专利名称：可充电电池的充放电设备及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种可充电电池的充放电设备及其驱动方法。更具体地说，本发明涉及一种感测可充电电池的充放电电流量的充放电设备及其驱动方法。
背景技术：
近来，已经增大了对诸如移动电话、PDA(个人数字助理)、笔记本计算机、膝上型计算机等便携式装置的使用。通过使用可充电电池来为便携式装置供电，可充电电池在使用特性方面是能够被反复地充放电的。用于便携式装置的可充电电池的充电容量必须增大，并减小它的尺寸和重量。在可充电电池的制造工艺中，执行用于增大可充电电池的充电容量的充放电工艺。可充电电池的充放电工艺用于通过反复地对可充电电池充放电来增大可充电电池的充电容量。在可充电电池的充放电工艺中，使电流精确地且连续地充放电是非常重要的。为此，在可充电电池的充放电工艺中，精确地感测并控制可充电电池的充放电电流量也是非
常重要的。通常的可充电电池的充放电设备在可充电电池的充放电电路与可充电电池之间串联结合分流电阻器，以测量充放电电流量，且根据测量出的电流量来改变的分流电阻器两端之间的电压差。分流电阻器串联结合在充放电电路和可充电电池之间，从而如果由于分流电阻器而产生电压降，则会产生充放电设备的损失。分流电阻器的温度因分流电阻器的损失而改变，从而分流电阻器的电阻改变。因此，在分流电阻器中测量出的电压值根据温度和由此实际产生的可充电电池的充放电电流量的测量误差而改变。即，在充放电工艺中非常重要的可充电电池的充放电电流量的测量精度会劣化。为了使这样的问题最小化，需要具有根据温度的电阻变化小的分流电阻器，然而这些分流电阻器具有高成本，因此充放电设备的成本增大。此外，可将散热板或风扇单独地附于分流电阻器，以使分流电阻的温度变化最小化，或者可根据分流电阻器的温度来补偿测量出的电压值，然而，没有根本地解决基于分流电阻器的温度变化的问题。具体地说，在对高容量可充电电池充放电的大功率充放电设备的情况下，充放电电流量非常大，使得由于分流电阻器的严重问题会进一步增大。本背景技术部分公开的上述信息仅仅是为了增加对本发明的背景技术的理解，因此，它可包括在本国中未形成为本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供了一种能够提高可充电电池的充放电电流量的测量精度的可充电电池的充放电设备及其驱动方法。根据本发明示例性实施例的可充电电池充放电设备包括充放电驱动器，产生用于可充电电池的充放电的充放电电流；磁传感器，测量由在可充电电池和充放电驱动器之间流动的充放电电流产生的磁场来测量充放电电流量，并产生指示测量出的充放电电流量的反馈信号；控制单元，接收反馈信号并将测量出的充放电电流量与充放电电流量的预定值进行比较来控制充放电驱动器。控制单元可包括:A/D转换器，将反馈信号转换为数字信号；存储器，存储充放电电流量的预定值；计算处理器，比较数字信号与充放电电流量的预定值以产生用于控制在充放电驱动器中产生的充放电电流量的充放电控制信号，并将充放电控制信号传输到充放电驱动器。充放电驱动器可包括转换电路，产生用于可充电电池的充放电的充放电电流； 驱动电路，根据充放电控制信号控制在转换电路中产生的电流量。充放电设备还可包括电源单元，从外部接收AC电压并将所述AC电压整流为在充放电驱动器中的DC电压。电源单元可恒定地保持DC电压并根据可充电电池的充电状态改变供应到充放电驱动器的电流量。转换电路可以是在电源单元的DC电压和产生充放电电流的DC电压之间进行电压转换的双向DC-DC转换器。充放电设备还可包括夹具单元，通过正充放电线和负充放电线连接到充放电驱动器并结合到可充电电池。磁传感器可与正充放电线和负充放电线中的一条分隔开预定的距离。反馈信号可以是根据磁场的大小和方向产生的电流。