CN101394102A - 充放电控制电路和充电式电源装置 - Google Patents

充放电控制电路和充电式电源装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可应对脉冲充电和脉冲放电来安全地控制二次电池的充放电的充放电控制电路和具有该充放电控制电路的充电式电源装置。设置有缩短充电禁止解除后的过充电检测的延迟时间的延迟时间切换电路，在检测出充电禁止解除后的过充电的情况下，以比通常的过充电检测延迟时间短的延迟时间禁止充电。

Description

充放电控制电路和充电式电源装置
技术领域
本发明涉及控制二次电池的充放电的充放电控制电路和内置有该充放电控制电路的充电式电源装置。
背景技术
近年，伴随电子设备的小型化和便携化，二次电池的利用很盛行。作为最广泛使用的二次电池，可列举锂二次电池。锂二次电池被指出了由于过充电和过放电引起的电池的损坏、退化、低寿命化等许多问题。其中尤其是超过安全的电池电压范围而进行充电的过充电状态的锂二次电池具有加热和破裂的危险性，保护该二次电池的充放电控制电路要求高可靠性。并且，由于充放电控制电路往往主要安装在便携用设备的电池上，因而当然电路的小型化是必须的。
充放电控制电路检测过充电、过放电、过电流等的状态来控制充放电电流。一般，充放电控制电路为了避免由噪声等的影响引起的误动作，当检测出各状态时，使用与各状态对应的某延迟时间来确定检测。一般，过充电检测的延迟时间被设定为数百毫秒(mS)至数秒(S)左右。
然而，当呈脉冲状间歇地提供充电电流时，有时不能正常地检测过充电。图4是示出当提供脉冲状的充电电流时的二次电池的电压的图。区间tH是提供充电电流的区间，区间tL是不提供充电电流的区间。tCU是过充电检测的延迟时间。在区间tH中，由于电流流过二次电池的内部阻抗，因而二次电池的电压超过充电禁止电压。然而，在区间tH中，由于没有电流流过，因而二次电池的电压低于充电禁止电压。此时，当tCU>tH时，在延迟时间期间内二次电池的电压低于充电禁止电压，因而过充电检测的检测信号被复位。因此，不能检测出过充电，充电控制电路不能禁止充电。
为了解决该课题，设计出图5所示的充放电控制电路的控制方法(参照专利文献1)。图5的充放电控制电路的控制方法在延迟时间tCU的期间设置比区间tL长的忽略时间。由此，在延迟时间tCU期间，即使二次电池电压暂时低于充电禁止电压，只要低于充电禁止电压的时间是区间tL，充电控制电路就能禁止充电。
【专利文献1】日本特开2003—257502
然而，在图5所示的充电控制电路的控制方法中，产生如下问题。即，在脉冲状充电的同时也进行脉冲状放电的状况下，一旦禁止充电后充电禁止被立即解除。图6示出这种现象。在通过过充电检测禁止了充电后，当通过脉冲放电使二次电池电压低于充电禁止解除电压时，解除充电禁止状态。当解除了充电禁止状态时，通过充电器开始再次充电，在延迟时间tCU期间电池电压再次上升。为了避免该问题，考虑了进一步降低充电禁止解除电压。
图7示出一般的充电式电源装置的框图。充电式电源装置1具有：二次电池2，充放电控制电路100，以及充放电电流控制电路10。在充电禁止状态下，由于充电控制用晶体管12截止，因而放电电流经由充电控制用晶体管12的寄生二极管14流动。在放电电流大的情况下，过大的负荷被施加给寄生二极管14，有时会使其恶化或破损。因此，通过进一步降低充电禁止解除电压来避免由脉冲放电引起的充电禁止的解除的方法在确保充电式电源装置的安全性方面是不优选的。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而作出的，本发明的目的是提供一种应对脉冲放电的充放电控制电路，并安全地控制二次电池的充放电。而且，为了解决上述课题，本发明的目的是提供一种不会招致充放电控制电路的电路规模的过大增加且便携性优良的小型的充电式电源。
为了解决现有的课题，本发明的充放电控制电路和具有该充放电控制电路的充电式电源装置采用以下结构。
本发明的充放电控制电路控制二次电池的充放电，其特征在于，该充放电控制电路具有：过充电电压检测单元；延迟单元，其接收所述过充电电压检测单元输出的信号，在计数了规定的延迟时间后输出所述信号；以及延迟时间切换单元，其接收所述过充电电压检测单元输出的信号和所述延迟单元输出的信号，切换所述延迟单元的延迟时间，所述延迟单元具有切换单元，该切换单元对第1延迟时间和比所述第1延迟时间短的第2延迟时间进行计数，所述延迟时间切换单元在从因过充电引起的充电禁止状态解除了充电禁止后，向所述延迟电路输出用于切换到所述第2延迟时间的信号，所述延迟单元以所述第2延迟时间来检测过充电。
并且，本发明的充电式电源装置具有：与连接充放电器的端子串联连接的二次电池和充放电电流控制电路；以及第一方面至第四方面的发明中的任一项所述的充放电控制电路，其将所述二次电池的两端的端子和电压检测端子连接，并将充放电电流控制电路和控制信号输出端子连接。
根据本发明的充放电控制电路和具有该充放电控制电路的充电式电源装置，可提供一种应对脉冲放电的充放电控制电路，可安全地控制二次电池的充放电。而且，可提供一种不会招致充放电控制电路的电路规模的过大增加且便携性优良的小型的充电式电源。
附图说明
图1是本实施方式的充放电控制电路和具有该充放电控制电路的充电式电源装置的框图。
图2是示出本实施方式的充放电控制电路的延迟电路的一例的框图。
