CN101692582A - 充放电控制电路及电池装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供更能防止电池的充电不足的充放电控制电路及电池装置。即使因大量生产充放电控制电路(10)时的制造容差而某一充放电控制电路的过充电检测电压低于电量平衡(电量平衡)时期检测电压，电量平衡时期的检测也先于各电池的充电停止而进行。即，在电量平衡控制之后，使各电池停止充电。因而，更能防止各电池的充电不足。

Description

充放电控制电路及电池装置

技术领域

本发明涉及控制电池的充放电的充放电控制电路及电池装置。

背景技术

现在，各式各样的便携式电子设备得到普及。

便携式电子设备具备向便携式电子设备供给电源电压的电池装置，电池装置具备电池及控制电池的充放电的充放电控制电路。

在充放电控制电路中，若电池被充电，电池的电池电压变高，且电池电压高于过充电检测电压，则检测出电池的过充电状态。然后，进行停止充电的控制。若电池被充电，电池的电池电压变高，且电池电压高于电量平衡(cell balance)时期检测电压，则检测出电池的电量平衡时期。然后，进行电量平衡控制。这样，就缓冲充电时一个电池的电池电压变高而成为过充电状态使其它的电池充电不足的情形(例如，参照专利文献1：日本特开2004-088878号公报)。

但是，由于大量生产充放电控制电路时的制造容差，会有某一充放电控制电路的过充电检测电压低于电量平衡时期检测电压的情形。这样，各电池就会先于电量平衡时期的检测而停止充电。即，各电池会在各电池的电池电压分别不同的状态下停止充电。

因而，要求确实进行电量平衡控制，并更能防止各电池的充电不足的充放电控制电路及电池装置。

发明内容

本发明鉴于上述课题构思而成，提供更能防止电池的充电不足的充放电控制电路及电池装置。

为了解决上述课题，本发明提供一种用于控制电池的充放电的充放电控制电路，其特征在于包括：过充电检测电路，用于检测所述电池的过充电状态；电量平衡时期检测电路，用于检测电量平衡时期，在该电量平衡时期中进行用于控制所述电池的充电速度变缓的电量平衡控制；以及控制电路，当检测出所述电量平衡时期时，若检测出所述电池的过充电状态，控制设于所述电池的充电路径上的充电停止用开关截止，以使所述电池停止充电。

此外，为了解决上述课题，本发明提供一种电池装置，具备多个电池，以及分别控制多个所述电池的充放电的多个充放电控制电路，其特征在于：包括多个所述充放电控制电路，该充放电控制电路包括：过充电检测电路，用于检测所述电池的过充电状态；电量平衡时期检测电路，通过导通电量平衡控制用开关使所述电池放电，来检测出进行用于控制所述电池的充电速度变缓的电量平衡控制的电量平衡时期；以及控制电路，当检测出所述电量平衡时期时，若检测出所述电池的过充电状态，则控制所述充电停止用开关截止，以通过截止充电停止用开关使所述电池停止充电，所述电池装置还具备：多个所述电池；与所述电池并联连接的多个所述电量平衡控制用开关；以及设置在所述电池的充电路径上的所述充电停止用开关。

(发明效果)

在本发明中，即使因大量生产充放电控制电路时的制造容差而某一充放电控制电路的过充电检测电压低于电量平衡时期检测电压，电量平衡时期的检测也先于各电池的充电停止而进行。即，在电量平衡控制之后，使各电池停止充电。因而，更能防止各电池的充电不足。

附图说明

图1是表示电池装置的方框图。

图2是表示充放电控制电路的方框图。

图3是表示各电池的电压对时间的时序图。

图4是表示各电池的电压对时间的时序图。

(符号说明)

10......放电控制电路；101......过充电检测比较器；102......电量平衡时期检测比较器；103......过放电检测比较器；104......AND电路；105～106......OR电路；107......逻辑电路；DO、CO、C电量平衡；CDO、CCO、CT......控制端子；VDD......电源端子；VSS......接地端子；101a～103a......分压电路；101b～103b......基准电压电路。