反馈信号以是大小与充放电电流的大小相同的电流。磁传感器可以是霍尔元件、磁电阻效应元件和约瑟夫逊器件中的至少一种。根据本发明示例性实施例的用于驱动可充电电池的充放电设备的方法包括以下步骤测量对可充电电池充电或放电的充放电电流产生的磁场来测量可充电电池的充放电电流量；将测量出的充放电电流量与预定值进行比较；根据测量出的充放电电流量与预定值之间的比较结果来控制可充电电池的充放电电流量。该方法还可包括产生与测量出的充放电电流量对应的反馈信号的步骤。反馈信号可以是根据磁场的大小和方向产生的电流。反馈信号可被产生为具有与充放电电流的电流量相同的电流量的电流。所述方法还可包括将反馈信号转换为数字信号的步骤。在可充电电池的充放电过程中，不需要用于冷却分流电阻器的额外设备，可减少根据分流电阻器的温度改变来补偿测量值的额外工艺，可解决根据分流电阻器的温度改变的充放电电流量的测量精度的劣化。可在可充电电池的充放电过程中进一步精确地控制充放电电流量。
图1是示出根据本发明示例性实施例的可充电电池充放电设备的构造的框图。图2是示出根据本发明示例性实施例的可充电电池充放电设备的驱动方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更充分地描述本发明的示例性实施例，在附图中示出了本发明的示例性实施例。本领域技术人员应该理解，在所有不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以以各种不同的方式对描述的实施例进行修改。此外，在多个示例性实施例中，相同的标号用于具有与第一示例性实施例中表现的构造相同构造的组件，并且与第一示例性实施例不同的其他构造在其他示例性实施例中描述。附图和说明应当被认为本质上是说明性的而不是限制性的。相同的标号在整个说明书中指示相同的元件。在整个本说明书和权利要求书中，当一个元件被描述为“结合”到另一元件时，该元件可“直接结合”到另一元件或通过第三元件“电结合”到另一元件。另外，除非明确指出为相反的，否则术语“包括”和诸如“包含”的变体将被理解为表示包括所列的元件而不排除任何其他元件。图1是示出根据本发明示例性实施例的可充电电池的充放电设备的框图。参照图1，可充电电池充放电设备包括电源单元10、充放电驱动器20、控制单元 30、磁传感器40和夹具单元50。充放电驱动器20包括转换电路21和驱动电路22。控制单元30包括存储器31、计算处理器32和A/D转换器33。可充电电池充放电设备执行可充电电池充放电过程，所述过程反复地执行可充电电池60的充电驱动充电和放电驱动放电。电源单元10接收在可充电电池60的充电驱动期间供应的外部AC电压的通用功率并将其整流为DC电压，在充放电驱动器20中将DC电压转换为用于产生可充电电池60 的充电需要的预定电压并将该电压输出。另外，电源单元10在可充电电池60的放电驱动期间接收来自充放电驱动器20的预定的DC电压以产生AC电压，从而使通用功率再生 (revived)。例如，通用功率的AC电压可以是220V AC，用于在充放电驱动器20中产生用于可充电电池60的充电的电流的预定电压或者在充放电驱动器20中施加到电源单元10的预定电压可以是380V DC。恒定地保持从电源单元10输出到充放电驱动器20的电压或从充放电驱动器20输出到电源单元10的电压(例如，380V DC)，并且电流量根据可充电电池的状态以及充放电状态来改变。充放电驱动器20连接到电源单元10以在可充电电池的充电驱动期间从电源单元 10接收预定的DC电压，并在可充电电池的放电驱动期间将预定的DC电压输出到电源单元 10。在可充电电池的充电驱动期间，充放电驱动器20利用转换电路21将从电源单元10接收的DC电压转换为用于可充电电池60的充电的预定电流(或电压)，以将预定电流(或电压)传输到可充电电池60。