JP4965855B2 - バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 - Google Patents
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Description
本発明は、充電可能なバッテリー装置に関し、特にバッテリー装置の充放電を監視するバッテリー状態監視回路に関する。
図３に、従来のバッテリー装置のブロック図を示す。従来のバッテリー装置では、二次電池３０１の負極に充電器３１０あるいは外部負荷３１１を接続する負極外部端子３１３が接続され、二次電池３０１の正極には直列にスイッチ回路３０２とスイッチ回路３０３を介して、充電器３１０あるいは外部負荷３１１を接続する正極外部端子３１２が接続されている。さらに、二次電池３０１と並列にバッテリー状態監視回路３１６が接続されている。このバッテリー状態監視回路３１６は、二次電池３０１の電圧を検出する電圧検出回路３１７と、過電流検出端子３０９とＶＤＤ端子３１４との間に発生する電圧を検出する過電流検出回路３１９とを備えている。
二次電池３０１の電池電圧が所定の電圧値より高い状態を検出してスイッチ回路３０３をＯＦＦする機能を有し、その状態を過充電検出状態とする。また、二次電池３０１の電池電圧が所定の電圧値より低い状態を検出してスイッチ回路３０２をＯＦＦする機能を有し、その状態を過放電検出状態とする。また、所定のＯＮ抵抗を持ったスイッチ回路３０２および３０３に流れる電流が増加して、過電流検出端子３０９とＶＤＤ端子３１４との端子間電圧が所定の電圧値より大きくなった状態を検出してスイッチ回路３０２をＯＦＦする機能を有し、その状態を過電流検出状態とする。過電流検出状態ではＰＭＯＳＦＥＴ３０６がＯＮとなり、抵抗回路３０７を通して過電流検出端子３０９がＶＤＤ端子３１４にプルアップされる。前記プルアップは過電流検出状態の解除に使用される。すなわち、外部負荷３１１の抵抗値が抵抗回路３０７より十分に大きくなると、過電流検出端子３０９はＶＤＤ端子３１４の電圧に近づき、過電流検出端子３０９とＶＤＤ端子３１４との端子間電圧が所定の電圧値より小さくなる。この電圧を過電流検出回路３１９が検出して解除信号が出力される。
特開２００２−３２０３２３号
しかしながら従来のバッテリー装置では、過充電検出状態ではスイッチ回路３０３がＯＦＦしているため、過電流検出端子３０９の電圧が充電器３１０によってＶＤＤ端子３１４の電圧より上昇し、過電流検出端子３０９から抵抗回路３０７と寄生ダイオード３０８を通してＶＤＤ端子３１４に向かって漏れ電流３２０が発生する。前記漏れ電流３２０はＶＤＤ端子から二次電池３０２へと流れ込み、過充電検出状態にもかかわらず充電が継続されてしまう可能性があるという課題を有していた。
また、従来のバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置では抵抗回路３０７の抵抗値を大きくして前記漏れ電流３２０を小さく制限していた。このため、過電流検出状態の解除という観点から抵抗回路３０７を小さくしたい場合でも、前記漏れ電流３２０が大きくなってしまうため実現できないという課題を有していた。
そこで本発明は従来のこのような課題を解決し、過充電検出状態で充電が進まないような安全性の高いバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置を提供することを目的とした。
上記課題を解決するために、本発明のバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置では、バッテリー状態監視回路内に新たに漏れ電流を消費する回路を設け、漏れ電流が二次電池へ充電されないような構成とした。
本発明のバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置では上記の構成としたことで、従来の課題を解決し、過充電検出状態で充電が進まないような安全性の高いバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置を提供できる効果を有する。
