具体实施方式
【第1实施方式】
图1是第1实施方式的电池装置的电路结构图。如图1所示,第1实施方式的电池装置由以下部分构成:串联连接的n个电池BT1~BTn;与各个电池BT1~BTn分别并联连接的n个开关(单元平衡(cell balance)用开关电路)SW1~SWn;与各电池BT1~BTn对应地独立设置的n个电池状态监视电路BM1~BMn;第1晶体管(充电用p沟道型晶体管)10;第2晶体管(放电用p沟道型晶体管)11;第1电阻元件(第1偏置用电阻元件)20;第2电阻元件(第2偏置用电阻元件)21;第1外部端子30;以及第2外部端子31。
电池状态监视电路BM1具有:过充电检测电路A1、第1NOR电路B1、第1输出晶体管C1、第1反向器D1、第2反向器E1、第1电流源F1、过放电检测电路G1、第2NOR电路H1、第2输出晶体管I1、第3反向器J1、第4反向器K1、第2电流源L1、电池平衡电路M1、第1电压监视端子PA1、第2电压监视端子PB1、第1发送端子PC1、第2发送端子PD1、第1接收端子PE1、第2接收端子PF1以及控制端子PG1。并且,具有这种结构要素的电池状态监视电路BM1以单芯片IC(半导体装置)的形式构成。另外,在上述结构要素中,第1NOR电路B1、第1输出晶体管C1、第1反向器D1、第2反向器E1、第1电流源F1构成本发明中的过充电信息通信电路,第2 NOR电路H1、第2输出晶体管I1、第3反向器J1、第4反向器K1、第2电流源L1构成本发明中的过放电信息通信电路。
其他的电池状态监视电路BM2~BMn具有与电池状态监视电路BM1相同的结构要素,因此在图示中仅对标号进行了改变。例如,电池状态监视电路BM2中的过充电检测电路的标号为A2,电池状态监视电路BMn中的过充电检测电路的标号为An。其他结构要素也是同样。
这样,由于电池状态监视电路BM1~BMn为完全相同的电路结构,所以,下面使用与电池BT1对应的电池状态监视电路BM1作为代表进行说明。
在电池状态监视电路BM1中,第1电压监视端子PA1与电池BT1的正极端子、开关SW1的一个端子连接。并且,该第1电压监视端子PA1与电池状态监视电路BM1内的正极侧公共电源线连接。第2电压监视端子PB1与电池BT1的负极端子、开关SW1的另一个端子连接。并且,该第2电压监视端子PB1与电池状态监视电路BM1内的负极侧公共电源线连接。在以下说明中,设电池状态监视电路BM1内的正极侧公共电源线为VDD1、负极侧公共电源线为VSS1、电池状态监视电路BM2内的正极侧公共电源线为VDD2、负极侧公共电源线为VSS2,之后同样,设电池状态监视电路BMn内的正极侧公共电源线为VDDn、负极侧公共电源线为VSSn。
过充电检测电路A1的一端与第1电压监视端子PA1连接,另一端与第2电压监视端子PB1连接,该过充电检测电路A1检测第1电压监视端子PA1与第2电压监视端子PB1之间的电压(即电池BT1的电压),并在电池BT1的电压为过充电电压以上的情况下,向第1NOR电路B1的一个输入端子输出高电平的过充电检测信号。并且,在电池BT1的电压小于过充电电压的情况下,该过充电检测电路A1向第1NOR电路B1输出低电平的过充电检测信号。这里,过充电电压是指能够充电的上限电压。另外,过充电检测电路A1具有如下功能:在从过放电检测电路G1输入了高电平的过放电检测信号的情况下,停止工作。
第1 NOR电路B1以上述过充电检测信号和第1反向器D1的输出信号为输入,将这两个信号的或非信号输出到第1输出晶体管C1的栅极端子。第1输出晶体管C1是n沟道型MOS(Metal Oxide Semiconductor:金属氧化物半导体)晶体管,其栅极端子与第1NOR电路B1的输出端子连接,漏极端子与第1发送端子PC1连接,源极端子与VSS1连接。
第1反向器D1向第1NOR电路B1输出第2反向器E1的输出信号的逻辑非信号。第2反向器E1的输入端与第1接收端子PE1和第1电流源F1的输出端连接,将输入到该输入端的输入信号的逻辑非信号输出给第1反向器D1。第1电流源F1是这样的电流源:其输入端与VDD1连接,输出端与第2反向器E1的输入端和第1接收端子PE1连接。
过放电检测电路G1的一端与第1电压监视端子PA1连接,另一端与第2电压监视端子PB1连接,该过放电检测电路G1检测第1电压监视端子PA1与第2电压监视端子PB1之间的电压(即电池BT1的电压),在电池BT1的电压小于过放电电压的情况下,向第2NOR电路H1的一个输入端子、过充电检测电路A1以及电池平衡电路M1输出高电平的过放电检测信号。并且,在电池BT1的电压为过放电电压以上的情况下,该过放电检测电路G1输出低电平的过放电检测信号。这里,过放电电压是指能够放电的下限电压。
第2NOR电路H1以上述过放电检测信号和第3反向器J1的输出信号为输入,向第2输出晶体管I1的栅极端子输出这两个信号的或非信号。第2输出晶体管I1是n沟道型MOS晶体管,其栅极端子与第2NOR电路H1的输出端子连接,漏极端子与第2发送端子PD1连接,源极端子与VSS1连接。
第3反向器J1向第2NOR电路H1输出第4反向器K1的输出信号的逻辑非信号。第4反向器K1的输入端与第2接收端子PF1和第2电流源L1的输出端连接,将输入到该输入端的输入信号的逻辑非信号输出给第4反向器K1。第2电流源L1是这样的电流源:其输入端与VDD1连接,输出端与第4反向器K1的输入端和第2接收端子PF1连接。
电池平衡电路M1的一端与第1电压监视端子PA1连接,另一端与第2电压监视端子PB1连接,检测第1电压监视端子PA1与第2电压监视端子PB1之间的电压(即电池BT1的电压),并在电池BT1的电压为单元平衡电压以上的情况下,经由控制端子PG1向开关SW1输出单元平衡信号。并且,在电池BT1的电压小于单元平衡电压的情况下,该单元平衡电路M1经由控制端子PG1向开关SW1输出低电平的单元平衡信号。这里,单元平衡电压是指电池BT1处于接近过充电状态的状态时的过充电电压以下的电压(电池BT1的电压与其他电池的电压一致而开始取得单元平衡时的电压)。另外,该单元平衡电路M1具有如下功能:在从过放电检测电路G1输入了高电平的过放电检测信号的情况下,停止工作。
第1发送端子PC1与第1晶体管10的栅极端子和第1电阻元件20的一端连接。第2发送端子PD1与第2晶体管11的栅极端子和第2电阻元件21的一端连接。第1接收端子PE1与电池状态监视电路BM2的第1发送端子PC2连接。第2接收端子PF1与电池状态监视电路BM2的第2发送端子PD2连接。
并且,电池状态监视电路BM2的第1接收端子PE2与电池状态监视电路BM3的第1发送端子PC3连接,电池状态监视电路BM2的第2接收端子PF2与电池状态监视电路BM3的第2发送端子PD3连接。以下同样,在电池状态监视电路BM3~BMn中,上级侧(电池BT1侧)的电池状态监视电路的第1接收端子与下级侧(电池BTn侧)的电池状态监视电路的第1发送端子连接,上级侧的电池状态监视电路的第2接收端子与下级侧的电池状态监视电路的第2发送端子连接。另外,最下级的电池状态监视电路BMn的第1接收端子PEn和第2接收端子PFn与电池BTn的负极端子连接。
开关SW1与电池BT1并联连接,根据经由控制端子PG1输入的单元平衡信号,对2个端子之间(即电池BT1的正极端子与负极端子之间)的连接与不连接进行切换。另外,在输入了单元平衡信号的情况下,该开关SW1接通,即,2个端子之间切换为连接状态。其他开关SW2~SWn也是同样。
第1晶体管10是p沟道型MOS晶体管,栅极端子与电池状态监视电路BM1的第1发送端子PC1和第1电阻元件20的一端连接,漏极端子与第2晶体管11的漏极端子连接,源极端子与第1电阻元件20的另一端和第1外部端子30连接。第2晶体管11是p沟道型MOS晶体管,栅极端子与电池状态监视电路BM1的第2发送端子PD1和第2电阻元件21的一端连接,漏极端子与第1晶体管10的漏极端子连接,源极端子与第2电阻元件21的另一端和电池BT1的正极端子连接。另一方面,第2外部端子31与最下级的电池BTn的负极端子连接。
这样构成的本电池装置通过在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载或充电器来进行放电或充电。
接着,说明如上所述构成的第1实施方式的电池装置的动作。
(通常状态时)
首先,对通常状态、即电池BT1~BTn的电压均处于小于过充电电压且大于或等于过放电电压的范围内的情况进行说明。当处于这种通常状态时,电池状态监视电路BM1的过充电检测电路A1向第1NOR电路B1输出低电平的过充电检测信号。
此时,电池状态监视电路BM2的第1输出晶体管C2导通(其原因后述),所以,电池状态监视电路BM1的第2反向器E1的输入端子为低电平,从第1反向器D1向第1NOR电路B1输出低电平的输出信号。第1NOR电路B1由于被输入了低电平的过充电检测信号和低电平的第1反向器D1的输出信号,所以向第1输出晶体管C1的栅极端子输出高电平的或非信号。由此,第1输出晶体管C1导通,因此第1发送端子PC1为低电平,第1晶体管10导通。
这里,说明电池状态监视电路BM2的第1输出晶体管C2导通的原因。由于最下级的电池状态监视电路BMn的第1接收端子PEn与电池BTn的负极端子连接,所以,第2反向器En的输入端子始终为低电平。因此,第1反向器Dn始终向第1 NOR电路Bn输出低电平的输出信号,过充电检测电路An向第1 NOR电路Bn输出低电平的过充电检测信号。由此,第1NOR电路Bn向第1输出晶体管Cn的栅极端子输出高电平的或非信号,电池状态监视电路BMn的第1输出晶体管Cn导通。
由此,电池状态监视电路BMn-1的第2反向器En-1的输入端子为低电平,从第1反向器Dn-1向第1NOR电路Bn-1输出低电平的输出信号。另一方面,过充电检测电路An-1向第1NOR电路Bn-1输出低电平的过充电检测信号,所以,第1NOR电路Bn-1向第1输出晶体管Cn-1的栅极端子输出高电平的或非信号。由此,电池状态监视电路BMn-1的第1输出晶体管Cn-1导通。
上述动作在上级侧的电池状态监视电路和下级侧的电池状态监视电路中重复进行,电池状态监视电路BM2的第1输出晶体管C2导通。