在可充电电池的放电驱动期间，充放电驱动器20利用转换电路21使可充电电池60中的预定电流(或电压)放电，以产生预定的DC电压(例如，380V DC)并将该预定的DC电压传输到电源单元10。即，充放电驱动器20可以是在电源单元10 的DC电压与产生用于可充电电池的充放电的充放电电流的DC电压之间进行电压转换的双向DC-DC转换器。充放电驱动器20执行具有产生用于可充电电池60的充放电的电流(或电压)的充电功能和放电功能的双向DC-DC转换器的功能。转换电路21产生用于可充电电池的充放电的预定的充放电电流。由驱动电路22来控制在充放电驱动器20的转换电路 21中转换的电流(或电压)量。驱动电路22根据从控制单元30传输的充放电控制信号来控制在转换电路21中转换的电流(或电压)量。夹具单元50通过正极充放电线71a和负极充放电线71b连接到充放电驱动器20， 并结合到可充电电池60，从而固定可充电电池60，使得从充放电驱动器20输出的电流平稳地传输到可充电电池60的正(+)端子和负(_)端子。夹具单元50使得与可充电电池60 的正(+)端子和负(_)端子接触面积最优化，以平稳地执行可充电电池60的充放电。磁传感器40在可充电电池的充电驱动期间测量从充放电驱动器20流至可充电电池60的电流量，并在可充电电池的放电驱动期间测量从可充电电池60流至充放电驱动器 20的电流量。即，磁传感器40可测量在可充电电池的充电驱动期间的电流量和在可充电电池的放电驱动期间的电流量。在下文中，在可充电电池的充电驱动和放电驱动期间的电流或者在正极充放电线 71a或负极充放电线71b中流动的电流被称作充放电电流，并且该电流的量被称作充放电
电流量。磁传感器40与正极充放电线71a或负极充放电线71b分隔开预定的距离，从而测量由在正极充放电线71a或负极充放电线71b中流动的电流产生的磁场，以测量可充电电池的充放电电流量。例如，磁传感器40与正极充放电线71a分隔开预定的距离成为非接触式，从而测量由在正极充放电线71a中流动的充放电电流产生的磁场，以测量可充电电池的充放电电流量。磁传感器40根据测量出的磁场的大小和方向来产生电流，并将作为反馈信号的电流传输至控制单元30。磁传感器40中产生的电流的大小根据测量出的磁场的大小和方向而改变，从而反馈信号与在正极充放电线71a或负极充放电线71b中流动的充放电电流量相关地进行指示。反馈信号可以是大小与在正极充放电线71a或负极充放电线71b中流动的电流的大小相同的电流。即，磁传感器40测量磁场的大小和方向来产生大小与充放电电流的大小相同的电流，并将该电流传输到控制器30。这里，随着在磁传感器40中作为反馈信号传输的电流量更接近对可充电电池60充放电的实际充放电电流量，可精确地执行可充电电池的充放电过程。磁传感器40可应用利用霍尔效应(施加与在半导体中流动的电流垂直的磁场来产生电压)的霍尔元件、利用磁电阻(通过磁场的影响来增大电阻)的MR(磁电阻效应) 元件或利用超导体的约瑟夫逊器件(Jos印hson device)。控制单元30通过使用从磁传感器40传输的反馈信号来将充放电电流量与充放电电流量的预定值进行比较。也就是说，控制单元30计算从充放电驱动器20流至可充电电池60的电流量或从可充电电池60流至充放电驱动器20的电流量与预先确定的电流量的预定值之间的差，以产生控制充放电驱动器20的操作以使充放电电流量和充放电电流量的预定值相同的充放电控制信号，并将充放电控制信号传输到驱动电路22。为此，控制单元30包括A/D转换器33，将从磁传感器40传输的模拟反馈信号转换为数字信号；存储器31，存储充放电电流量的预定值；计算处理器32，比较充放电电流量的预定值和在A/D转换器33中转换的数字信号，并产生充放电控制信号来控制在充放电驱动器20中产生的充放电电流量。存储器31写入有根据可充电电池的种类和特性确定或由用户确定的可充电电池的充放电电流量的预定值。