CN102111000B - 电池状态监视电路及电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池状态监视电路及电池装置，以在二次电池的电压下降至0V附近的情况下，也能可靠地控制充电器进行的充电。构成为具备检测小于电池状态监视电路的最低动作电压的最低动作电压监视电路，当电池状态监视电路为小于最低动作电压时，使过放电检测电路的输出成为过放电检测状态。

Description

电池状态监视电路及电池装置
技术领域
本发明涉及探测二次电池的电压或异常的电池状态监视电路及电池装置，特别是涉及当二次电池的电压下降至0V附近时，能够控制充电器进行的充电的电池状态监视电路及电池装置。
背景技术
电池装置具备这样的功能：当二次电池的电压极端降低而接近0V时，若连接有充电器，则允许或禁止对二次电池的充电(例如，参照专利文献1)。以下，将该功能称为0V充电。
图3中示出传统的具备电池状态监视电路的电池装置的电路图。传统的具备电池状态监视电路的电池装置，具备：二次电池1；监视二次电池1的电压的充放电控制电路2；控制二次电池1的充电和放电的开关电路3；连接有充电器8或负载9的外部端子4及5；以及充电开关驱动电路7。充电开关驱动电路7包括电平移位电路15、PMOS晶体管16、NMOS晶体管17、电阻18、反相器电路26、NOR电路25、PMOS晶体管20、和NMOS晶体管21。开关电路3具备放电开关10和充电开关11。
如上所述的电池装置进行如下动作而发挥允许0V充电的功能。
电平移位电路15在输入信号为高电平时，输出端输出高电平，而在输入信号为低电平时，输出端输出低电平，且成为NOR电路25的输入。由PMOS晶体管16、NMOS晶体管17及电阻元件18构成的电池电压检测电路，在二次电池的电压下降且低于PMOS晶体管16的阈值电压时，输出低电平且经由反相器电路26对NOR电路25输入高电平的信号。NOR电路25的输出通过由PMOS晶体管20和NMOS晶体管21构成的反相输出电路，使充电开关11驱动。
在电平移位电路15的输出为低电平，且电池电压检测电路的输出为高电平的情况下，反相器电路26的输出成为低电平，NOR电路25的两个输入都成为低电平，NOR电路25的输出成为高电平。因此充电开关11的栅极电压成为低电平，故不能进行充电。
在上述以外的情况下，NOR电路25的输出成为低电平，因此充电开关11的栅极电压成为高电平，从而能够充电。因而，当二次电池1的电压接近了0V时，充电开关驱动电路7允许充电。即，电池装置发挥允许0V充电的功能。
专利文献1：日本特开2000-308266号公报
但是在传统技术中，上述的充放电控制电路2以二次电池1的电压进行驱动，放电控制输出端子12在二次电池的电压低时有可能会输出高电平，因此存在如下的缺点。
当二次电池1接近0V时如果连接充电器8，并且NMOS晶体管17导通，则充电控制输出端子13的电压成为高电平，充电开关11导通。然后，充电电流从充电器8流入二次电池1。充放电控制电路2用二次电池1的电压来驱动，在能够动作之前输出信号不稳定，有可能会从放电控制输出端子12输出高电平。因此当允许充电开关驱动电路7充电时，若放电控制输出端子12输出高电平，则充电开关11导通，放电开关10也导通，二次电池1的负极和外部端子5会成为大致相同的电位，NMOS晶体管17成为截止。如果NMOS晶体管17截止，充电开关驱动电路7会解除充电允许。因此发生会反复能够充电、禁止充电并且振荡的不良情况。
发明内容
本发明为了解决上述课题而构思，提供一种电池状态监视电路及电池装置，即便二次电池的电压下降至0V附近的情况下，也能可靠地控制充电器进行的充电。
为了解决传统的课题，本发明的具备电池状态监视电路的电池装置如下构成。
一种电池状态监视电路，其中包括：基准电压电路；比较二次电池与基准电压电路的电压并检测二次电池的过放电的过放电检测电路；输入过放电检测电路的输出的控制电路；以及检测电池状态监视电路的最低动作电压的最低动作电压监视电路，其特征在于：最低动作电压监视电路具备：检测二次电池的电压小于电池状态监视电路的最低动作电压的第一晶体管；以及当二次电池的电压小于电池状态监视电路的最低动作电压时，使过放电检测电路的输出成为过放电检测状态的第二晶体管。
(发明效果)
依据本发明的具备电池状态监视电路的电池装置，在二次电池的电压成为能够使电池状态监视电路动作的电压之前，放电控制输出端子12成为低电平，使充电开关驱动电路7可靠地动作，并且能够对二次电池1稳定地进行充电。
因而，具有即便二次电池1的电压下降至0V附近的情况下，也能稳定地进行充电器8的充电的效果。
附图说明
图1是第一实施方式的具备电池状态监视电路的电池装置的电路图。