并且,当处于这种通常状态时,电池状态监视电路BM1的过放电检测电路G1向第2NOR电路H1输出低电平的过放电检测信号。此时,电池状态监视电路BM2的第2输出晶体管I2也导通,所以,电池状态监视电路BM1的第4反向器K1的输入端子为低电平,从第3反向器J1向第2NOR电路H1输出低电平的输出信号。第2NOR电路H1由于被输入了低电平的过放电检测信号和低电平的第3反向器J1的输出信号,所以,向第2输出晶体管I1的栅极端子输出高电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I1导通,所以,第2发送端子PD1为低电平,第2晶体管11导通。
如上所述,在通常状态时,第1晶体管10和第2晶体管11导通,所以,电池装置处于能够进行充电和放电的状态。
(过充电状态时)
接着,对处于过充电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接充电器来对电池BT1~BTn进行充电,使这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压大于或等于过充电电压。另外,以下是假设电池BT2的电压大于或等于过充电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BM2的过充电检测电路A2向第1NOR电路B2输出高电平的过充电检测信号。此时,从第1反向器D2输出低电平的输出信号,所以,第1NOR电路B2向第1输出晶体管C2的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第1输出晶体管C2截止。
即,通过第1电流源F1将第2反向器E1的输入端子上拉至高电平,从第1反向器D1向第1NOR电路B1输出高电平的输出信号。另一方面,过充电检测电路A1向第1NOR电路B1输出低电平的过充电检测信号,所以,第1NOR电路B1向第1输出晶体管C1的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第1输出晶体管C1截止。
当如上所述地使得第1输出晶体管C1截止时,第1晶体管10的栅极由于第1电阻元件20的作用而变为高电平,第1晶体管10截止,所以,禁止从充电器充电。
另外,上述说明虽然是假设电池BT2的电压大于或等于过充电电压,但对于其他电池的电压大于或等于过充电电压的情况而言,也是同样。即,从与处于过充电状态的电池对应的电池状态监视电路向上级侧的电池状态监视电路通信产生了过充电状态,这种通信一直到达最上级的电池状态监视电路BM1,由此,第1晶体管10截止,禁止从充电器充电。
(过放电状态时)
接着,对处于过放电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载来使电池BT1~BTn进行放电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压小于过放电电压。另外,以下是假设电池BT2的电压小于过放电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BM2的过放电检测电路G2向第2NOR电路H2输出高电平的过放电检测信号。此时,从第3反向器J2输出低电平的输出信号,所以,第2NOR电路H2向第2输出晶体管I2的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I2截止。
即,通过第2电流源L1将第4反向器K1的输入端子上拉至高电平,从第3反向器J1向第2NOR电路H1输出高电平的输出信号。另一方面,过放电检测电路G1向第2NOR电路H1输出低电平的过放电检测信号,所以,第2NOR电路H1向第2输出晶体管I1的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I1截止。
当如上所述地使得第2输出晶体管I1截止时,第2晶体管11的栅极由于第2电阻元件21的作用而成为高电平,第2晶体管11截止,所以,禁止向负载放电。
并且,当处于这种过放电状态时,检测到过放电状态的过放电检测电路G2向过充电检测电路A2和单元平衡电路M2输出高电平的过放电检测信号。由此,过充电检测电路A2和单元平衡电路M2停止工作,所以,能够实现功耗的降低。此外,第1电压监视端子PA2兼用作电池状态监视电路BM2的VDD电源端子,从电池BT2向电池状态监视电路BM2供电,所以,过度放电后的电池BT2的电压降低,相应地,电池状态监视电路BM2的功耗减小。
这里,在各电池存在特性偏差并由此导致放电中电池BT2的电压比其他电池的电压提前下降的情况下,电池状态监视电路BM2的过放电检测电路G2与其他电池状态监视电路相比,提前输出过放电检测信号。于是,第2晶体管11截止,禁止放电。此时,电池状态监视电路BM2的功耗小于其他电池状态监视电路。与功耗降低程度对应地,电池BT2与其他电池相比,放电速度变慢,而其他电池则与此前同样地放电。由此,过度放电后的电池BT2的放电速度变慢,所以,电池装置能够使各电池的电压一致(取得单元平衡)。
另外,上述说明是假设电池BT2的电压小于过放电电压,但对于其他电池的电压小于过放电电压的情况而言,也是同样。即,从与处于过放电状态的电池对应的电池状态监视电路向上级侧的电池状态监视电路通信产生了过放电状态,这种通信一直到达最上级的电池状态监视电路BM1,由此,第2晶体管11截止,禁止向负载放电。
(单元平衡状态时)
接着,对处于单元平衡状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接充电器来对电池BT1~BTn进行充电,使这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压大于或等于单元平衡电压。另外,以下是假设电池BT2的电压大于或等于单元平衡电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BM2的单元平衡电路M2经由控制端子PG2向开关SW2输出单元平衡信号。由此,开关SW2接通,被充电的电池BT2经由开关SW2进行放电。
这里,在各电池存在特性偏差并由此导致充电中电池BT2的电压比其他电池的电压提前升高的情况下,电池状态监视电路BM2与其他电池状态监视电路相比,提前输出单元平衡信号。于是,开关SW2先于其他开关而接通,电池BT2的充电量变化与其他电池不同。例如,电池BT2与其他电池相比,充电速度变慢,而其他电池则与此前同样地充电。或者,电池BT2放电,而其他电池则与此前同样地充电。由此,由于被过度充电的电池BT2的充电速度减慢,或者被过度充电的电池BT2进行放电,所以,电池装置能够取得单元平衡。
如上所述,在第1实施方式的电池装置中采用了这样的结构:分别针对电池BT1~BTn,独立设置了由相同电路结构构成的电池状态监视电路BM1~BMn,所以,即使电池装置的规格发生变化而使得电池数量变动,但只要与电池数量的增减相应地追加或删除电池状态监视电路即可。即,根据第1实施方式的电池状态监视电路,能够容易地应对电池装置的规格变化,并且,能够缩短电路设计的开发日程并降低开发成本。
并且,针对每一个电池,设置了以单芯片IC的形式构成的电池状态监视电路,所以,每个单芯片的电路结构变得简单,能够提高电池状态监视电路个体的制造成品率。并且,在某个电池状态监视电路为不合格品的情况下,只需将该电池状态监视电路更换为合格品即可使电池装置正常工作,所以,能够提高电池装置的维护性以及电池装置自身的制造成品率。
并且,即使各电池存在特性偏差而导致各电池的充电量的变化不同,也能够由电池装置在各电池达到过充电状态之前取得单元平衡,所以,各电池不容易进入过充电状态,不容易发生禁止充电的情况。因此,能够延长电池装置的工作时间。并且,即使各电池存在特性偏差而导致各电池的充电量的变化不同,也能够在各电池进入过放电状态时由电池装置取得单元平衡,所以,下一充电动作中的各电池的充电量的初始值近似相同,能够容易地在各电池进入过充电状态之前取得单元平衡。由此也能够延长电池装置的工作时间。
此外,现有的电池状态监视电路要求与电池总数相应程度的高耐压性,但是,如上所述,在第1实施方式中,在检测到过充电状态或过放电状态的电池状态监视电路中,第1输出晶体管或第2输出晶体管截止,由于其上级侧的电池状态监视电路的上拉动作,对截止的下级侧的第1输出晶体管或第2输出晶体管施加2个单元量(2个电池量)的电压。即,一个电池状态监视电路的耐压只要至少为2个单元量的电压以上即可。因此,根据第1实施方式,与以往相比,能够制作出低耐压的电池状态监视电路,所以,所能使用的制造工艺的范围大。
【第2实施方式】
接着,说明第2实施方式的电池装置。在上述第1实施方式中,假设使用n沟道型MOS晶体管作为电池状态监视电路中的第1输出晶体管和第2输出晶体管而进行了说明。与此相对,在第2实施方式中,对使用p沟道型MOS晶体管作为第1输出晶体管和第2输出晶体管的电池装置进行说明。
图2是第2实施方式的电池装置的电路结构图。在该图2中,对与图1相同的结构要素标注相同标号并省略说明。另外,为了与图1进行区分,设电池状态监视电路的标号为BMA1~BMAn、第1晶体管的标号为12、第2晶体管的标号为13、第1电阻元件的标号为22、第2电阻元件的标号为23。并且,这些电池状态监视电路BMA1~BMAn的电路结构相同,所以,以最下级的电池状态监视电路BMAn为代表来进行说明。
第2实施方式的电池状态监视电路BMAn具有:过充电检测电路An、第1NOR电路Bn、第1反向器Qn、第1输出晶体管Rn、第2反向器Sn、第1电流源Tn、过放电检测电路Gn、第2NOR电路Hn、第3反向器Un、第2输出晶体管Vn、第4反向器Wn、第2电流源Xn、单元平衡电路Mn、第1电压监视端子PAn、第2电压监视端子PBn、第1发送端子PCn、第2发送端子PDn、第1接收端子PEn、第2接收端子PFn以及控制端子PGn。另外,具有这种结构要素的电池状态监视电路BMAn以单芯片IC的形式构成。