具体实施方式

以下，参照附图，就本发明的实施方式进行说明。

首先，就电池装置的结构进行说明。图1是表示电池装置的方框图。

电池装置具备充放电控制电路10、NMOS晶体管(电量平衡(电量平衡)控制用开关)11、电阻12以及电池13。电池装置具备充放电控制电路20、NMOS晶体管(电量平衡控制用开关)21、电阻22以及电池23。电池装置具备充放电控制电路30、NMOS晶体管(电量平衡控制用开关)31、电阻32、电池33以及电容34。电池装置具备PNP双极性晶体管40、PNP双极性晶体管50、NMOS晶体管(充电停止用开关)60、NMOS晶体管(放电停止用开关)70、电阻80以及电阻90。此外，电池装置具备端子EB+及端子EB-。

NMOS晶体管60及NMOS晶体管70在电池13的负极端子和端子EB-之间依次设置。即，NMOS晶体管60及NMOS晶体管70设置在电池33和电池23和电池13的充放电路径上。电池33和电池23和电池13依次设置在端子EB+和端子EB-之间。在充电时，充电器(未图示)连接在端子EB+和端子EB-之间。在放电时，负载(未图示)连接在端子EB+和端子EB-之间。

充放电控制电路10的电源端子VDD与电池13的正极端子连接，接地端子VSS与电池13的负极端子连接，控制端子C电量平衡与NMOS晶体管11的栅极连接，控制端子CO与充放电控制电路20的控制端子CCO连接，控制端子DO与充放电控制电路20的控制端子CDO连接。此外，充放电控制电路10的控制端子CCO及控制端子CDO设置在电池13的负极端子上。充放电控制电路20的电源端子VDD与电池23的正极端子连接，接地端子VSS与电池23的负极端子连接，控制端子C电量平衡与NMOS晶体管21的栅极连接，控制端子CO与充放电控制电路30的控制端子CCO连接，控制端子DO与充放电控制电路30的控制端子CDO连接。充放电控制电路30的电源端子VDD与电池33的正极端子连接，接地端子VSS与电池33的负极端子连接，控制端子C电量平衡与NMOS晶体管31的栅极连接，控制端子CO设置在PNP双极性晶体管40的基极上，控制端子DO设置在PNP双极性晶体管50的基极上。此外，充放电控制电路30的控制端子CT经由电容34连接至电池33的负极端子。

NMOS晶体管11的源极与电池13的负极端子连接，漏极经由电阻12连接至电池13的正极端子。即，NMOS晶体管11与电池13并联连接。NMOS晶体管21的源极与电池23的负极端子连接，漏极经由电阻22连接至电池23的正极端子。即，NMOS晶体管21与电池23并联连接。NMOS晶体管31的源极与电池33的负极端子连接，漏极经由电阻32连接至电池33的正极端子。即，NMOS晶体管31与电池33并联连接。

PNP双极性晶体管40的发射极与端子EB+连接，集电极与NMOS晶体管60的栅极连接，而且集电极经由电阻80连接至端子EB-。PNP双极性晶体管50的发射极与端子EB+连接，集电极与NMOS晶体管70的栅极连接，而且集电极经由电阻90连接至电池13的负极端子。

接着，就充放电控制电路10的结构进行说明。图2是表示充放电控制电路的方框图。

充放电控制电路10具备分压电路101a～103a、基准电压电路101b～103b、过充电检测比较器101、电量平衡时期检测比较器102、过放电检测比较器103、AND电路104、OR电路105～106以及逻辑电路107。此外，充放电控制电路10具备控制端子DO、控制端子CO、控制端子C电量平衡、控制端子CDO、控制端子CCO、控制端子CT、电源端子VDD以及接地端子VSS。