图2是第二实施方式的具备电池状态监视电路的电池装置的电路图。
图3是传统的具备电池状态监视电路的电池装置的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图，对实施本发明的方式进行说明。
实施例1
图1是第一实施方式的具备电池状态监视电路的电池装置的电路图。
本实施方式的电池装置包括：二次电池1；基准电压电路37；过充电检测电路33；过放电检测电路34；控制电池状态监视电路的动作的控制电路32；控制二次电池1的充电和放电的开关电路3；连接有充电器8或负载9的外部端子4及5；充电开关驱动电路7；以及最低动作电压监视电路31。充电开关驱动电路7具备电平移位电路15、0V充电控制电路35和充电控制端子输出电路36。最低动作电压监视电路31包括NMOS晶体管27、NMOS晶体管30、PMOS晶体管28、及反相器电路29。
基准电压电路37、过放电检测电路34、过充电检测电路33、最低动作电压监视电路31使用二次电池1作为电源。与二次电池1的两端连接的基准电压电路37的输出，与过充电检测电路33的输入端子和过放电检测电路34的输入端子和最低动作电压监视电路31的NMOS晶体管30的栅极连接。过充电检测电路33的输出向控制电路32的输入端子110连接。过放电检测电路34的输出向控制电路32的输入端子111连接。控制电路32的输入112与过电流检测端子14连接。控制电路32的输出101与最低动作电压监视电路31的PMOS晶体管28的栅极连接。控制电路32的输出102与最低动作电压监视电路31的反相器电路29的输入连接。控制电路32的输出103与放电控制输出端子12连接。控制电路32的输出104与充电开关驱动电路7的电平移位电路15连接。
充电开关驱动电路7将正极电源连接至二次电池1的正极，将负极电源连接至过电流检测端子14，且将过电流检测端子14用作接地。0V充电控制电路35的输入与二次电池1的负极连接，输出向充电控制端子输出电路36连接。充电控制端子输出电路36的输出向充电控制输出端子13连接。
开关电路3的放电控制开关10的栅极与放电控制输出端子12连接，漏极与充电控制开关11的漏极，源极与二次电池1的负极连接。充电控制开关11的栅极与充电控制输出端子13连接，源极与外部端子5连接。
外部端子5与过电流检测端子14连接，外部端子4与二次电池1的正极连接。
最低动作电压监视电路31的NMOS晶体管27的漏极与过放电检测电路34的输出连接，源极与二次电池1的负极连接，栅极与反相器电路29的输出和PMOS晶体管28的漏极连接。PMOS晶体管28的源极与二次电池1的正极连接，栅极与控制电路32的输出101连接。反相器电路29的输入与控制电路32的输出102连接，正极电源与二次电池1的正极连接，负极电源与NMOS晶体管30的漏极连接。NMOS晶体管30的栅极向基准电压电路37的输出连接，源极与二次电池1的负极连接。
接着对最低动作电压监视电路31的动作进行说明。最低动作电压监视电路31检测电池状态监视电路的最低动作电压。
NMOS晶体管27由控制电路32的输出102的信号来控制，当导通时将过放电检测电路34的输出强制成为低电平，成为过放电检测状态。当二次电池1的电压下降并且接近0V的电压时，基准电压电路37的输出成为0V附近，所以NMOS晶体管30截止。这样即便控制电路32向输出102输出高电平的信号，也切断负极电源，所以反相器电路29无法输出低电平。虽然未做图示，PMOS晶体管28与控制电路32中的晶体管构成电流镜，始终使恒流流过。由于流过该恒流即能够使NMOS晶体管27导通的程度的电流，能使反相器电路29的输出成为高电平。由于反相器电路29的输出为高电平，NMOS晶体管27导通，过放电检测电路34的输出成为低电平，成为过放电检测状态。
由于处在过放电检测状态，所以控制电路32的输出103输出低电平的信号，使放电控制开关10截止。然后在连接充电器8并有充电电流流过时，充电电流在放电控制开关10的寄生二极管中流过。由此，外部端子5的电位在从二次电池1的负极的电位下降寄生二极管的Vf之处稳定。从而充电开关驱动电路7输出允许充电的信号，使二次电池1稳定地充电。如此，即便二次电池1的电压下降且小于电池状态监视电路的最低动作电压，也能使之成为过放电检测状态，并且能够稳定地进行充电。
在此，最低动作电压监视电路31监视最低动作电压为最高的基准电压电路37的输出。因而，当二次电池1下降时，能够可靠地检测出电池状态监视电路的最低动作电压。
再者，本实施方式的电池状态监视电路中基准电压电路37的最低动作电压成为最高，通过这样的构成，如果在其它要素中存在最低动作电压比基准电压电路37高的要素，最低动作电压监视电路31监视该要素的输出也可。