第1NOR电路Bn以从过充电检测电路An输出的过充电检测信号和第2反向器Sn的输出信号为输入,向第1反向器Qn输出这两个信号的或非信号。第1反向器Qn将从上述第1NOR电路Bn输入的或非信号的逻辑非信号输出到第1输出晶体管Rn的栅极端子。第1输出晶体管Rn是p沟道型MOS晶体管,其栅极端子与第1反向器Qn的输出端子连接,漏极端子与第1发送端子PCn连接,源极端子与VDDn连接。
第2反向器Sn的输入端与第1接收端子PEn和第1电流源Tn的输入端连接,将输入到该输入端的输入信号的逻辑非信号输出至第1NOR电路Bn。第1电流源Tn是这样的电流源:其输入端与第1接收端子PEn和第2反向器Sn的输入端连接,输出端与VSSn连接。
第2NOR电路Hn以从过放电检测电路Gn输出的过放电检测信号和第4反向器Wn的输出信号为输入,向第3反向器Un输出这两个信号的或非信号。第3反向器Un将从上述第2NOR电路Hn输入的或非信号的逻辑非信号输出至第2输出晶体管Vn的栅极端子。第2输出晶体管Vn是p沟道型MOS晶体管,其栅极端子与第3反向器Un的输出端子连接,漏极端子与第2发送端子PDn连接,源极端子与VDDn连接。
第4反向器Wn的输入端与第2接收端子PFn和第2电流源Xn的输入端连接,将输入到该输入端的输入信号的逻辑非信号输出至第2NOR电路Hn。第2电流源Xn是这样的电流源:其输入端与第2接收端子PFn和第4反向器Wn的输入端连接,输出端与VSSn连接。
第1发送端子PCn与第1晶体管12的栅极端子和第1电阻元件22的一端连接。第2发送端子PDn与第2晶体管13的栅极端子和第2电阻元件23的一端连接。第1接收端子PEn与电池状态监视电路BMAn-1的第1发送端子PCn-1连接。第2接收端子PFn与电池状态监视电路BMAn-1的第2发送端子PDn-1连接。
同样,在其他电池状态监视电路中,下级侧(电池BTn侧)的电池状态监视电路的第1接收端子与上级侧(电池BT1侧)的电池状态监视电路的第1发送端子连接,下级侧的电池状态监视电路的第2接收端子与上级侧的电池状态监视电路的第2发送端子连接。另外,最上级的电池状态监视电路BMA1的第1接收端子PE1和第2接收端子PF1与电池BT1的正极端子连接。
第1晶体管12是n沟道型MOS晶体管,其栅极端子与电池状态监视电路BMAn的第1发送端子PCn和第1电阻元件22的一端连接,漏极端子与第2晶体管13的漏极端子连接,源极端子与第1电阻元件22的另一端和第2外部端子31连接。第2晶体管13是n沟道型MOS晶体管,其栅极端子与电池状态监视电路BMAn的第2发送端子PDn和第2电阻元件23的一端连接,漏极端子与第1晶体管12的漏极端子连接,源极端子与第2电阻元件23的另一端和电池BTn的负极端子连接。另一方面,第1外部端子30与最上级的电池BT1的正极端子连接。
接着,对如上构成的第2实施方式的电池装置的动作进行说明。另外,单元平衡状态时的动作与第1实施方式相同,所以省略其说明。
(通常状态时)
首先,对通常状态、即电池BT1~BTn的电压均处于小于过充电电压且大于或等于过放电电压的范围内的情况进行说明。当处于这种通常状态时,电池状态监视电路BMAn的过充电检测电路An向第1NOR电路Bn输出低电平的过充电检测信号。
此时,电池状态监视电路BMAn-1的第1输出晶体管Rn-1导通(其原因后述),所以,电池状态监视电路BMAn中的第2反向器Sn的输入端为高电平,从第2反向器Sn向第1NOR电路Bn输出低电平的输出信号。第1NOR电路Bn向第1反向器Qn输出高电平的或非信号,第1反向器Qn向第1输出晶体管Rn的栅极端子输出低电平的逻辑非信号。由此,第1输出晶体管Rn导通,所以,第1发送端子PCn为高电平,第1晶体管12导通。
这里,说明电池状态监视电路BMAn-1的第1输出晶体管Rn-1导通的原因。由于最上级的电池状态监视电路BMA1的第1接收端子PE1与电池BT1的正极端子连接,所以,第2反向器S1的输入端始终为高电平。因此,第2反向器S1始终向第1NOR电路B1输出低电平的输出信号,过充电检测电路A1向第1NOR电路B1输出低电平的过充电检测信号。由此,第1NOR电路B1向第1反向器Q1输出高电平的或非信号,第1反向器Q1向第1输出晶体管R1的栅极端子输出低电平的逻辑非信号。由此,电池状态监视电路BMA1的第1输出晶体管R1导通。
此时,电池状态监视电路BMA1的下级侧的电池状态监视电路BMA2中的第2反向器S2的输入端为高电平,从第2反向器S2向第1NOR电路B2输出低电平的输出信号。过充电检测电路A2输出低电平的过充电检测信号,所以,第1NOR电路B2向第1反向器Q2输出高电平的或非信号,第1反向器Q2向第1输出晶体管R2的栅极端子输出低电平的逻辑非信号。由此,第1输出晶体管R2导通。
上述动作在上级侧的电池状态监视电路和下级侧的电池状态监视电路中重复进行,电池状态监视电路BMAn-1的第1输出晶体管Rn-1导通。
并且,当处于这种通常状态时,电池状态监视电路BMAn的过放电检测电路Gn向第2NOR电路Hn输出低电平的过放电检测信号。此时,电池状态监视电路BMAn-1的第2输出晶体管Vn-1也导通,所以,电池状态监视电路BMAn的第4反向器Wn的输入端为高电平,从第4反向器Wn向第2NOR电路Hn输出低电平的输出信号。第2NOR电路Hn向第3反向器Un输出高电平的或非信号,第3反向器Un向第2输出晶体管Vn的栅极端子输出低电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn导通,所以,第2发送端子PDn为高电平,第2晶体管13导通。
如上所述,在通常状态时,第1晶体管12和第2晶体管13导通,所以,电池装置处于能够进行充电和放电的状态。
(过充电状态时)
接着,对处于过充电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接充电器来对电池BT1~BTn进行充电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压大于或等于过充电电压。另外,以下是假设电池BTn-1的电压大于或等于过充电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMAn-1的过充电检测电路An-1向第1NOR电路Bn-1输出高电平的过充电检测信号。此时,从第2反向器Sn-1输出低电平的输出信号,所以,第1NOR电路Bn-1向第1反向器Qn-1输出低电平的或非信号,第1反向器Qn-1向第1输出晶体管Rn-1的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第1输出晶体管Rn-1截止。
即,通过第1电流源Tn将第2反向器Sn的输入端子下拉至低电平,从第2反向器Sn向第1NOR电路Bn输出高电平的输出信号。另一方面,过充电检测电路An向第1NOR电路Bn输出低电平的过充电检测信号,所以,第1NOR电路Bn向第1反向器Qn输出低电平的或非信号,第1反向器Qn向第1输出晶体管Rn的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第1输出晶体管Rn截止。
当如上所述地使得第1输出晶体管Rn截止时,第1晶体管12的栅极由于第1电阻元件22的作用而成为低电平,第1晶体管12截止,所以,禁止从充电器充电。
另外,上述说明是假设电池BTn-1的电压大于或等于过充电电压,但对于其他电池的电压大于或等于过充电电压的情况而言,也是同样。即,从与处于过充电状态的电池对应的电池状态监视电路向下级侧的电池状态监视电路通信产生了过充电状态,这种通信一直到达最下级的电池状态监视电路BMAn,由此,第1晶体管12截止,禁止从充电器充电。
(过放电状态时)
接着,对处于过放电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载来使电池BT1~BTn放电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压小于过放电电压。另外,以下是假设电池BTn-1的电压小于过放电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMAn-1的过放电检测电路Gn-1向第2NOR电路Hn-1输出高电平的过放电检测信号。此时,从第4反向器Wn-1输出低电平的输出信号,所以,第2NOR电路Hn-1向第3反向器Un-1输出低电平的或非信号,第3反向器Un-1向第2输出晶体管Vn-1的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn-1截止。
即,通过第2电流源Xn将第4反向器Wn的输入端子下拉至低电平,从第4反向器Wn向第2NOR电路Hn输出高电平的输出信号。另一方面,过放电检测电路Gn向第2NOR电路Hn输出低电平的过放电检测信号,所以,第2NOR电路Hn向第3反向器Un输出低电平的或非信号,第3反向器Un向第2输出晶体管Vn的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn截止。
当如上所述地使得第2输出晶体管Vn截止时,第2晶体管13的栅极由于第2电阻元件23的作用而成为低电平,第2晶体管13截止,所以,禁止向负载放电。
另外,上述说明是假设电池BTn-1的电压小于过放电电压,但对于其他电池的电压小于过放电电压的情况而言,也是同样。即,从与处于过放电状态的电池对应的电池状态监视电路向下级侧的电池状态监视电路通信产生了过放电状态,这种通信一直到达最下级的电池状态监视电路BMAn,由此,第2晶体管13截止,禁止向负载放电。
通过以上这种第2实施方式的电池装置和电池状态监视电路,也能够得到与第1实施方式相同的效果。
【第3实施方式】