图3是示出当脉冲充放电器与具有本实施方式的充放电控制电路的充电式电源装置连接时的二次电池的电压的图。
图4是示出当向具有现有的充放电控制电路的充电式电源装置提供脉冲状的充电电流时的二次电池的电压的图。
图5是示出当向具有现有的充放电控制电路的充电式电源装置提供脉冲状的充电电流时的二次电池的电压的图。
图6是示出当脉冲充放电器与具有现有的充放电控制电路的充电式电源装置连接时的二次电池的电压的图。
图7是充电式电源装置的框图。
具体实施方式
图1是本实施方式的充放电控制电路和具有该充放电控制电路的充电式电源装置的框图。
本实施方式的充电式电源装置1具有：二次电池2，充放电控制电路3，以及充放电电流控制电路10。充放电控制电路3具有：电压检测电路5，延迟电路6，延迟时间切换电路7，以及控制信号输出电路8。充放电电流控制电路10具有放电控制用晶体管11和放电控制用晶体管12。
充放电控制电路3将二次电池2的两端的端子和电压检测端子连接，并将充放电电流控制电路10和控制信号输出端子连接。电压检测电路5设置在充放电控制电路3上，以便检测二次电池2的过充电电压和过放电电压。假定本实施方式的电压检测电路5检测过充电电压。从电压检测电路5向延迟电路6输入检测出过充电电压的检测信号，并且延迟电路6在一定的延迟时间后将检测信号输出到控制信号输出电路8。控制信号输出电路8根据检测信号将控制充电和放电的信号输出到充放电电流控制电路10。
这里，延迟电路6具有根据来自延迟时间切换电路7的信号而切换延迟时间的功能。延迟时间切换电路7根据电压检测电路5和延迟电路6的信号，将切换延迟电路6的延迟时间的信号输出到延迟电路6。即，延迟时间切换电路7在充电禁止解除后向延迟电路6输出用于切换到比通常的延迟时间即第1延迟时间短的第2延迟时间的信号。延迟电路6根据该信号，以第2延迟时间进行过充电检测。并且，延迟电路6还具有定时器时间比第1延迟时间短、比第2延迟时间长的定时器，该定时器进行计数以用于恢复到第1延迟时间。当充电禁止被解除时定时器对一定时间进行计数，当在该期间检测出过充电时该定时器复位。并且，当在检测出过充电之前定时器结束计数时，延迟电路6向延迟时间切换电路7输出信号。由此，延迟时间切换电路7停止输出切换到第2延迟时间的信号。
图2是示出本实施方式的充放电控制电路的延迟电路的一例的框图。
延迟电路6具有：用于对延迟时间进行计数的振荡电路21，分频电路22，以及开关23和24。分频电路22由多级触发器电路FF1构成。
振荡电路21的输出与触发器电路FF1和开关24连接。分频电路22通过开关23，被分为从触发器电路FF1至FFn和从触发器电路FFn+1至FFm。并且，触发器电路FFn+1的输入被连接成可选择是通过开关23输入触发器电路FFn的信号，或通过开关24输入振荡电路21的信号。并且，触发器电路FFn的输出和触发器电路FFm的输出与延迟时间切换电路7和控制信号输出电路8连接。利用电压检测电路5的信号来控制振荡电路21的动作的开始和停止。利用延迟时间切换电路7的信号来控制开关23和24的开闭。
图2所示的充放电控制电路3具有按以下进行动作来保护电路免受由脉冲放电电流引起的过充电影响的功能。
首先，当通过从低电压起的充电检测出过充电时，从电压检测电路5向振荡电路21输出信号，开始振荡。并且，从电压检测电路5向延迟时间切换电路7输出信号。此时，由于是通常的过充电检测，因而延迟时间切换电路7将开关23控制为闭合，并将开关24控制为打开。即，在第1延迟时间tCU1后从触发器电路FFm输出第1延迟信号sCU1。当在第1延迟时间tCU1的期间电压检测电路5继续检测出过充电时，延迟电路6将第1延迟信号sCU1输出到控制信号输出电路8。因此，充放电控制电路3控制放电控制用晶体管12，以便禁止充电。
然后，当从充电禁止状态起通过放电解除了充电禁止时，从电压检测电路5向振荡电路21输出信号，开始振荡。并且，从电压检测电路5向延迟时间切换电路7输出信号。此时，由于充电禁止解除，因而延迟时间切换电路7将开关23和24控制为打开。即，在定时器时间tC后从触发器电路FFn输出定时器信号sC，不向触发器电路FFn+1及其之后传送信号。
此时，当在充电禁止解除的状态下经过了定时器时间tC时，延迟时间切换电路7复位到通常的过充电检测等待状态。并且，当在经过定时器时间tC前检测出过充电时，从电压检测电路5向延迟时间切换电路7输出信号。由于是充电禁止解除后的过充电检测，因而延迟时间切换电路7将开关24控制为闭合，振荡电路21的信号被传送到触发器电路FFn+1及其之后。即，在第2延迟时间tCU2后从触发器电路FFm输出第2延迟信号sCU2。当在第2延迟时间tCU2期间电压检测电路5继续检测出过充电时，延迟电路6将第2延迟信号sCU2输出到控制信号输出电路8。因此，充放电控制电路3控制放电控制用晶体管12，以便禁止充电。
这里，第1延迟时间tCU1、第2延迟时间tCU2以及定时器时间tC被设定成满足tCU1>tC>tCU2的关系。
图3示出当脉冲充放电器4与具有上述的充放电控制电路3的充电式电源装置1连接时的二次电池2的电压。当脉冲充放电器4与充电式电源装置1连接时，二次电池2的电压按图3所示被控制，因而可安全地控制二次电池的充放电。
而且，通过将充放电控制电路3按图2所示来构成，即通过将分频电路2分割来使用，可对tC和tCU2同时进行计数，可提供一种不会招致电路规模的过大增加且便携性优良的小型的充电式电源。