在此，分压电路101a和基准电压电路101b和过充电检测比较器101构成过充电检测电路。分压电路102a和基准电压电路102b和电量平衡时期检测比较器102构成电量平衡时期检测电路。分压电路103a和基准电压电路103b和过放电检测比较器103构成过放电检测电路。AND电路104和OR电路105～106和逻辑电路107构成控制电路。

过充电检测电路检测电池13的过充电状态。电量平衡时期检测电路通过导通NMOS晶体管11使电池13放电来检测出进行用于控制电池13的充电速度变缓的电量平衡控制的电量平衡时期。过放电检测电路检测电池13的过放电状态。控制电路在检测出电量平衡时期时，若检测出电池13的过充电状态，则控制NMOS晶体管60截止，以通过截止NMOS晶体管60使电池13停止充电。

分压电路101a～103a设于电源端子VDD与接地端子VSS之间。基准电压电路101b设于过充电检测比较器101的反相输入端子和接地端子VSS之间。基准电压电路102b设于电量平衡时期检测比较器102的反相输入端子和接地端子VSS之间。基准电压电路103b设于过放电检测比较器103的非反相输入端子和接地端子VSS之间。过充电检测比较器101的非反相输入端子与分压电路101a的输出端子连接，输出端子与AND电路104的第一输入端子连接。电量平衡时期检测比较器102的非反相输入端子与分压电路102a的输出端子连接，输出端子与AND电路104的第二输入端子及逻辑电路107的第二输入端子连接。过放电检测比较器103的反相输入端子与分压电路103a的输出端子连接，输出端子与OR电路106的第一输入端子连接。AND电路104的输出端子与OR电路105的第一输入端子连接。OR电路105的第二输入端子与控制端子CCO连接，输出端子与逻辑电路107的第一输入端子连接。OR电路106的第二输入端子与控制端子CDO连接，输出端子与逻辑电路107的第三输入端子连接。逻辑电路107的第四输入端子与控制端子CT连接，第一输出端子与控制端子CO连接，第二输出端子与控制端子C电量平衡连接，第三输出端子与控制端子DO连接。

接着，就电池装置的动作进行说明。

进行电量平衡控制而电池13成为过充电状态，且经过延迟时间ΔTC时，充放电控制电路10的控制端子CO的电压成为高电平。这样，充放电控制电路20的控制端子CO的电压也成为高电平，充放电控制电路30的控制端子CO的电压也成为高电平。这样，PNP双极性晶体管40截止，NMOS晶体管60的栅极电压Vg60因电阻80而下拉，成为低电平，NMOS晶体管60截止。因此，因NMOS晶体管60的寄生二极管而有放电电流流过，但是没有充电电流的流动。即，进行了充电停止的控制。

若电池13成为电量平衡时期，则充放电控制电路10的控制端子C电量平衡的电压成为高电平。这样，NMOS晶体管11导通。因而，电池13经由电阻12及NMOS晶体管11放电。即，进行了电量平衡控制。这样，就缓和充电时电池13的电池电压V13变高而成为过充电状态使其它电池充电不足的情形。

电池13成为过放电状态，且经过延迟时间时，充放电控制电路10的控制端子DO的电压成为高电平。这样，充放电控制电路20的控制端子DO的电压也成为高电平，充放电控制电路30的控制端子DO的电压也成为高电平。这样，PNP双极性晶体管50就截止，NMOS晶体管70的栅极电压因电阻90而下拉，成为低电平，NMOS晶体管70截止。因而，因NMOS晶体管70的寄生二极管而有充电电流流过，但没有放电电流的流动。即，进行了放电停止的控制。

接着，对充放电控制电路10的动作进行说明。

电池13被充电，电源端子VDD的电压变高。分压电路101a的输出电压也随之变高，若比基准电压电路101b的基准电压高(电池电压V13高于过充电检测电压)，则过充电检测比较器101的输出电压成为高电平，检测出电池13的过充电状态。这时，电量平衡时期检测比较器102的输出电压为高电平，仅在进行电量平衡控制的场合，AND电路104的输出电压成为高电平，OR电路105的输出电压也成为高电平。即，仅在进行电量平衡控制的场合，控制端子CO的电压成为高电平。