接着,说明第3实施方式的电池装置。图3是第3实施方式的电池装置的电路结构图。如该图所示,在第3实施方式中采用了这样的结构:将2个二极管设置在第1实施方式的电池状态监视电路中。即,设电池状态监视电路的标号为BMB1~BMBn,电池状态监视电路BMB1在第1实施方式的结构要素的基础上,新设置了第1二极管Da1、第2二极管Db1、第3二极管Dc1和第4二极管Dd1。其他电池状态监视电路也是同样。以下,以电池状态监视电路BMB1为代表来进行说明。
第1二极管Da1的阳极端子与VSS1连接,阴极端子与第1输出晶体管C1的漏极端子连接,第1二极管Da1具有如下特性:当在阳极端子与阴极端子之间施加了与超过电池状态监视电路的耐压的电压(例如4.5V)相当的反向电压时,产生反向电流。第2二极管Db1的阳极端子与VSS1连接,阴极端子与第2反向器E1的输入端连接。另外,设第2二极管Db1的电压降为0.7V。
第3二极管Dc1的阳极端子与VSS1连接,阴极端子与第2输出晶体管I1的漏极端子连接,该第3二极管Dc1具有如下特性:当在阳极端子与阴极端子之间施加了与超过电池状态监视电路的耐压的电压相当的反向电压时,产生反向电流。第4二极管Dd1的阳极端子与VSS1连接,阴极端子与第4反向器K1的输入端连接。另外,设第4二极管Dd1的电压降为0.7V。
此外,在下级侧的电池状态监视电路的第1发送端子与上级侧的电池状态监视电路的第1接收端子之间、以及下级侧的电池状态监视电路的第2发送端子与上级侧的电池状态监视电路的第2接收端子之间,连接有电阻元件。具体而言,在电池状态监视电路BMB2的第1发送端子PC2与电池状态监视电路BMB1的第1接收端子PE1之间连接有电阻元件Ra1,在电池状态监视电路BMB2的第2发送端子PD2与电池状态监视电路BMB1的第2接收端子PF1之间连接有电阻元件Rb1。
接着,说明如上结构的第3实施方式的电池装置的动作。另外,单元平衡状态时的动作与第1实施方式相同,所以其省略说明。
(通常状态时)
首先,对处于通常状态时的情况进行说明,即:电池BT1~BTn的电压均处于小于过充电电压且大于或等于过放电电压的范围内。当处于这种通常状态时,电池状态监视电路BMB1的过充电检测电路A1向第1NOR电路B1输出低电平的过充电检测信号。
此时,电池状态监视电路BMB2的第1输出晶体管C2导通,所以,电池状态监视电路BMB1的第2反向器E1的输入端为低电平,从第1反向器D1向第1NOR电路B1输出低电平的输出信号。第1NOR电路B1向第1输出晶体管C1的栅极端子输出高电平的或非信号。由此,第1输出晶体管C1导通,所以,第1发送端子PC1为低电平,第1晶体管10导通。
这里,当电池状态监视电路BMB2的第1输出晶体管C2导通时,电池状态监视电路BMB1的第1接收端子PE1经由电阻元件Ra1与VSS2连接。但是,由于在第1接收端子PE1上设置了第2二极管Db1,所以其电压被钳位在VSS1-0.7V,而不会下降到该值以下。
并且,当处于这种通常状态时,电池状态监视电路BMB1的过放电检测电路G1向第2NOR电路H1输出低电平的过放电检测信号。此时,由于电池状态监视电路BMB2的第2输出晶体管I2也导通,所以,电池状态监视电路BMB1的第4反向器K1的输入端子为低电平,从第3反向器J1向第2NOR电路H1输出低电平的输出信号。第2NOR电路H1向第2输出晶体管I1的栅极端子输出高电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I1导通,所以,第2发送端子PD1为低电平,第2晶体管11导通。
电池状态监视电路BMB1的第2接收端子PF1的电压也是同样被钳位在VSS1-0.7V。
如上所述,在通常状态时,第1晶体管10和第2晶体管11导通,所以,电池装置处于能够进行充电和放电的状态。
(过充电状态时)
接着,对处于过充电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接充电器来对电池BT1~BTn进行充电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压大于或等于过充电电压。另外,以下是假设电池BT2的电压大于或等于过充电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMB2的过充电检测电路A2向第1NOR电路B2输出高电平的过充电检测信号。此时,从第1反向器D2输出低电平的输出信号,所以,第1NOR电路B2向第1输出晶体管C2的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第1输出晶体管C2截止。
即,通过第1电流源F1使得第2反向器E1的输入端子上拉至高电平。由此,在第2反向器E1的输入端子上施加了被识别为高电平的电压,从第1反向器D1向第1NOR电路B1输出高电平的输出信号。另一方面,过充电检测电路A1向第1NOR电路B1输出低电平的过充电检测信号,所以,第1NOR电路B1向第1输出晶体管C1的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第1输出晶体管C1截止。
此时,电池状态监视电路BMB2的第1发送端子PC2经由电阻元件Ra1而被上拉至VDD1。但是,由于在第1发送端子PC2上设有第1二极管Da2,因此,通过使第1二极管Da2产生反向电流的电压(4.5V)的作用,端子电压被钳位在VSS2+4.5V。此外,将电阻元件Ra1的电阻值设定为这样的值,即:在该值下,能够通过第1电流源F1将第2反向器E1的输入端子的电压上拉至高电平。
当如上所述地使得第1输出晶体管C1截止时,第1晶体管10的栅极由于第1电阻元件20的作用而成为高电平,第1晶体管10截止,所以,禁止从充电器充电。
(过放电状态时)
接着,对处于过放电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载来使电池BT1~BTn进行放电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压小于过放电电压。另外,以下是假设电池BT2的电压小于过放电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMB2的过放电检测电路G2向第2NOR电路H2输出高电平的过放电检测信号。此时,从第3反向器J2输出低电平的输出信号,所以,第2NOR电路H2向第2输出晶体管I2的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I2截止。
即,通过第2电流源L1将第4反向器K1的输入端子上拉至高电平。由此,在第4反向器K1的输入端子上施加了被识别为高电平的电压,从第3反向器J1向第2NOR电路H1输出高电平的输出信号。另一方面,过放电检测电路G1向第2NOR电路H1输出低电平的过放电检测信号,所以,第2NOR电路H1向第2输出晶体管I1的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I1截止。
此时,电池状态监视电路BMB2的第2发送端子PD2经由电阻元件Rb1而被上拉至VDD1。但是,由于在第2发送端子PD2上设有第3二极管Dc2,所以,通过使第3二极管Dc2产生反向电流的电压(4.5V)的作用,端子电压被钳位在VSS2+4.5V。此外,将电阻元件Rb1的电阻值设定为这样的值,即:在该值下,能够通过第2电流源L1将第4反向器K1的输入端子的电压上拉至高电平。
当如上所述地使得第2输出晶体管I1截止时,第2晶体管11的栅极为高电平,第2晶体管11截止,所以,禁止向负载放电。
根据以上说明可知,在第3实施方式中,在检测到过充电状态或过放电状态的电池状态监视电路中,第1输出晶体管或第2输出晶体管截止,由于其上级侧的电池状态监视电路的上拉动作,对截止的下级侧的第1输出晶体管或第2输出晶体管施加1个单元量(1个电池量)的电压。即,一个电池状态监视电路的耐压只要至少为1个单元量的电压以上即可。因此,根据第3实施方式,与第1实施方式相比,能够制作出耐压更低的电池状态监视电路,所能使用的制造工艺的范围更大。
【第4实施方式】
接着,说明第4实施方式的电池装置。图4是第4实施方式的电池装置的电路结构图。如该图所示,在第4实施方式中采用了这样的结构:将2个二极管设置在第2实施方式的电池状态监视电路中。即,设电池状态监视电路的标号为BMC1~BMCn,电池状态监视电路BMCn在第2实施方式的结构要素的基础上,新设置了第1二极管Den、第2二极管Dfn、第3二极管Dgn和第4二极管Dhn。其他电池状态监视电路也是同样。以下是以电池状态监视电路BMCn为代表来进行说明。
第1二极管Den的阳极端子与第1输出晶体管Rn的漏极端子连接,阴极端子与VDDn连接,该第1二极管Den具有如下特性:当在阳极端子与阴极端子之间施加了与超过电池状态监视电路的耐压的电压(例如4.5V)相当的反向电压时,产生反向电流。第2二极管Dfn的阳极端子与第2反向器Sn的输入端子连接,阴极端子与VDDn连接。另外,设第2二极管Dfn的电压降为0.7V。
第3二极管Dgn的阳极端子与第2输出晶体管Vn的漏极端子连接,阴极端子与VDDn连接,该第3二极管Dgn具有如下特性:当在阳极端子与阴极端子之间施加了与超过电池状态监视电路的耐压的电压(例如4.5V)相当的反向电压时,产生反向电流。第4二极管Dhn的阳极端子与第4反向器Wn的输入端子连接,阴极端子与VDDn连接。另外,设第4二极管Dhn的电压降为0.7V。
并且,在上级侧的电池状态监视电路的第1发送端子与下级侧的电池状态监视电路的第1接收端子之间、以及上级侧的电池状态监视电路的第2发送端子与下级侧的电池状态监视电路的第2接收端子之间,连接有电阻元件。具体而言,在电池状态监视电路BMCn-1的第1发送端子PCn-1与电池状态监视电路BMCn的第1接收端子PEn之间连接有电阻元件Ran-1,在电池状态监视电路BMCn-1的第2发送端子PDn-1与电池状态监视电路BMCn的第2接收端子PFn之间连接有电阻元件Rbn-1。
接着,说明如上结构的第4实施方式的电池装置的动作。另外,单元平衡状态时的动作与第1实施方式相同,所以其省略说明。
(通常状态时)
