抗の変化に比例して変化する。したがってRTSがNTCタイプのサーミスタであると仮定すると、バッテリパック304の温度が高くなるとRTSの抵抗が小さくなり、また、VTSノード311の電圧が低くなり、したがってバッテリ充電器コントローラ308は、バッテリパック304の温度が高くなったことを検出することができる。
【００３５】
補償回路312は、温度が過剰温度(OT)閾値温度T0である場合、寄生抵抗RPARによって導入される誤差を除去するか、あるいは実質的に除去するように構成されている。上記式(4)および(5)を考察すると、温度がT0より低くなると(また、RTSがNTCタイプのサーミスタである場合)、VTSの電圧には寄生抵抗に起因する誤差が含まれている可能性がある。例えばバッテリパック304の温度がT0より低くなって、例えばサーミスタの抵抗RTS(T0)+ΔRTSに対応するT0-ΔTになると、寄生抵抗RPARによるVTS中の誤差は、ICH*RPAR*(-ΔRTS/RTS(T0))である。この誤差は、上記式(4)および(5)から誘導され、RB=RSEN*RTS(T0)/RPARおよびRTS=RTS(T0)+ΔRTSが式(5)の右辺の第2項に代入される。T0よりはるかに低い温度では、この誤差は、期待される、バッテリパック304の実際の温度より高い検出温度に対応するVTSより低いVTSをもたらすことがある。温度がT0に近づくと、この誤差をゼロに近づけることができる。有利には、補償回路312は、過剰温度閾値T0における寄生抵抗RPARによって生じる誤差を除去するか、あるいはほぼ除去するように構成されており、また、T0以外の温度における寄生抵抗RPARによって生じる誤差を小さくするように構成されている。
【００３６】
図4は、本開示の他の実施形態と無矛盾の例示的バッテリ放電システム400を示したものである。放電システム400は、この実施形態ではバッテリパックが負荷に電力を供給しており、また、補償電流が、充電電流ではなく、放電電流に基づいている点を除き、上で説明した実施形態の充電システム300と類似している。この実施形態は、負荷回路405およびバッテリパック404を含むことができ、バッテリパック404は、電圧レール401(PACK+)および403(PACK-)を介して負荷回路405に放電電流を引き渡すように構成されている。負荷回路405およびバッテリパック404は、例えばPCBトレース、ワイヤトレースまたは直接接触を含むことができるインタフェース415で動作可能に結合することができる。上で説明した実施形態の場合と同様、バッテリパック404は、一般的には直列に接続された、電荷を受け取り、かつ、負荷、例えば負荷回路405に電力を供給するように構成された1つまたは複数のバッテリセルを含むことができる。また、バッテリパック404は、負荷回路405がバッテリ温度測値を得ることができるよう、負荷回路405に動作可能に結合されたサーミスタRTSを含むことも可能である。サーミスタRTSは、バッテリパック404の温度変化に応じて抵抗が変化するように構成することができる。
【００３７】
負荷回路405は、バッテリから放電電流を受け取るように構成された負荷407を含むことができる。また、負荷回路405は、負荷407およびバッテリパック404に動作可能に結合された、バッテリパック404からの放電電流IDISCHを制御するように構成された監視回路409を含むことも可能である。この実施形態では、負荷回路405は、カレントミラー回路420、増幅器回路422、トランジスタ424および抵抗器RREFを含むことができる(これらの動作については、以下でより詳細に説明する)。この実施形態の教示に従って利用することができる監視回路の例には、O2Micro International, Ltd.が製造しているOZ8980および/またはOZ8981を含むことができる。しかしながら、他の監視回路、例えば本明細書において説明されている制御回路を含み、かつ、放電電流およびバッテリ温度帰還情報に基づいてバッテリからの放電電流を制御するように構成される任意の監視回路などを本明細書における教示に従って使用することができることは当業者には認識されよう。負荷回路405は、帰還抵抗器として動作するセンシング抵抗器RSENを含むことができ、また、監視回路409は、バッテリパック404から引き出されるバッテリ放電電流IDISCHを検出するために、RSENの両端間の電圧降下をセンシングするように構成することができる。
【００３８】
監視回路409は、温度センシング回路410から電圧情報を受け取る電圧センシング入力VTSを含むことができる。電流源回路419は、カレントミラー420、増幅器422、トランジスタ424および基準抵抗器RREFを含むことができる。図4に示されているように、増幅器422は、基準電圧VREFに結合された正の入力端子、トランジスタ424のソースに結合された負の端子、およびトランジスタ424のゲートに結合された出力を有している。トランジスタ424は、カレントミラー420に結合されたドレイン、および増幅器422および抵抗器RREFに結合された(ノード411で)ソースを有している。また、抵抗器RREFは、トランジスタ424のソース(およびノード411)に結合されている側とは反対側で負の電圧レール403に結合されている。補償回路413がなく、また、寄生抵抗RPARが存在しない構成の場合、IRTSはVREF/RREFに等しくなり(本明細書において説明されている増幅器422の動作によって)、また、RTSの両端間の電圧をセンシングすることにより、サーミスタRTSの抵抗の測度、延いてはバッテリパック404の温度が提供される。