また、過電流検出状態の解除に使用されるプルアップ抵抗値を用途に応じて自由に設定できる効果を有する。
図１は本発明のバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置の第一の実施例を示す回路ブロック図である。
図１のバッテリー装置１００では充電と放電が可能である二次電池１０１の負極に充電器１１０あるいは外部負荷１１１を接続する負極外部端子１１３が接続され、二次電池１０１の正極には二次電池１０１の電流を調節する電流制限手段であるスイッチ回路１０２とスイッチ回路１０３を介して、充電器１１０あるいは外部負荷１１１を接続する正極外部端子１１２が直列に接続されている。さらに、二次電池１０１と並列に二次電池１０１の電圧または電流またはその双方を監視できるバッテリー状態監視回路１１６が接続されている。
充電器１１０が接続されて充電が進み、二次電池１０１が充電可能な上限電圧を上回ると、電圧検出回路１１７から検出信号が出力される。検出信号はロジック回路１１８に入力される。ロジック回路１１８は検出信号に遅延時間を設けて一時的なノイズによる誤動作を防止するなどの所定の信号処理を行って、充電制御端子１０４に検出信号を出力する。充電制御端子１０４から出力された検出信号はスイッチ回路１０３をオフして充電電流を止め、バッテリー装置１００は充電禁止となる。この状態を過充電検出状態とする。過充電検出状態ではスイッチ回路１０３がＯＦＦしているため、過電流検出端子１０９の電圧が充電器１１０によってＶＤＤ端子１１４の電圧より上昇する。すると、過電流検出端子１０９から抵抗回路１０７と寄生ダイオード１０８を通してＶＤＤ端子１１４に向かって漏れ電流１２０が発生する。
また、外部負荷１１１が接続されて放電が進み、二次電池１０１が放電可能な下限電圧を下回ると、電圧検出回路１１７から検出信号が出力される。検出信号はロジック回路１１８に入力される。ロジック回路１１８は検出信号に遅延時間を設けて一時的なノイズによる誤動作を防止するなどの所定の信号処理を行って、放電制御端子１０５に検出信号を出力する。放電制御端子１０５から出力された検出信号はスイッチ回路１０２をオフして放電電流を止め、バッテリー装置１００は放電禁止となる。この状態を過放電検出状態とする。
また、外部負荷１１１の抵抗値が低くなって放電が進み、二次電池１０１が放電可能な上限電流を上回ると、所定のＯＮ抵抗を持ったスイッチ回路１０２および１０３に流れる電流が増加して、過電流検出端子１０９とＶＤＤ端子１１４との端子間電圧が所定の電圧値より大きくなる。この電圧を過電流検出回路１１９が検出して検出信号が出力される。検出信号はロジック回路１１８に入力される。ロジック回路１１８は検出信号に遅延時間を設けて一時的なノイズによる誤動作を防止するなどの所定の信号処理を行って、放電制御端子１０５に検出信号を出力する。放電制御端子１０５から出力された検出信号はスイッチ回路１０２をオフして放電電流を止め、バッテリー装置１００は放電禁止となる。この状態を過電流検出状態とする。過電流検出状態ではＰＭＯＳＦＥＴ１０６がＯＮとなり、抵抗回路１０７を通して過電流検出端子１０９がＶＤＤ端子１１４にプルアップされる。前記プルアップは過電流検出状態の解除に使用される。すなわち、外部負荷１１１の抵抗値が抵抗回路１０７より十分に大きくなると、過電流検出端子１０９はＶＤＤ端子１１４の電圧に近づき、過電流検出端子１０９とＶＤＤ端子１１４との端子間電圧が所定の電圧値より小さくなる。この電圧を過電流検出回路１１９が検出して解除信号が出力される。抵抗回路１０７は用途によって数ＫΩ〜数百ＭΩである。また、過充電検出状態の漏れ電流１２０は抵抗回路１０７で制限される。
ここで、本発明のバッテリー状態監視回路１１６ではＶＤＤ端子１１４とＶＳＳ端子１１５との間に充電器から流れ込む電流を消費する電流消費回路である抵抗回路１２１を接続し、前記漏れ電流１２０は抵抗回路１２１を通ってＶＳＳ端子１１５に流れる。このため、過充電検出状態で漏れ電流１２０によって二次電池１０１が充電されることが無くなり、二次電池１０１の電圧が必要以上に上昇せず、バッテリー装置１００の安全性を高めることができた。また、前記漏れ電流１２０を全てＶＳＳ端子１１５に流せるように抵抗回路１２１の値を設定すれば良いので、過電流検出状態の解除に使用される抵抗回路１０７の抵抗値は、前記漏れ電流１２０を小さく抑えるために大きく設定するなどの制限を受けることがなくなり、用途に応じて自由に設定できるようになった。