Claims (5)

1.一种充放电控制电路，其控制二次电池的充放电，其特征在于，该充放电控制电路具有：
过充电电压检测单元；
延迟单元，其接收所述过充电电压检测单元输出的信号，在计数了规定的延迟时间后输出所述信号；以及
延迟时间切换单元，其接收所述过充电电压检测单元输出的信号和所述延迟单元输出的信号，切换所述延迟单元的延迟时间，
所述延迟单元具有切换单元，该切换单元对第1延迟时间和比所述第1延迟时间短的第2延迟时间进行计数，
所述延迟时间切换单元在从因过充电引起的充电禁止状态解除了充电禁止后，向所述延迟电路输出用于切换到所述第2延迟时间的信号，
所述延迟单元以所述第2延迟时间来检测过充电。
2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，所述延迟单元还具有定时器单元，该定时器单元用于从所述第2延迟时间恢复到所述第1延迟时间，
在所述定时器单元结束了计数后，以所述第1延迟时间来检测过充电。
3.根据权利要求2所述的充放电控制电路，其特征在于，所述定时器单元计数的定时器时间比所述第1延迟时间短、比所述第2延迟时间长。
4.根据权利要求2所述的充放电控制电路，其特征在于，所述延迟单元具有多个触发器电路和开关电路，
借助所述开关电路来分割所述多个触发器电路，对所述第2延迟时间和所述定时器时间同时进行计数。
5.一种充电式电源装置，该充电式电源装置具有：
与连接充放电器的端子串联连接的二次电池和充放电电流控制电路；以及
权利要求1至4中的任一项所述的充放电控制电路，其将所述二次电池的两端的端子和电压检测端子连接，并将充放电电流控制电路和控制信号输出端子连接。
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