此外，若控制端子CCO的输出电压成为高电平，则在其它电池上检测出电池的过充电状态。这时，电量平衡时期检测比较器102的输出电压为高电平，仅在进行电量平衡控制的场合，AND电路104的输出电压成为高电平，OR电路105的输出电压也成为高电平。

在充放电控制电路30的场合，若经过电容34及逻辑电路107的延迟时间ΔTC，则控制端子CO的电压成为高电平。

在此，就电量平衡时期检测电压低于过充电检测电压时的电量平衡时期检测动作进行说明。

电池13被充电，电源端子VDD的电压变高。分压电路102a的输出电压也随之变高，若比基准电压电路102b的基准电压高(电池电压V13高于电量平衡时期检测电压)，则电量平衡时期检测比较器102的输出电压成为高电平，检测出电池13的电量平衡时期。通过逻辑电路107，控制端子C电量平衡的电压也成为高电平。

此外，电池13放电，电源端子VDD的电压变低。分压电路103a的输出电压随之变低，若比基准电压电路103b的基准电压低(电池电压V13低于过放电检测电压)，则过放电检测比较器103的输出电压成为高电平，检测出电池13的过放电状态。这样，OR电路106的输出电压成为高电平，控制端子DO的电压也成为高电平。

此外，若控制端子CDO的输出电压成为高电平，则在其它电池上检测出电池的过放电状态。这样，OR电路106的输出电压就成为高电平，控制端子DO的电压也成为高电平。在充放电控制电路30的场合，若经过电容34及逻辑电路107的延迟时间，则控制端子DO的电压也成为高电平。

接着，就电池13和电池23和电池33的过充电检测电压相等，且电池13和电池23和电池33的电量平衡时期检测电压相等，且前者的电压高于后者的电压时的电池装置的动作进行说明。图3是表示各电池的电压对时间的时序图。

在时间T0中，充电器(未图示)连接在端子EB+和端子EB-之间，充电器开始对电池13和电池23和电池33的充电。因而，电池电压V13和电池电压V23和电池电压V33变高。

在时间T1中，电池电压V23成为电池23的电量平衡时期检测电压以上，电压V电量平衡20成为高电平，NMOS晶体管21导通，电池23经由电阻22及NMOS晶体管21放电。即，电池23的充电速度变缓。

在时间T2中，与上述同样地，电池13的充电速度变缓。

在时间T3中，与上述同样地，电池33的充电速度变缓。

在时间T4中，电池电压V23成为电池23的过充电检测电压以上。

在时间T5中，延迟时间ΔTC从时间T4经过时间T5。充放电控制电路20的控制端子CO的电压成为高电平，充放电控制电路30的控制端子CO的电压也成为高电平。这样，PNP双极性晶体管40截止，NMOS晶体管60的栅极电压Vg60成为低电平，NMOS晶体管60截止。因而，电池13经由电阻12及NMOS晶体管11放电，电池23经由电阻22及NMOS晶体管21放电，电池33经由电阻32及NMOS晶体管31放电，因NMOS晶体管60的寄生二极管而有放电电流流过，但没有充电电流的流动，因此电池电压V13和电池电压V23和电池电压V33变低。

在时间T6中，电池电压V33小于电池33的电量平衡时期检测解除电压，电压V电量平衡30成为低电平，NMOS晶体管31截止，电池33不会经由电阻32及NMOS晶体管31放电。因而，电池电压V33恒定为电池33的电量平衡时期检测解除电压。