首先,对处于通常状态时的情况进行说明,即:电池BT1~BTn的电压均处于小于过充电电压且大于或等于过放电电压的范围内。当处于这种通常状态时,电池状态监视电路BMCn的过充电检测电路An向第1NOR电路Bn输出低电平的过充电检测信号。
此时,电池状态监视电路BMCn-1的第1输出晶体管Rn-1导通,所以,电池状态监视电路BMCn中的第2反向器Sn的输入端为高电平,从第2反向器Sn向第1NOR电路Bn输出低电平的输出信号。第1NOR电路Bn向第1反向器Qn输出高电平的或非信号,第1反向器Qn向第1输出晶体管Rn的栅极端子输出低电平的逻辑非信号。由此,第1输出晶体管Rn导通,所以,第1发送端子PCn为高电平,第1晶体管12导通。
并且,当处于这种通常状态时,电池状态监视电路BMCn的过放电检测电路Gn向第2NOR电路Hn输出低电平的过放电检测信号。此时,由于电池状态监视电路BMCn-1的第2输出晶体管Vn-1也导通,所以,电池状态监视电路BMCn的第4反向器Wn的输入端为高电平,从第4反向器Wn向第2NOR电路Hn输出低电平的输出信号。第2NOR电路Hn向第3反向器Un输出高电平的或非信号,第3反向器Un向第2输出晶体管Vn的栅极端子输出低电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn导通,所以,第2发送端子PDn为高电平,第2晶体管13导通。
如上所述,在通常状态时,第1晶体管12和第2晶体管13导通,所以,电池装置处于能够进行充电和放电的状态。
(过充电状态时)
接着,对过充电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接充电器来对电池BT1~BTn进行充电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压大于或等于过充电电压。另外,以下是假设电池BTn-1的电压大于或等于过充电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMCn-1的过充电检测电路An-1向第1NOR电路Bn-1输出高电平的过充电检测信号。此时,从第2反向器Sn-1输出低电平的输出信号,所以,第1NOR电路Bn-1向第1反向器Qn-1输出低电平的或非信号,第1反向器Qn-1向第1输出晶体管Rn-1的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第1输出晶体管Rn-1截止。
即,通过第1电流源Tn将第2反向器Sn的输入端子下拉至低电平,但在该下拉电压为VDDn-4.5V以下的情况下,电流经由电池状态监视电路BMCn-1的第1二极管Den-1流到VSSn。即,第2反向器Sn的输入端子被钳位在VDDn-4.5V,但在该状态下,不满足第2反向器Sn的工作电压(识别为低电平的电压),所以,将电阻元件Ran-1的电阻值设定为,使得第2反向器Sn的输入端子的电压达到工作电压。
由此,在第2反向器Sn的输入端子上施加了被识别为低电平的电压,从第2反向器Sn向第1NOR电路Bn输出高电平的输出信号。另一方面,过充电检测电路An向第1NOR电路Bn输出低电平的过充电检测信号,所以,第1 NOR电路Bn向第1反向器Qn输出低电平的或非信号,第1反向器Qn向第1输出晶体管Rn的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第1输出晶体管Rn截止。
当如上所述地使得第1输出晶体管Rn截止时,第1晶体管12的栅极为低电平,第1晶体管12截止,所以,禁止从充电器充电。
(过放电状态时)
接着,对过放电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载来使电池BT1~BTn进行放电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压小于过放电电压。另外,以下是假设电池BTn-1的电压小于过放电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMCn-1的过放电检测电路Gn-1向第2NOR电路Hn-1输出高电平的过放电检测信号。此时,从第4反向器Wn-1输出低电平的输出信号,所以,第2NOR电路Hn-1向第3反向器Un-1输出低电平的或非信号,第3反向器Un-1向第2输出晶体管Vn-1的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn-1截止。
即,通过第2电流源Xn将第4反向器Wn的输入端子下拉至低电平,但在该下拉电压为VDDn-4.5V以下的情况下,电流经由电池状态监视电路BMCn-1的第3二极管Dgn-1流到VSSn。即,第4反向器Wn的输入端子被钳位在VDDn-4.5V,但在该状态下,不满足第4反向器Wn的工作电压(识别为低电平的电压),所以,将电阻元件Rbn-1的电阻值设定为,使得第4反向器Wn的输入端子的电压达到工作电压。
由此,在第4反向器Wn的输入端子上施加了被识别为低电平的电压,从第4反向器Wn向第2NOR电路Hn输出高电平的输出信号。另一方面,过放电检测电路Gn向第2NOR电路Hn输出低电平的过放电检测信号,所以,第2NOR电路Hn向第3反向器Un输出低电平的或非信号,第3反向器Un向第2输出晶体管Vn的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn截止。
当如上所述地使得第2输出晶体管Vn截止时,第2晶体管13的栅极为低电平,第2晶体管13截止,所以,禁止向负载放电。
如上所述,根据第4实施方式,与第3实施方式同样,一个电池状态监视电路的耐压只要至少为1个单元量的电压以上即可。因此,根据第4实施方式,与第2实施方式相比,能够制作出耐压更低的电池状态监视电路,所能使用的制造工艺的范围更大。
【第5实施方式】
接着,说明第5实施方式的电池装置。图5是第5实施方式的电池装置的电路结构图。如该图所示,在第5实施方式中采用了如下结构:将第3实施方式中设置在电池状态监视电路外部的电阻元件设置在电池状态监视电路的内部。
电池状态监视电路BMD1~BMDn为相同的结构,所以,以电池状态监视电路BMD1为代表进行说明。在电池状态监视电路BMD1中,在第1接收端子PE1与第2二极管Db1的阴极之间连接有电阻元件Ra1,在第2接收端子PF1与第4二极管Dd1的阴极之间连接有电阻元件Rb1。
另外,动作与第3实施方式同样,所以省略其说明。
通过采用这种结构,电池装置的制造者仅需要准备与电池数量一致的电池状态监视电路BMD1,并只需以不经过电阻元件的方式将上级侧与下级侧的电池状态监视电路连接,即可缩短制造工序。另外,在电池状态监视电路的内部设置电阻元件会导致电池状态监视电路的大型化和成本增加,当希望避免这种情况时,只要采用第3实施方式即可。
【第6实施方式】
接着,说明第6实施方式的电池装置。图6是第6实施方式的电池装置的电路结构图。如该图所示,在第6实施方式中采用了这样的结构:将第4实施方式中设置在电池状态监视电路外部的电阻元件设置在电池状态监视电路的内部。
电池状态监视电路BME1~BMEn为相同的结构,所以,以电池状态监视电路BMEn为代表进行说明。在电池状态监视电路BMEn中,在第1接收端子PEn与第2二极管Dfn的阳极之间连接有电阻元件Ran,在第2接收端子PFn与第4二极管Dhn的阳极之间连接有电阻元件Rbn。
另外,动作与第4实施方式同样,所以省略其说明。
通过采用这种结构,电池装置的制造者仅需要准备与电池数量一致的电池状态监视电路BMEn,并只需以不经过电阻元件的方式将上级侧与下级侧的电池状态监视电路连接,即可缩短制造工序。另外,在电池状态监视电路的内部设置电阻元件会导致电池状态监视电路的大型化和成本增加,当希望避免这种情况时,只要采用第4实施方式即可。
【第7实施方式】
图8是第7实施方式的电池装置的电路结构图。在该图8中,对与图1相同的结构要素标注相同标号并省略说明。另外,为了与图1进行区分,设电池状态监视电路的标号为BMF1~BMFn。并且,这些电池状态监视电路BMF1~BMFn的电路结构相同,所以,以电池状态监视电路BMF1为代表进行说明。
如该图所示,在第7实施方式中采用了这样的结构:在第1实施方式的电池状态监视电路中追加过放电单元平衡电路XC1和第1OR电路XD1。过放电单元平衡电路XC1包括:接受来自过放电检测电路G1的过放电检测信号的第5反向器XA1;以及接受第5反向器XA1的输出和第3反向器J1的输出的第1AND电路XB1。并且,第1OR电路XD1接受过放电单元平衡电路XC1和单元平衡电路M1的输出,并经由控制端子PG1向开关SW1输出控制信号。其他电池状态监视电路也是同样。
接着,说明如上结构的第7实施方式的电池装置的动作。另外,通常状态时、单元平衡状态时、过充电状态时的动作与第1实施方式相同,所以省略它们的说明。
(过放电状态时)
对过放电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载来使电池BT1~BTn进行放电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压小于过放电电压。另外,以下是假设电池BT1的电压高于过放电电压、且电池BT2的电压小于过放电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMF2的过放电检测电路G2向第2NOR电路H2输出高电平的过放电检测信号。然后,第2NOR电路H2向第2输出晶体管I2的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I2截止。
通过第2电流源L1将第4反向器K1的输入端子上拉至高电平,从第3反向器J1向第2NOR电路H1输出高电平的输出信号。然后,第2NOR电路H1向第2输出晶体管I1的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I1截止。