【００３９】
また、負荷回路405は、寄生抵抗RPARを補償するように構成された補償回路413を含むことも可能である。補償回路413は、ノード411で電流源回路419に結合することができる。この実施形態では、補償回路は、増幅器414、トランジスタ416および抵抗器RBを含むことができる。図4に示されているように、増幅器414は、センシング抵抗器RSENに結合された正の入力端子、トランジスタ416のソースに結合された負の入力端子、およびトランジスタ416のゲートに結合された出力を有している。トランジスタ416は、ノード411(およびトランジスタ424のソース)に結合されたドレイン、および増幅器414の負の入力端子および抵抗器RBに結合されたソースを有している。また、抵抗器RBは、トランジスタ416のソースに結合されている前記RBの反対側で負の電圧レール403に結合されている。
【００４０】
図4に示されている実施形態では、補償回路413は、カレントミラー420からの出力電流IRTSが基準電流IREFおよび補償電流ICOMPの両方を含むよう、電流源回路419に補償電流ICOMPを注入するように構成されている。増幅器214および322と同様、増幅器414および422も比較的大きい直流利得を有することができ、また、図4に示されている増幅器414および422の帰還構造は、個々の増幅器414、422の正および負の入力端子を実質的に同じに維持するように試行する。補償回路413を考慮すると、RSENの両端間の電圧降下VRSEN(VRSEN=IDISCH*RSEN)は、増幅器414の正の端子を駆動している。増幅器414およびトランジスタ416の動作により、補償電流ICOMPはVRSEN/RBに等しく、したがってICOMP=IDISCH*RSEN/RBである。電流源回路419を考慮すると、基準電圧VREFは増幅器422の正の端子を駆動している。増幅器422およびトランジスタ424の動作により、ノード411は基準電圧VREFである。したがってRREFを通って流れる電流IREFはVREF/RREFである。電流IREFおよびICOMPはノード411で加えられ、また、ノード411の出力電流はカレントミラー420に供給される。次にカレントミラー420は、補償された出力電流IRTSをサーミスタRTSに提供することができる。したがって図4に示されている実施形態の出力電流IRTSは、
【数６】
2013239425.tif 000008
である(カレントミラー420の利得が1であると仮定すると)。
【００４１】
監視回路409は、サーミスタRTSから電圧情報を受け取る電圧センシング入力VTSを含むことも可能である。サーミスタRTSおよびセンシング電圧VTSによって提供される温度帰還機能は、上で説明した温度帰還機能と同様である。したがってサーミスタRTSからの電圧情報は、サーミスタの両端間の電圧降下(すなわちIRTS*RTS)を含むことができ、寄生抵抗RPARの両端間の電圧降下(この電圧降下は放電電流IDISCHの関数である)は、
【数７】
2013239425.tif 000009
として与えることができる。
【００４２】
式(6)を式(7)に代入することにより、
【数８】
2013239425.tif 000010
としてVTSを誘導することができる。
【００４３】
式(8)の右辺の第2項は、寄生抵抗RPARの両端間の放電電流誘導誤差から誘導される。放電電流がゼロである場合、式(8)は、寄生抵抗RPARの影響が除去されるため、バッテリパック404の温度をセンシングするためには理想的であると見なすことができる。したがって図2および3に示されている実施形態と同様、この実施形態の場合も、式(8)から、寄生抵抗が補償されるように、つまり寄生抵抗が小さくなるか、あるいは除去されるようにRBを選択することができる。RBのための目標抵抗値は、サーミスタRTSのOT閾値(T0)およびRPARの値に基づいて選択することができ、また、上記式(4)によって与えることができる。
【００４４】
補償回路413は、動作中、上で説明したように少なくとも部分的に放電電流IDISCHに基づいて補償電流ICOMPを生成するように構成されている。補償回路413は、放電電流IDISCHの変化に応答して、生成された補償電流ICOMPを調整するように構成されている。補償回路413は、放電電流が変化し、それに応じて寄生抵抗RPARの両端間の電圧降下が変化すると、VTSに対するRPARの両端間の電圧降下の影響を補償するために、それに比例して補償電流を調整するように構成されている。
【００４５】