计算控制器32将充放电控制信号传输到驱动电路22，驱动电路22根据充放电控制信号来控制在转换电路21中转换的充放电电流(或电压)量。图2是根据本发明示例性实施例的可充电电池充放电设备的驱动方法的流程图。参照图2，可充电电池充放电设备利用磁传感器40测量由对可充电电池60充电或放电的充放电电流产生到正极充放电线71a或负极充放电线71b的磁场，以测量可充电电池60的充放电电流量(SllO)。在可充电电池的充电驱动期间，电源单元100接收AC电压的通用电源并将通用电源转换为用于产生可充电电池60的充电所需的电流的预定DC电压，并将预定DC电压传输到充放电驱动器20。电源单元10保持大约380V DC的恒定电压并根据可充电电池的充电状态来改变电流量。充放电驱动器20将从电源单元10传输的DC电压转换为用于可充电电池60的充电的预定电流(或电压)，并将所述预定电流(或电压)传输至可充电电池60。 这里，正电荷通过正极充放电线71a传输到可充电电池60的正(+)端子，负电荷通过负极充放电线71b传输到可充电电池60的负(-)端子。因此，在正极充放电线71a和负极充放电线71b附近产生磁场。磁场的大小与在正极充放电线71a和负极充放电线71b中流动的电流量成比例。在可充电电池的放电驱动期间，充放电驱动器20使可充电电池60中的预定电流 (或电压)放电。这里，从可充电电池60的正⑴端子发射的正电荷通过正充放电线71a 传输到充放电驱动器20，从可充电电池60的负(-)端子发射的负电荷通过负充放电线71b 传输到充放电驱动器20。因此，在正充放电线71a和负充放电线71b附近形成磁场，然而磁场的方向与在可充电电池的充电驱动期间产生的磁场的方向相反。磁传感器40测量在正充放电线71a和负充放电线71b中的一条中产生的磁场的大小和方向。在可充电电池的充电驱动期间和可充电电池的放电驱动期间产生的磁场的方向彼此相反，使得磁传感器40可通过磁场的方向区分可充电电池的充电驱动和放电驱动。 另外，磁传感器40可通过磁场的大小测量在正充放电线71a和负充放电线71b中流动的电流量。磁传感器40将测量出的充放电电流量传输到控制单元30，控制单元30将测量出的充放电电流量与预定值进行比较(S120)。磁传感器40根据磁场的大小和方向产生电流， 并将产生的电流作为反馈信号传输到控制单元30。即，磁传感器40产生与测量出的充放电电流量对应的反馈信号。磁传感器40可产生具有与充放电电流量相同的电流量的反馈信号。控制单元30利用A/D转换器33将反馈信号转换为数字信号，并将转换的数字信号与写入在存储器31中的充放电电流的预定值进行比较。充放电驱动器20根据测量出的充放电电流量与预定值的比较结果来控制可充电电池的充放电电流量(S130)。控制单元30将充放电电流量的预定值与数字信号进行比较， 并将控制从充放电驱动器20输出的充放电电流量的充放电控制信号传输到充放电驱动器 20，使得数字信号和预定值之间的差减小。充放电驱动器20根据充放电控制信号来控制充放电电流量。反复地执行利用磁传感器40对可充电电池的充放电电流量的测量过程S110、测量出的充放电电流量与预定值的比较过程S120以及根据比较结果的充放电电流量的控制过程S130。因此，可充电电池的充放电电流量可被保持为与预定值相同。
根据本发明的可充电电池的充放电设备可根据充放电电流量的预定值精确地且连续地执行可充电电池的充放电。此外，与利用分流电阻器的传统的可充电电池的充放电过程相比，根据本发明的可充电电池的充放电设备不需要额外的设备来使分流电阻器冷却，并且可解决根据温度变化的充放电电流量的测量精度的劣化。提出公开的发明的详细描述以及在上文中参照的附图仅出于示例性的目的，而不意图定义方式或限制本发明的范围，本发明的范围在权利要求书中阐述。本领域技术人员应该理解，本发明可以有各种变型和等同实施例。因此，本发明的真正技术保护范围必须基于权利要求书的技术精神来确定。<标号描述>10电源单元20充放电驱动器30控制单元40磁传感器50夹具单元60可充电电池