当如上所述地使得第2输出晶体管I1截止时,第2晶体管11的栅极由于第2电阻元件21的作用而成为高电平,第2晶体管11截止,所以,禁止向负载放电。
并且,由于电池BT1的电压高于过放电电压,所以,过放电检测电路G1输出低电平的信号。因此,第1AND电路XB1被输入了来自第5反向器XA1的高电平的信号和来自第3反向器J1的高电平的信号,所以,向第1OR电路XD1输出高电平信号,即过放电单元平衡信号。
在该情况下,如果电池BT1的电压小于单元平衡电压,则单元平衡电路M1将不输出单元平衡信号,但是,由于接收到过放电单元平衡信号,因此第1OR电路XD1经由控制端子PG1将开关SW1接通,电池BT1经由开关SW1放电。当放电进行至电池BT1的电压达到过放电电压时,从过放电检测电路G1输出高电平的过放电检测信号,其结果,第1OR电路XD1通过控制端子PG1将开关SW1断开,停止放电。
通过上述动作,电池BT1和电池BT2均为与过放电电压接近的电压。通过以这种方式取得单元平衡,能够延长电池装置的工作时间。
【第8实施方式】
图9是第8实施方式的电池装置的电路结构图。在该图9中,对与图2相同的结构要素标注相同标号并省略说明。另外,为了与图2进行区分,设电池状态监视电路的标号为BMG1~BMGn。并且,这些电池状态监视电路BMG1~BMGn的电路结构相同,所以,以电池状态监视电路BMGn为代表进行说明。
如该图所示,在第8实施方式中采用了这样的结构:在第2实施方式的电池状态监视电路中添加了过放电单元平衡电路XGn和第1OR电路XHn。过放电单元平衡电路XGn包括:接受来自过放电检测电路Gn的过放电检测信号的第5反向器XEn;以及接受第5反向器XEn的输出和第4反向器Wn的输出的第1 AND电路XFn。并且,第1OR电路XHn接受过放电单元平衡电路XGn和单元平衡电路Mn的输出,并经由控制端子PGn向开关SWn输出控制信号。其他的电池状态监视电路也是同样。
接着,说明如上结构的第8实施方式的电池装置的动作。另外,通常状态时、单元平衡状态时、过充电状态时的动作与第2实施方式相同,所以省略它们的说明。
(过放电状态时)
对过放电状态时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载来使电池BT1~BTn进行放电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压小于过放电电压。另外,以下是假设电池BTn的电压高于过放电电压、且电池BTn-1的电压小于过放电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMGn-1的过放电检测电路Gn-1向第2NOR电路Hn-1输出高电平的过放电检测信号。然后,第2NOR电路Hn-1向第3反向器Un-1输出低电平的或非信号,第3反向器Un-1向第2输出晶体管Vn-1的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn-1截止。
通过第2电流源Xn将第4反向器Wn的输入端子下拉至低电平,从第4反向器Wn向第2NOR电路Hn输出高电平的输出信号。然后,第2NOR电路Hn向第3反向器Un输出低电平的或非信号,第3反向器Un向第2输出晶体管Vn的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn截止。
当如上所述地使得第2输出晶体管Vn截止时,第2晶体管13的栅极由于第2电阻元件23的作用而成为低电平,第2晶体管13截止,所以,禁止向负载放电。
并且,由于电池BTn的电压高于过放电电压,所以,过放电检测电路Gn输出低电平信号。因此,第1AND电路XFn被输入了来自第5反向器XEn的高电平信号和来自第4反向器Wn的高电平信号,所以,向第1OR电路XHn输出高电平信号,即过放电单元平衡信号。
在该情况下,如果电池BTn的电压小于单元平衡电压,则单元平衡电路Mn将不输出单元平衡信号,但是,由于接收到过放电单元平衡信号,因此第1OR电路XHn经由控制端子PGn将开关SWn接通,电池BTn经由开关SWn放电。当放电进行至电池BTn的电压达到过放电电压时,从过放电检测电路Gn输出高电平的过放电检测信号,其结果,第1OR电路XHn通过控制端子PGn将开关SWn断开,停止放电。
通过上述动作,电池BTn和电池BTn-1均为与过放电电压接近的电压。通过这样取得单元平衡,能够延长电池装置的工作时间。
【第9实施方式】
图10是第9实施方式的电池装置的电路结构图。在该图10中,对与图3相同的结构要素标注相同标号并省略说明。另外,为了与图3进行区分,设电池状态监视电路的标号为BMH1~BMHn。并且,这些电池状态监视电路BMH1~BMHn的电路结构相同,所以,以电池状态监视电路BMH1为代表进行说明。
如该图所示,在第9实施方式中采用了这样的结构:在第3实施方式的电池状态监视电路中添加过放电单元平衡电路XC1和第1OR电路XD1。过放电单元平衡电路XC1包括:接受来自过放电检测电路G1的过放电检测信号的第5反向器XA1;以及接受第5反向器XA1的输出和第3反向器J1的输出的第1AND电路XB1。并且,第1OR电路XD1接受过放电单元平衡电路XC1和单元平衡电路M1的输出,并经由控制端子PG1向开关SW1输出控制信号。其他的电池状态监视电路也是同样。
另外,通常状态时、单元平衡状态时、过充电状态时的动作与第3实施方式相同,过放电时的动作与第7实施方式相同,所以省略它们的说明。
根据第9实施方式,与第3实施方式同样,能够制作出低耐压的电池状态监视电路,所能使用的制造工艺的范围更大,并且与第7实施方式同样,由于是在过放电检测电压附近取得单元平衡,因此能够延长电池装置的工作时间。
【第10实施方式】
图11是第10实施方式的电池装置的电路结构图。在该图11中,对与图4相同的结构要素标注相同标号并省略说明。另外,为了与图4进行区分,设电池状态监视电路的标号为BMI1~BMIn。并且,这些电池状态监视电路BMI1~BMIn的电路结构相同,所以,以电池状态监视电路BMIn为代表进行说明。
如该图所示,在第10实施方式中采用这样的结构:在第4实施方式的电池状态监视电路中添加过放电单元平衡电路XGn和第1OR电路XHn。过放电单元平衡电路XGn包括:接受来自过放电检测电路Gn的过放电检测信号的第5反向器XEn;以及接受第5反向器XEn的输出和第4反向器Wn的输出的第1AND电路XFn。并且,第1OR电路XHn接受过放电单元平衡电路XGn和单元平衡电路Mn的输出,并经由控制端子PGn向开关SWn输出控制信号。其他的电池状态监视电路也是同样。
另外,通常状态时、单元平衡状态时、过充电状态时的动作与第4实施方式相同,过放电时的动作与第8实施方式相同,所以省略它们的说明。
根据第10实施方式,与第4实施方式同样,能够制作出低耐压的电池状态监视电路,所能使用的制造工艺的范围更大,并且与第8实施方式同样,由于是在过放电检测电压附近取得单元平衡,因此能够延长电池装置的工作时间。
【第11实施方式】
图12是第11实施方式的电池装置的电路结构图。在该图12中,对与图5相同的结构要素标注相同标号并省略说明。另外,为了与图5进行区分,设电池状态监视电路的标号为BMJ1~BMJn。并且,这些电池状态监视电路BMJ1~BMJn的电路结构相同,所以,以电池状态监视电路BMJ1为代表进行说明。
如该图所示,在第11实施方式中采用这样的结构:在第5实施方式的电池状态监视电路中添加过放电单元平衡电路XC1和第1OR电路XD1。过放电单元平衡电路XC1包括:接受来自过放电检测电路G1的过放电检测信号的第5反向器XA1;以及接受第5反向器XA1的输出和第3反向器J1的输出的第1AND电路XB1。并且,第1OR电路XD1接受过放电单元平衡电路XC1和单元平衡电路M1的输出,并经由控制端子PG1向开关SW1输出控制信号。其他的电池状态监视电路也是同样。
另外,通常状态时、单元平衡状态时、过充电状态时的动作与第5实施方式相同,过放电时的动作与第7实施方式相同,所以省略它们的说明。
根据第11实施方式,与第5实施方式同样,只需以不经过电阻元件的方式将上级侧与下级侧的电池状态监视电路连接,即可缩短制造工序,并且,与第7实施方式同样,由于是在过放电检测电压附近取得单元平衡,因此能够延长电池装置的工作时间。
【第12实施方式】
图13是第12实施方式的电池装置的电路结构图。在该图13中,对与图6相同的结构要素标注相同标号并省略说明。另外,为了与图6进行区分,设电池状态监视电路的标号为BMK1~BMKn。并且,这些电池状态监视电路BMK1~BMKn的电路结构相同,所以,以电池状态监视电路BMKn为代表进行说明。
如该图所示,在第12实施方式中采用这样的结构:在第6实施方式的电池状态监视电路中添加过放电单元平衡电路XGn和第1OR电路XHn。过放电单元平衡电路XGn包括:接受来自过放电检测电路Gn的过放电检测信号的第5反向器XEn;以及接受第5反向器XEn的输出和第4反向器Wn的输出的第1AND电路XFn。并且,第1OR电路XHn接受过放电单元平衡电路XGn和单元平衡电路Mn的输出,并经由控制端子PGn向开关SWn输出控制信号。其他的电池状态监视电路也是同样。
另外,通常状态时、单元平衡状态时、过充电状态时的动作与第6实施方式相同,过放电时的动作与第8实施方式相同,所以省略它们的说明。
根据第12实施方式,与第6实施方式同样,只要以不经过电阻元件的方式将上级侧与下级侧的电池状态监视电路连接,即可缩短制造工序,并且,与第8实施方式同样,由于是在过放电检测电压附近取得单元平衡,因此能够延长电池装置的工作时间。
【第13实施方式】
图14是第13实施方式的电池装置的电路结构图。作为电池状态监视电路,与第7实施方式相同,使用BMF1~BMFn。与图8的最大的不同之处在于,使用Nch型晶体管来进行充放电控制,而不使用Pch型晶体管。在图14中,对与图8相同的结构要素标注相同标号并省略说明。