バッテリパック404の温度が変化するとサーミスタRTSの抵抗が変化し、したがって電圧VTSが変化する。図3に示されている実施形態と同様、図4に示されている実施形態の場合、電流源(カレントミラー420)からの電流がサーミスタRTSに供給されるため、RTSの抵抗が変化してもサーミスタRTSに供給される電流は変化しない。その代わりにサーミスタの両端間の電圧VRTSが抵抗の変化に比例して変化する。したがってRTSがNTCタイプのサーミスタであると仮定すると、バッテリパック404の温度が高くなるとRTSの抵抗が小さくなり、また、センシングされる電圧VTSが低くなり、したがって監視回路409は、バッテリパック404の温度が高くなったことを検出することができる。
【００４６】
補償回路413は、サーミスタRTSの温度が過剰温度(OT)閾値温度T0である場合、寄生抵抗RPARによって導入される誤差を除去するか、あるいは実質的に除去するように構成されている。上記式(7)および(8)を考察すると、温度がT0より低くなるか、あるいはT0より高くなると(また、RTSがNTCタイプのサーミスタである場合)、VTSの電圧には寄生抵抗に起因する誤差が含まれている可能性がある。例えばバッテリパック404の温度がT0より低くなって、例えばサーミスタの抵抗RTS(T0)+ΔRTSに対応するT0-ΔTになると、寄生抵抗RPARによるVTS中の誤差は、IDISCH*RPAR*(ΔRTS/RTS(T0))である。この誤差は、上記式(7)および(8)から誘導され、RB=RSEN*RTS(T0)/RPARおよびRTS=RTS(T0)+ΔRTSが式(8)に代入される。T0よりはるかに低い温度では、この誤差は、期待される、バッテリパック404の実際の温度より低い検出温度に対応するVTSより高いVTSをもたらすことがある。温度がT0に近づくと、この誤差をゼロに近づけることができる。有利には、補償回路413は、過剰温度閾値T0における寄生抵抗RPARによって生じる誤差を除去するか、あるいはほぼ除去するように構成されており、また、T0以外の温度における寄生抵抗RPARによって生じる誤差を小さくするように構成されている。
【００４７】
以上、バッテリを充電し、および/または放電させるためのバッテリ温度検出および寄生抵抗補償を提供するように構成されたシステムについて説明した。バッテリ充電電流またはバッテリ放電電流に比例した補償電流を生成し、それによりバッテリ充電器/モニタとバッテリパックの間のライン接続と結合した寄生抵抗を補償するための補償回路が提供される。補償電流は、温度センサに供給される基準電流を調整し、寄生抵抗の影響がない正確なバッテリパックの温度測定を可能にするように動作する。補償回路をバッテリ充電器トポロジーに利用してバッテリ充電制御を改善し、および/またはバッテリ監視トポロジーに利用してバッテリ放電制御を改善することができる。
【００４８】
本明細書におけるどの実施形態にも使用されている「回路」は、例えばハードウェア回路、プログラム可能回路、状態マシン回路および/またはプログラム可能回路によって実行される命令を記憶するファームウェアを単体の形で、あるいは任意の組合せの形で備えることができる。
【００４９】
本明細書において使用されている用語および表現は、限定用語としてではなく、説明用語として使用されており、また、このような用語および表現の使用には、図に示され、あるいは説明されている特徴のあらゆる等価物(またはその一部)を排他することは意図されていない。また、特許請求の範囲内で様々な改変が可能であることは認識されよう。したがって特許請求の範囲には、このようなすべての等価物を包含することが意図されている。
【符号の説明】
【００５０】
100  従来のシングルエンドバッテリ充電システム
102、202、302  バッテリ充電器
104、204、304、404  バッテリパック(バッテリ)
106  電源
108、208、308  バッテリ充電器コントローラ
200、300  バッテリ充電システム
201、203、301、303、401、403  電圧レール
205、305、415  インタフェース
206、306  電源電圧
210、410  温度センシング回路
211  温度センシングノード
212、312、413  補償回路
214、322、414、422  増幅器(増幅器回路)
216  N型トランジスタ
218  抵抗器RB
309、419  電流源回路
311、411  ノード
320、420  カレントミラー回路
324、416、424  トランジスタ
400  バッテリ放電システム
405  負荷回路
407  負荷
409  監視回路
【図１】
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【図２】
2013239425.tif 000012
【図３】
2013239425.tif 000013
【図４】
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【外国語明細書】
2013239425000001.pdf