図２は本発明のバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置の第二の実施例を示す回路ブロック図である。
図２のバッテリー装置２００では二次電池１０１と並列に二次電池１０１の電圧または電流またはその双方を監視できるバッテリー状態監視回路２１６が接続されている。またバッテリー状態監視回路２１６はＶＤＤ端子１１４とＶＳＳ端子１１５との間に定電流回路２２１が接続されている。その他の構成および動作はバッテリー装置１００およびバッテリー状態監視回路１１６と同様である。
ここで、本発明のバッテリー状態監視回路２１６ではＶＤＤ端子１１４とＶＳＳ端子１１５との間に充電器から流れ込む電流を消費する電流消費回路である定電流回路２２１を接続し、前記漏れ電流１２０は定電流回路２２１を通ってＶＳＳ端子１１５に流れる。このため、過充電検出状態で漏れ電流１２０によって二次電池１０１が充電されることが無くなり、二次電池１０１の電圧が必要以上に上昇せず、バッテリー装置２００の安全性を高めることができた。また、前記漏れ電流１２０を全てＶＳＳ端子１１５に流せるように定電流回路２２１の値を設定すれば良いので、過電流検出状態の解除に使用される抵抗回路１０７の抵抗値は、前記漏れ電流１２０を小さく抑えるために大きく設定するなどの制限を受けることがなくなり、用途に応じて自由に設定できるようになった。
図４は本発明のバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置の第三の実施例を示す回路ブロック図である。
図４のバッテリー装置４００では二次電池１０１と並列に二次電池１０１の電圧または電流またはその双方を監視できるバッテリー状態監視回路４１６が接続されている。またバッテリー状態監視回路４１６はＶＤＤ端子１１４とＶＳＳ端子１１５との間に抵抗回路１２１とスイッチ回路４２２とが接続されている。その他の構成および動作はバッテリー装置１００およびバッテリー状態監視回路１１６と同様である。
ここで、本発明のバッテリー状態監視回路４１６ではＶＤＤ端子１１４とＶＳＳ端子１１５との間に充電器から流れ込む電流を消費する電流消費回路である抵抗回路１２１とスイッチ回路４２２とを接続し、過充電検出状態ではスイッチ回路４２２がＯＮとなって、前記漏れ電流１２０は抵抗回路１２１とスイッチ回路４２２とを通ってＶＳＳ端子１１５に流れる。このため、過充電検出状態で漏れ電流１２０によって二次電池１０１が充電されることが無くなり、二次電池１０１の電圧が必要以上に上昇せず、バッテリー装置４００の安全性を高めることができた。また、前記漏れ電流１２０を全てＶＳＳ端子１１５に流せるように抵抗回路１２１の値を設定すれば良いので、過電流検出状態の解除に使用される抵抗回路１０７の抵抗値は、前記漏れ電流１２０を小さく抑えるために大きく設定するなどの制限を受けることがなくなり、用途に応じて自由に設定できるようになった。また、スイッチ回路４２２は充電禁止するための検出信号が発信されている過充電検出状態のときにＯＮするため、それ以外の状態ではバッテリー状態監視回路４１６の消費電流を小さく抑えることができるようになった。
図５は本発明のバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置の第四の実施例を示す回路ブロック図である。
図５のバッテリー装置５００では二次電池１０１と並列に二次電池１０１の電圧または電流またはその双方を監視できるバッテリー状態監視回路５１６が接続されている。またバッテリー状態監視回路５１６はＶＤＤ端子１１４とＶＳＳ端子１１５との間に定電流回路２２１とスイッチ回路４２２とが接続されている。その他の構成および動作はバッテリー装置１００およびバッテリー状態監視回路１１６と同様である。