权利要求
1.可充电电池的充放电设备，所述充放电设备包括充放电驱动器，产生用于可充电电池的充放电的充放电电流； 磁传感器，测量由在可充电电池和充放电驱动器之间流动的充放电电流产生的磁场以测量充放电电流量，并产生指示测量出的充放电电流量的反馈信号；控制单元，接收反馈信号并将测量出的充放电电流量与充放电电流量的预定值进行比较来控制充放电驱动器。
2.如权利要求1所述的充放电设备，其中，控制单元包括 A/D转换器，将反馈信号转换为数字信号；存储器，存储充放电电流量的预定值；计算处理器，比较数字信号与充放电电流量的预定值以产生用于控制在充放电驱动器中产生的充放电电流量的充放电控制信号，并将充放电控制信号传输到充放电驱动器。
3.如权利要求2所述的充放电设备，其中，充放电驱动器包括 转换电路，产生用于可充电电池的充放电的充放电电流；驱动电路，根据充放电控制信号控制在转换电路中产生的电流量。
4.如权利要求3所述的充放电设备，所述充放电设备还包括电源单元，从外部接收AC电压并将所述AC电压整流为在充放电驱动器中的DC电压。
5.如权利要求4所述的充放电设备，其中，电源单元恒定地保持DC电压并根据可充电电池的充电状态改变供应到充放电驱动器的电流量。
6.如权利要求4所述的充放电设备，其中，转换电路是在电源单元的DC电压和产生充放电电流的DC电压之间进行电压转换的双向DC-DC转换器。
7.如权利要求1所述的充放电设备，所述充放电设备还包括夹具单元，通过正充放电线和负充放电线连接到充放电驱动器并结合到可充电电池。
8.如权利要求7所述的充放电设备，其中，磁传感器与正充放电线和负充放电线中的一条分隔开预定的距离。
9.如权利要求8所述的充放电设备，其中，反馈信号是根据磁场的大小和方向产生的电流。
10.如权利要求9所述的充放电设备，其中，反馈信号是大小与充放电电流的大小相同的电流。
11.如权利要求8所述的充放电设备，其中，磁传感器是霍尔元件、磁电阻效应元件和约瑟夫逊器件中的至少一种。
12.一种用于驱动可充电电池的充放电设备的方法，该方法包括以下步骤测量对可充电电池充电或放电的充放电电流产生的磁场来测量可充电电池的充放电电流量；将测量出的充放电电流量与预定值进行比较；根据测量出的充放电电流量与预定值之间的比较结果来控制可充电电池的充放电电流量。
13.如权利要求12所述的方法，所述方法还包括产生与测量出的充放电电流量对应的反馈信号的步骤。
14.如权利要求13所述的方法，其中，反馈信号是根据磁场的大小和方向而产生的电流。
15.如权利要求14所述的方法，其中，反馈信号被产生为具有与充放电电流的电流量相同的电流量的电流。
16.如权利要求14所述的方法，所述方法还包括将反馈信号转换为数字信号的步骤。
全文摘要
本发明公开了一种可充电电池的充放电设备及其驱动方法，所述充放电设备包括充放电驱动器，产生用于可充电电池的充放电的充放电电流；磁传感器，测量由在可充电电池和充放电驱动器之间流动的充放电电流产生的磁场来测量充放电电流量，并产生指示测量出的充放电电流量的反馈信号；控制单元，接收反馈信号并将测量出的充放电电流量与充放电电流量的预定值进行比较来控制充放电驱动器。因而在可充电电池的充放电过程中可以更精确地控制充放电电流量。
文档编号H02J7/00GK102386638SQ201010552238
公开日2012年3月21日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年8月30日
发明者徐尚铁, 朱利亚, 白承赫, 表永学, 赛尔吉·瓦西凯夫 申请人:三星Sdi株式会社