第1pnp型双极晶体管44的基极端子与电池状态监视电路BMF1的第1发送端子PC1连接,发射极端子与第1外部端子30连接,集电极端子与第1晶体管(充电用n沟道型晶体管)14的栅极端子连接。第3电阻元件34连接在第1pnp型双极晶体管44的基极端子与第1外部端子30之间。
第2pnp型双极晶体管45的基极端子与电池状态监视电路BMF1的第2发送端子PD1连接,发射极端子与第1外部端子30连接,集电极端子与第2晶体管(放电用n沟道型晶体管)15的栅极端子连接。第4电阻元件35连接在第2pnp型双极晶体管45的基极端子与第1外部端子30之间。
第1晶体管14的源极端子与第2外部端子31连接,漏极端子与第2晶体管15的漏极端子连接。第2晶体管15的源极端子与最下级的电池BTn的负极端子连接。第1电阻元件24连接在第1晶体管14的栅极端子与第2外部端子31之间,第2电阻元件25连接在第2晶体管15的栅极端子与最下级的电池BTn的负极端子之间。
第13实施方式的电池装置采用图14所示的电路结构,动作如下。
在电池BT1~BTn的电压均处于小于过充电电压且大于或等于过放电电压的范围内、即通常状态时,电池状态监视电路BMF1的第1发送端子PC1和第2发送端子PD1为低电平。因此,向第1pnp型双极晶体管44和第2pnp型双极晶体管45的基极端子供给基极电流,并流过集电极电流。由于集电极电流分别流过第1电阻元件24和第2电阻元件25,因此第1晶体管14和第2晶体管15的栅极-源极间电压提高,第1晶体管14和第2晶体管15导通。
此时,在第1晶体管14和第2晶体管15的栅极-源极端子之间施加了(BT1+BT2+...+BTn)的电压。因此,能够使第1晶体管14和第2晶体管15充分导通。
在图8所示的第7实施方式中,当处于通常状态时,在第1晶体管10和第2晶体管11的栅极-源极端子之间,仅被施加电池BT1的电压。因此,在电池BT1的电压降低的情况下,即使其他电池具有充分的电压,第1晶体管10和第2晶体管11也可能无法充分接通。根据本实施方式的电池装置,能够解决上述课题。
以上,说明了与第7实施方式相同地使用BMF1~BMFn的电路结构,但是,显而易见,在与第1、第3、第5、第9、第11实施方式相同地使用了BM1~BMn、BMB1~BMBn、BMD1~BMDn、BMH1~BMHn或BMJ1~BMJn的情况下,也能够利用同样的电路结构。另外,显而易见,在使用BMB1~BMBn或BMH1~BMHn来构成电路的情况下,在各电池状态监视电路的发送端子与接收端子之间要连接电阻元件。
【第14实施方式】
图15是第14实施方式的电池装置的电路结构图。作为电池状态监视电路,与第8实施方式相同,使用BMG1~BMGn。与图9的最大的不同之处在于,使用Pch型晶体管来进行充放电控制,而不使用Nch型晶体管。在图15中,对与图9相同的结构要素标注相同标号并省略说明。
第1npn型双极晶体管46的基极端子与电池状态监视电路BMGn的第1发送端子PCn连接,发射极端子与第2外部端子31连接,集电极端子与第1晶体管(充电用p沟道型晶体管)16的栅极端子连接。第3电阻元件36连接在第1npn型双极晶体管46的基极端子与第2外部端子31之间。
第2npn型双极晶体管47的基极端子与电池状态监视电路BMGn的第2发送端子PDn连接,发射极端子与第2外部端子31连接,集电极端子与第2晶体管(放电用p沟道型晶体管)17的栅极端子连接。第4电阻元件37连接在第2npn型双极晶体管47的基极端子与第2外部端子31之间。
第1晶体管16的源极端子与第1外部端子30连接,漏极端子与第2晶体管17的漏极端子连接。第2晶体管17的源极端子与最上级的电池BT1的正极端子连接。第1电阻元件26连接在第1晶体管16的栅极端子与第1外部端子30之间,第2电阻元件27连接在第2晶体管17的栅极端子与最上级的电池BT1的正极端子之间。
第14实施方式的电池装置采用图15所示的电路结构,动作如下。
在电池BT1~BTn的电压均小于过充电电压且大于或等于过放电电压的范围内、即通常状态时,电池状态监视电路BMG1的第1发送端子PC1和第2发送端子PD1为低电平。因此,向第1npn型双极晶体管46和第2npn型双极晶体管47的基极端子供给基极电流,并流过集电极电流。集电极电流分别流过第1电阻元件26和第2电阻元件27,由此,第1晶体管16和第2晶体管17的栅极-源极间电压升高,第1晶体管16和第2晶体管17导通。
此时,在第1晶体管16和第2晶体管17的栅极-源极端子之间被施加了(BT1+BT2+...+BTn)的电压。因此,能够使第1晶体管16和第2晶体管17充分导通。
在图9所示的第8实施方式中,当处于通常状态时,在第1晶体管12和第2晶体管13的栅极-源极端子之间,仅被施加电池BTn的电压。因此,在电池BTn的电压降低的情况下,即使其他电池具有充分的电压,第1晶体管12和第2晶体管13也可能无法充分导通。根据本实施方式的电池装置,能够解决上述课题。
以上,说明了与第8实施方式相同地使用BMG1~BMGn的电路结构,但是,显而易见,在与第2、第4、第6、第10、第12实施方式相同地使用BMA1~BMAn、BMC1~BMCn、BME1~BMEn、BMI1~BMIn或BMK1~BMKn的情况下,也能够利用同样的电路结构。另外,显而易见,在使用BMC1~BMCn或BMI1~BMIn来构成电路的情况下,在各电池状态监视电路的发送端子与接收端子之间要连接电阻元件。
【第15实施方式】
图16是第15实施方式的电池装置的电路结构图。作为电池状态监视电路,与第13实施方式相同,使用BMF1~BMFn。在图16中,对与图14相同的结构要素标注相同标号并省略说明。
电池状态监视电路BMFn的第2接收端子PFn与第3npn型双极晶体管51的集电极端子连接。第3npn型双极晶体管51的基极端子与第3pnp型双极晶体管52的集电极端子和第5电阻元件61的一端连接。第5电阻元件61的另一端与第3npn型双极晶体管51的发射极端子和最下级的电池BTn的负极端子连接。第3pnp型双极晶体管52的基极端子与第6电阻元件62的一端和第2外部端子31连接。第6电阻元件62的另一端与第3pnp型双极晶体管52的发射极端子和最上级的电池BT1的正极端子连接。其他的连接关系与第13实施方式相同。
接着,对如上结构的第15实施方式的电池装置的通常状态时的情况进行说明,即:电池BT1~BTn的电压均处于小于过充电电压且大于或等于过放电电压的范围内。在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接着充电器的情况下,在第3pnp型双极晶体管52中流过基极电流。然后,从第3pnp型双极晶体管52的集电极端子供给第3npn型双极晶体管51的基极电流,由此,最下级的电池状态监视电路BMFn的第2接收端子PFn为低电平。并且,电池状态监视电路BMFn的第1接收端子PEn与电池BTn的负极端子连接,始终为低电平,所以,电池状态监视电路BMFn的第1输出晶体管Cn和第2输出晶体管In导通。如上所述,将该状态通行至上级,最终,最上级的电池状态监视电路BMF1的第1输出晶体管C1和第2输出晶体管I1也都导通,向第1pnp型双极晶体管44和第2pnp型双极晶体管45供给基极电流。第1pnp型双极晶体管44的集电极电流流过第1电阻24,产生第1晶体管14的栅极-源极间电压,使第1晶体管14导通。同样,第2pnp型双极晶体管45的集电极电流使第2晶体管15导通,所以,电池装置处于能够进行充电和放电的状态。由于第1晶体管14和第2晶体管15均导通,所以,第2外部端子31与最下级的电池BTn的负极端子为同电位,该状态即使在卸下充电器的情况下也能够得到保持,所以保持通常状态。
接着,对电池装置的过放电时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载来使电池BT1~BTn进行放电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压小于过放电电压。另外,以下是假设电池BT1的电压高于过放电电压、且电池BT2的电压小于过放电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMF2的过放电检测电路G2向第2NOR电路H2输出高电平的过放电检测信号。此时,从第3反向器J2输出低电平的输出信号,所以,第2NOR电路H2向第2输出晶体管I2的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I2截止。
因此,通过第2电流源L1将第4反向器K1的输入端子上拉至高电平,从第3反向器J1向第2NOR电路H1输出高电平的输出信号。另一方面,过放电检测电路G1向第2NOR电路H1输出低电平的过放电检测信号,所以,第2 NOR电路H1向第2输出晶体管I1的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管I1截止。
当如上所述地使得第2输出晶体管I1截止时,第2pnp型双极晶体管45的基极电流被切断,因此,流过第2电阻元件25的第2pnp型双极晶体管45的集电极电流也被切断。由此,第2晶体管15的栅极-源极间电压消失,电池装置禁止放电。
此时,第5反向器XA1接受从过放电检测电路G1输出的低电平的过放电检测信号,向第1AND电路XB1输出高电平信号。由于来自第3反向器J1的高电平的输出信号也被输出到第1AND电路XB1,所以,第1AND电路XB1向第1OR电路XD1输出过放电单元平衡信号。
在该情况下,电池BT1的电压小于单元平衡电压,所以,单元平衡电路M1不输出单元平衡信号,但是,由于接收到过放电单元平衡信号,因此第1OR电路XD1经由控制端子PG1将开关SW1接通,电池BT1经由开关SW1放电。
由于电池装置的放电被禁止,因此第2外部端子31的电位被负载上拉,一致上升至第1外部端子30的电位。由此,第3pnp型双极晶体管52的基极电流被切断,因此,第3pnp型双极晶体管52的集电极电流也被切断。接着,第3npn型双极晶体管51的基极电流也被切断,所以,通过第2电流源Ln将最下级的电池状态监视电路BMFn的第2接收端子PFn上拉至高电平。