ここで、本発明のバッテリー状態監視回路５１６ではＶＤＤ端子１１４とＶＳＳ端子１１５との間に充電器から流れ込む電流を消費する電流消費回路である定電流回路２２１とスイッチ回路４２２とを接続し、過充電検出状態ではスイッチ回路４２２がＯＮとなって、前記漏れ電流１２０は定電流回路２２１とスイッチ回路４２２とを通ってＶＳＳ端子１１５に流れる。このため、過充電検出状態で漏れ電流１２０によって二次電池１０１が充電されることが無くなり、二次電池１０１の電圧が必要以上に上昇せず、バッテリー装置５００の安全性を高めることができた。また、前記漏れ電流１２０を全てＶＳＳ端子１１５に流せるように定電流回路２２１の値を設定すれば良いので、過電流検出状態の解除に使用される抵抗回路１０７の抵抗値は、前記漏れ電流１２０を小さく抑えるために大きく設定するなどの制限を受けることがなくなり、用途に応じて自由に設定できるようになった。また、スイッチ回路４２２は充電禁止するための検出信号が発信されている過充電検出状態のときにＯＮするため、それ以外の状態ではバッテリー状態監視回路５１６の消費電流を小さく抑えることができるようになった。
１００、２００、３００、４００、５００ バッテリー装置
１０１、３０１ 二次電池
１０２、３０２ スイッチ回路
１０３、３０３ スイッチ回路
１０４、３０４ 充電制御端子
１０５、３０５ 放電制御端子
１０６、３０６ ＰＭＯＳＦＥＴ
１０７、３０７ 抵抗回路
１０８、３０８ 寄生ダイオード
１０９、３０９ 過電流検出端子
１１０、３１０ 充電器
１１１、３１１ 外部負荷
１１２、３１２ 正極外部端子
１１３、３１３ 負極外部端子
１１４、３１４ ＶＤＤ端子
１１５、３１５ ＶＳＳ端子
１１６、２１６、３１６、４１６、５１６ バッテリー状態監視回路
１１７、３１７ 電圧検出回路
１１８、３１８ ロジック回路
１１９、３１９ 過電流検出回路
１２０、３２０ 漏れ電流
１２１ 抵抗回路
２２１ 定電流回路
４２２ スイッチ回路
１０１、３０１ 二次電池
１０２、３０２ スイッチ回路
１０３、３０３ スイッチ回路
１０４、３０４ 充電制御端子
１０５、３０５ 放電制御端子
１０６、３０６ ＰＭＯＳＦＥＴ
１０７、３０７ 抵抗回路
１０８、３０８ 寄生ダイオード
１０９、３０９ 過電流検出端子
１１０、３１０ 充電器
１１１、３１１ 外部負荷
１１２、３１２ 正極外部端子
１１３、３１３ 負極外部端子
１１４、３１４ ＶＤＤ端子
１１５、３１５ ＶＳＳ端子
１１６、２１６、３１６、４１６、５１６ バッテリー状態監視回路
１１７、３１７ 電圧検出回路
１１８、３１８ ロジック回路
１１９、３１９ 過電流検出回路
１２０、３２０ 漏れ電流
１２１ 抵抗回路
２２１ 定電流回路
４２２ スイッチ回路
Claims (2)
- 二次電池の両端の電圧を監視し、前記二次電池の充放電を制御するバッテリー状態監視回路において、
前記二次電池の両端を接続する端子間に電流を消費するスイッチ回路と定電流回路を備えた消費電流回路を設け、前記二次電池の充電を禁止する過充電検出状態において、前記スイッチ回路を制御して充電器から流れ込む漏れ電流を前記定電流回路が消費することによって、前記漏れ電流が前記二次電池に流れないことを特徴とするバッテリー状態監視回路。 - 充電器または負荷を接続する外部端子と、
前記外部端子間に直列に接続した二次電池および充放電制御スイッチと、
前記二次電池の両端の電圧を監視して前記充放電制御スイッチを制御するバッテリー状態監視回路とを備えたバッテリー装置において、
前記バッテリー状態監視回路は、前記二次電池の両端を接続する端子間に電流を消費するスイッチ回路と定電流回路を備えた消費電流回路を設け、
前記二次電池の充電を禁止する過充電検出状態において、前記充放電制御スイッチがオフになると前記スイッチ回路をオンして、前記充電器から流れ込む漏れ電流を前記定電流回路が消費することによって、前記漏れ電流が前記二次電池に流れないことを特徴とするバッテリー装置。
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