在时间T7中，与上述同样地，电池电压V13恒定为电池13的电量平衡时期检测解除电压。

在时间T8中，与上述同样地，电池电压V23恒定为电池23的电量平衡时期检测解除电压。

接着，就电池13和电池33的过充电检测电压与电池23的电量平衡时期检测电压相等，且电池13和电池33的电量平衡时期检测电压与电池23的过充电检测电压相等，且前者的电压高于后者的电压时的电池装置的动作进行说明。图4是表示各电池的电压对时间的时序图。

在时间T0中，充电器(未图示)连接在端子EB+和端子EB-之间，充电器开始对电池13和电池23和电池33的充电。因而，电池电压V13和电池电压V23和电池电压V33变高。

在时间T1中，电池电压V23成为电池23的过充电检测电压以上。但是，不进行电量平衡控制，因此不进行使充电停止的控制。

在时间T2中，电池电压V13成为电池13的电量平衡时期检测电压以上，电压V电量平衡10成为高电平，NMOS晶体管11导通，电池13经由电阻12及NMOS晶体管11放电。即，电池13的充电速度变缓。

在时间T3中，与上述同样地，电池23的充电速度变缓。又，这时被视为电池电压V23在电池23的过充电检测电压以上。

在时间T4中，与上述同样地，电池33的充电速度变缓。

在时间T5中，延迟时间ΔTC从时间T4经过时间T5。充放电控制电路20的控制端子CO的电压成为高电平，充放电控制电路30的控制端子CO的电压也成为高电平。这样，PNP双极性晶体管40截止，NMOS晶体管60的栅极电压Vg60成为低电平，NMOS晶体管60截止。因而，电池13经由电阻12及NMOS晶体管11放电，电池23经由电阻22及NMOS晶体管21放电，电池33经由电阻32及NMOS晶体管31放电，因NMOS晶体管60的寄生二极管而有放电电流流过，但没有充电电流的流动，因此电池电压V13和电池电压V23和电池电压V33变低。

在时间T6中，电池电压V33小于电池33的电量平衡时期检测解除电压，电压V电量平衡30成为低电平，NMOS晶体管31截止，电池33不会经由电阻32及NMOS晶体管31放电。因而，电池电压V33恒定为电池33的电量平衡时期检测解除电压。

在时间T7中，与上述同样地，电池电压V13恒定为电池13的电量平衡时期检测解除电压。

在时间T8中，与上述同样地，电池电压V23恒定为电池23的电量平衡时期检测解除电压。

如此，即便因大量生产充放电控制电路10时的制造容差而某一充放电控制电路的过充电检测电压低于电量平衡时期检测电压，电量平衡时期的检测也先于各电池的充电停止而进行。即，在电量平衡控制之后，使各电池停止充电。因而，更能防止各电池的充电不足。

Claims (2)

1.一种控制电池的充放电的充放电控制电路，其特征在于包括：

过充电检测电路，用于检测所述电池的过充电状态；

电量平衡时期检测电路，检测出进行用于控制所述电池的充电速度变缓的电量平衡控制的电量平衡时期；以及

控制电路，当检测出所述电量平衡时期时，若检测出所述电池的过充电状态，则控制设置在所述电池的充电路径上的充电停止用开关截止，以使所述电池停止充电。

2.一种电池装置，该电池装置具备多个电池以及分别控制控制多个所述电池的充放电的多个充放电控制电路，其特征在于：

具备多个所述充放电控制电路，该充放电控制电路包括：

过充电检测电路，检测所述电池的过充电状态；

电量平衡时期检测电路，通过导通电量平衡控制用开关使所述电池放电来检测出进行用于控制所述电池的充电速度变缓的电量平衡控制的电量平衡时期；以及

控制电路，当检测出所述电量平衡时期时，若检测出所述电池的过充电状态，则控制所述充电停止用开关截止，以通过截止充电停止用开关使所述电池停止充电，

所述电池装置还具备：

多个所述电池；

与所述电池并联连接的多个所述电量平衡控制用开关；以及

设置在所述电池的充电路径上的所述充电停止用开关。

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