如以上说明的那样，依据本实施方式的电池装置，即便二次电池1成为0V附近的电压，也能进行过放电检测，能够从充电开关驱动电路7输出允许充电的信号并将二次电池1稳定地充电。
实施例2
图2是第二实施方式的具备电池状态监视电路的电池装置的电路图。与图1的不同点在于，使最低动作电压监视电路51在过放电检测电路34为高电平的情况下与成为过放电检测状态的情形对应。
关于连接，最低动作电压监视电路51的PMOS晶体管40的漏极与过放电检测电路34的输出连接，源极与二次电池1的正极连接，栅极与反相器电路38的输出和NMOS晶体管39的漏极连接。NMOS晶体管39的源极与二次电池1的负极连接，栅极与控制电路32的输出105连接。反相器电路38的输入与反相器电路29的输出连接。反相器电路29的输入与控制电路32的输出102连接，正极电源与二次电池1的正极连接，负极电源与NMOS晶体管30的漏极连接。反相器电路41的输入与过放电检测电路34的输出连接，而输出与控制电路32的输入111连接。NMOS晶体管30的栅极向基准电压电路37的输出连接，源极与二次电池1的负极连接。
接着，对第二实施方式的最低动作电压监视电路51的动作进行说明。
PMOS晶体管40由控制电路32的输出102的信号控制，当导通时将过放电检测电路34的输出强制成为高电平，从而成为过放电检测状态。当二次电池1的电压下降且为接近0V的电压时，基准电压电路37的输出成为0V附近，所以NMOS晶体管30截止。这样反相器电路29就会切断负极电源，无法输出低电平。虽然未做图示，但NMOS晶体管30与控制电路32中的晶体管构成电流镜，始终使恒流流过。由于流过的该恒流即能使PMOS晶体管40导通的程度的电流，因此能够使反相器电路38的输出成为低电平。由于反相器电路38的输出为低电平，PMOS晶体管40导通，过放电检测电路34的输出成为高电平，从而成为过放电检测状态。
在此，最低动作电压监视电路51监视最低动作电压最高的基准电压电路37的输出。因而，在二次电池1降低时，能够可靠地检测电池状态监视电路的最低动作电压。
此外，在本实施方式的电池状态监视电路中基准电压电路37的最低动作电压最高，所以通过这样构成，如果在其它要素中存在最低动作电压比基准电压电路37高的要素，最低动作电压监视电路51就监视该要素的输出也可。
如以上说明的那样，依据本实施方式的电池装置，即便二次电池1成为0V附近的电压，也能进行过放电检测，并且能够从充电开关驱动电路7输出允许充电的信号，并稳定地充电二次电池1。
附图标记说明
1二次电池；2充放电控制电路；3开关电路；4、5外部端子；7充电开关驱动电路；8充电器；9负载；10放电控制开关；11充电控制开关；12放电控制输出端子；13充电控制输出端子；14过电流检测端；15电平移位电路；31、51最低动作电压监视电路；32控制电路；33过充电检测电路；34过放电检测电路；350V充电控制电路；36充电控制端子输出电路；37基准电压电路；110、111、112控制输入端子。

Claims (1)

1.一种电池状态监视电路，控制二次电池的充放电，其特征在于，包括：
基准电压电路；
过放电检测电路，比较所述二次电池与所述基准电压电路的电压，并检测所述二次电池的过放电；
控制电路，输入所述过放电检测电路的输出；以及
最低动作电压监视电路，以最低动作电压为最高的电路的最低动作电压为基准，检测所述电池状态监视电路的最低动作电压，
所述最低动作电压监视电路包括：
第一晶体管，检测所述二次电池的电压小于所述电池状态监视电路的最低动作电压，和
第二晶体管，漏极连接到所述过放电检测电路的输出端子，栅极由所述第一晶体管的检测结果来控制，从而当所述二次电池的电压小于所述电池状态监视电路的最低动作电压时，使所述过放电检测电路的输出成为过放电检测状态，
当所述二次电池的电压小于所述电池状态监视电路的最低动作电压时，确实使所述二次电池的放电停止。
2. 如权利要求1所述的电池状态监视电路，其特征在于，所述最低动作电压监视电路具备第三晶体管，该第三晶体管使所述第二晶体管的栅极上拉或下拉。
3. 如权利要求1所述的电池状态监视电路，其特征在于，所述第一晶体管的栅极与所述基准电压电路的输出连接。
4. 如权利要求2所述的电池状态监视电路，其特征在于，所述第一晶体管的栅极与所述基准电压电路的输出连接。
5. 一种电池装置，其特征在于，包括：
能够充放电的二次电池；
设置在所述二次电池的充放电路径的充放电控制开关；以及
权利要求1至4中任一项所述的电池状态监视电路，以监视所述二次电池的电压，并通过使所述充放电控制开关开合来控制所述二次电池的充放电。
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