通过该动作,在电池状态监视电路BMFn中重复进行与电池状态监视电路BMF1的过放电单元平衡动作相同的动作。即,第5反向器XAn接收到从过放电检测电路Gn输出的低电平的过放电检测信号,向第1AND电路XBn输出高电平信号。由于来自第3反向器Jn的高电平的输出信号也被输出到第1AND电路XBn,所以,第1AND电路XBn向第1OR电路XDn输出过放电单元平衡信号。如果电池BTn的电压小于单元平衡电压,则单元平衡电路Mn将不输出单元平衡信号,但是,由于接收到过放电单元平衡信号,因此第1OR电路XDn通过控制端子PGn将开关SWn接通,电池BTn经由开关SWn放电。
显然,第3反向器Jn的高电平输出信号也被输出到第2NOR电路Hn,第2NOR电路Hn向第2输出晶体管In的栅极端子输出低电平的或非信号。由此,第2输出晶体管In截止。因此,在电池状态监视电路BMFn-1中,也完全相同地重复进行该过放电单元平衡动作。该该重复动作一直重复进行到位于检测出电池BT2的过放电的电池状态监视电路BMF2的下一级的电池状态监视电路BMF3。
通过上述动作,实际检测出过放电的BT2以外的所有电池均经由开关SW进行放电。如上所述,对于由该过放电单元平衡所引起的经由开关SW的放电而言,该放电一直进行到电池电压达到过放电电压而停止。因此,对于电池装置而言,在过放电检测所引起的放电之后,当经过了足够时间时,所有电池均达到过放电电压,取得单元平衡。
在第7、第13实施方式中,仅位于检测出过放电的电池状态监视电路的上级的电池状态监视电路能够取得过放电单元平衡,与此相对,在第15实施方式中,所有电池状态监视电路均能取得过放电单元平衡。
当单元平衡动作进行到所有电池均达到过放电电压之后,如果在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接充电器,则在第3pnp型双极晶体管52中流过基极电流,然后,从第3pnp型双极晶体管52的集电极端子供给第3npn型双极晶体管51的基极电流,由此,最下级的电池状态监视电路BMFn的第2接收端子PFn为低电平。然后,当充电进行到所有电池电压均恢复到过放电电压以上时,电池装置能够再次放电。
以上,说明了与第7实施方式相同地使用BMF1~BMFn的电路结构,但是,显而易见,在与第9、第11实施方式相同地使用BMH1~BMHn或BMJ1~BMJn的情况下,也能够利用同样的电路结构。另外,显而易见,在使用BMH1~BMHn构成电路的情况下,在各电池状态监视电路的发送端子与接收端子之间要连接电阻元件。
【第16实施方式】
图17是第16实施方式的电池装置的电路结构图。作为电池状态监视电路,与第14实施方式相同,使用BMG1~BMGn。在图17中,对与图15相同的结构要素标注相同标号并省略说明。
电池状态监视电路BMG1的第2接收端子PF1与第3pnp型双极晶体管53的集电极端子连接。第3pnp型双极晶体管53的基极端子与第3npn型双极晶体管54的集电极端子和第5电阻元件63的一端连接。第5电阻元件63的另一端与第3pnp型双极晶体管53的发射极端子和最上级的电池BT1的正极端子连接。第3npn型双极晶体管54的基极端子与第6电阻元件64的一端和第1外部端子30连接。第6电阻元件64的另一端与第3npn型双极晶体管54的发射极端子和最下级的电池BTn的负极端子连接。其他的连接关系与第15实施方式相同。
接着,说明如上结构的第16实施方式的电池装置的通常状态时的情况,即:电池BT1~BTn的电压均处于小于过充电电压且大于或等于过放电电压的范围内。在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接着充电器的情况下,在第3npn型双极晶体管54中流过基极电流。而且,从第3npn型双极晶体管54的集电极端子供给第3pnp型双极晶体管53的基极电流,由此,最上级的电池状态监视电路BMG1的第2接收端子PF1为高电平。并且,电池状态监视电路BMG1的第1接收端子PE1与电池BT1的正极端子连接,始终为高电平,所以,电池状态监视电路BMG1的第1输出晶体管R1和第2输出晶体管V1导通。如上所述,该状态向被通信至下级,最终,最下级的电池状态监视电路BMGn的第1输出晶体管Rn和第2输出晶体管Vn也都导通,向第1npn型双极晶体管46和第2双极晶体管47供给基极电流。第1npn型双极晶体管46的集电极电流流过第1电阻26,产生第1晶体管16的栅极-源极间电压,第1晶体管导通。同样,第2npn型双极晶体管47的集电极电流使第2晶体管17导通,所以,电池装置处于能够进行充电和放电的状态。由于第1晶体管16和第2晶体管17均导通,所以,第1外部端子30与最上级的电池BT1的正极端子为同电位,该状态即使在卸下充电器的情况也能够得到保持,所以保持通常状态。
接着,对电池装置的过放电时的情况进行说明,即:在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接负载来使电池BT1~BTn进行放电,这些电池BT1~BTn中的至少一个电池的电压小于过放电电压。另外,以下是假设电池BTn的电压高于过放电电压、且电池BTn-1的电压小于过放电电压来进行说明。
在该情况下,电池状态监视电路BMGn-1的过放电检测电路Gn-1向第2NOR电路Hn-1输出高电平的过放电检测信号。此时,从第4反向器Wn-1输出低电平的输出信号,所以,第2NOR电路Hn-1向第3反向器Un-1输出低电平的或非信号,第3反向器Un-1向第2输出晶体管Vn-1的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn-1截止。
因此,通过第2电流源Xn将第4反向器Wn的输入端子下拉至低电平,从第4反向器Wn向第2NOR电路Hn输出高电平的输出信号。另一方面,过放电检测电路Gn向第2NOR电路Hn输出低电平的过放电检测信号,所以,第2NOR电路Hn向第3反向器Un输出低电平的或非信号,第3反向器Un向第2输出晶体管Vn的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管Vn截止。
当如上所述地使得第2输出晶体管Vn截止时,第2npn型双极晶体管47的基极电流被切断,因此,流过第2电阻元件27的第2npn型双极晶体管47的集电极电流也被切断。由此,第2晶体管17的栅极-源极间电压消失,电池装置禁止放电。
此时,第5反向器XEn接收到从过放电检测电路Gn输出的低电平的过放电检测信号,向第1AND电路XFn输出高电平信号。来自第4反向器Wn的高电平的输出信号也被输出到第1AND电路XFn,所以,第1AND电路XFn向第1OR电路XHn输出过放电单元平衡信号。
在该情况下,如果电池BTn的电压小于单元平衡电压,则单元平衡电路Mn将不输出单元平衡信号,但是,由于接收到过放电单元平衡信号,因此第1OR电路XHn通过控制端子PGn将开关SWn接通,电池BTn经由开关SWn放电。
由于电池装置的放电被禁止,因此第1外部端子30的电位被负载下拉,并下降至第2外部端子31的电位。由此,第3npn型双极晶体管54的基极电流被切断,因此,第3npn型双极晶体管54的集电极电流也被切断。接着,第3pnp型双极晶体管53的基极电流也被切断,所以,通过第2电流源X1将最上级的电池状态监视电路BMG1的第2接收端子PF1下拉至低电平。
通过该动作,在电池状态监视电路BMG1中重复进行与电池状态监视电路BMGn的过放电单元平衡动作相同的动作。即,第5反向器XE1接收到从过放电检测电路G1输出的低电平的过放电检测信号,向第1AND电路XF1输出高电平信号。
由于来自第4反向器W1的高电平的输出信号也被输出到第1AND电路XF1,所以,第1AND电路XF1向第1OR电路XH1输出过放电单元平衡信号。如果电池BT1的电压小于单元平衡电压,则单元平衡电路M1将不输出单元平衡信号,但是,由于接收到过放电单元平衡信号,因此第1OR电路XH1通过控制端子PG1将开关SW1接通,电池BT1经由开关SW1放电。
显然,第4反向器W1的高电平输出信号也被输出到第2NOR电路H1,第2NOR电路H1向第3反向器U1输出低电平的或非信号,第3反向器U1向第2输出晶体管V1的栅极端子输出高电平的逻辑非信号。由此,第2输出晶体管V1截止。因此,在电池状态监视电路BMG2中,也完全相同地重复进行该过放电单元平衡动作。该重复动作一直重复进行到位于检测出电池BTn-1的过放电的电池状态监视电路BMGn-1的上一级的电池状态监视电路BMGn-2。
通过上述动作,实际检测出过放电的BTn-1以外的所有电池均经由开关SW进行放电。如上所述,对于由该过放电单元平衡所引起的经由开关SW的放电而言,该放电一直进行到电池电压达到过放电电压而停止。因此,对于电池装置而言,在过放电检测所引起的放电之后,当经过了足够时间时,所有电池均达到过放电电压,取得单元平衡。
在第8、第14实施方式中,仅位于检测出过放电的电池状态监视电路的下级的电池状态监视电路能够取得过放电单元平衡,与此相对,在第16实施方式中,所有电池状态监视电路均能够取得过放电单元平衡。
当单元平衡动作进行到所有电池均达到过放电电压后,如果在第1外部端子30与第2外部端子31之间连接充电器,则在第3npn型双极晶体管54中流过基极电流,而且,从第3npn型双极晶体管54的集电极端子供给第3pnp型双极晶体管53的基极电流,由此,最上级的电池状态监视电路BMG1的第2接收端子PF1为高电平。然后,当充电进行到所有电池电压均恢复到过放电电压以上时,电池装置能够再次放电。
以上,说明了与第8实施方式相同地使用BMG1~BMGn的电路结构,但是,显而易见,在与第10、第12实施方式相同地使用BMI1~BMIn或BMK1~BMKn的情况下,也能够利用同样的电路结构。另外,显而易见,在使用BMI1~BMIn来构成电路的情况下,在各电池状态监视电路的发送端子与接收端子之间要连接电阻元件。
【产业上的可利用性】
能够用于使用锂离子电池等可充电电池的、在特别高的电压下工作的电子设备的电源电路,因此能够应用于电动工具等。