CN102270864A - 电池状态监视电路和电池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池状态监视电路和电池装置，在一个二次电池达到过充电状态或者过放电状态时，即便电压检测电路动作也不会仅消耗一个二次电池的电力。电池状态监视电路具有：多个电压检测电路，其分别针对多个二次电池设置，检测二次电池的电压；以及电流旁通电路，其分别针对多个电压检测电路设置，使电压检测电路的工作电流流至接地端子。电池装置在仅有一个二次电池达到过充电状态或者过放电状态时，消耗全部二次电池的电力，使二次电池间的电压不会不平衡地进行动作。
Description
技术领域
本发明涉及一种对多个二次电池的充放电进行控制的电池状态监视电路和电池装置。
背景技术
图4示出现有的电池装置的电路图。在现有的电池装置中，2个电池301、302作为二次电池串联插入到电池状态监视电路的电源端子+VB和-VB之间。另外，2个电池的连接点与电池状态监视电路的VI端子连接。电池301的电压被电压分割电路304分割，并通过电压检测电路305检测其分割电压。电压检测电路305的输出被输入到控制电路308。控制电路308在各个电池为过充电状态或者过放电状态时，输出用于断开二次电池与电源的外部端子之间的开关(未图示)的信号Vs。因此，控制电路308仅由逻辑电路构成。另外，对于电池302，也同样地通过电压分割电路306和电压检测电路307检测过充电状态或者过放电状态。其检测结果同样地以数字信号的形式被输入到控制电路308。因此，控制电路308能够在电池301、302中的任意一个电池变成过充电状态或者过放电状态时，将电池与外部电源切断，从而阻止过充电和过放电的进行。2个电池的充电特性和放电特性完全不同，因此，有必要分别检测控制过放电和过充电(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平8-308115号公报
但是，在现有技术中存在以下课题，即，在仅有二次电池301达到过充电状态或者过放电状态时，通过电压检测电路305仅消耗二次电池301的电力，二次电池间的电压变得不平衡。在不平衡的状态下充电时，即便其它电池的充电还不充分，也在电压最高的二次电池达到过充电状态时停止充电。并且，在放电时，即便在其它电池的电压仍然较高的状态下，也在电压最低的二次电池达到过放电状态时停止放电，因此，电池装置的寿命变短。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题而提出的，提供一种电池状态监视电路和电池装置，在一个二次电池达到过充电状态或者过放电状态时，即便电压检测电路进行动作也不会仅消耗一个二次电池的电力。
为了解决现有的课题，本发明的电池状态监视电路和电池装置具有如下的结构。
本发明提供一种电池状态监视电路，该电池状态监视电路检测和控制多个二次电池的状态，其特征在于，该电池状态监视电路具有：多个电压检测电路，其分别针对多个二次电池设置，检测二次电池的电压；以及电流旁通电路，其分别针对多个电压检测电路设置，使电压检测电路的工作电流流至接地端子。
并且，本发明提供一种具有该电池状态监视电路的电池装置。
根据本发明的电池装置，在二次电池中通过过充电和过放电的检测而不会仅消耗一个二次电池的电力，能够防止二次电池间的电压变得不平衡，并能够防止电池装置的寿命变短。
附图说明
图1是第一实施方式的电池状态监视电路的电路图。
图2是第二实施方式的电池状态监视电路的电路图。
图3是具有本发明的电池状态监视电路的电池装置的电路图。
图4是具有现有的电池状态监视电路的电池装置的电路图。
附图标号
101、101a、101n、301、302：二次电池；104、104a、104n、204、204a、204n：恒流电路；120、120a、120n：输出端子；303：恒流电路；304、306：电压分割电路；305、307：电压检测电路；308：控制电路。
具体实施方式
图3是具有本发明的电池状态监视电路的电池装置的电路图。
电池装置具有电池状态监视电路1、串联连接的n个二次电池101～101n以及由电池状态监视电路1控制的开关2。
以下参照附图说明本实施方式的电池装置。
(第一实施方式)
图1是第一实施方式的电池状态监视电路的电路图。
第一实施方式的电池状态监视电路具有与串联连接的n个二次电池101～101n对应地单独设置的n个电压检测部121～121n。
电压检测部121具有由恒流电路104和NMOS晶体管107构成的电压检测电路；以及由NMOS晶体管108、109、110、PMOS晶体管105、106构成的电流旁通电路。
其它的电压检测部121a～121n由与电压检测部121相同的结构要素构成。
作为电压检测部121的连接，电阻102的一端与二次电压101的正极端子(以下称作VDD端子)连接，另一端与NMOS晶体管107、108的栅极连接。电阻103的一端与二次电压101的负极端子连接，另一端与NMOS晶体管107、108的栅极连接。NMOS晶体管107的漏极与输出端子120连接，源极与二次电池101的负极端子连接。恒流电路104的一端与VDD端子连接，另一端与输出端子120连接。NMOS晶体管108的漏极与PMOS晶体管105的栅极和漏极连接，源极与二次电池101的负极端子连接。PMOS晶体管105的源极与VDD端子连接。PMOS晶体管106的栅极与PMOS晶体管105的栅极连接，漏极与NMOS晶体管110的漏极和栅极连接，源极与VDD端子连接。NMOS晶体管110的源极与二次电池101n的负极端子(以下称作接地端子)连接。NMOS晶体管109的栅极与NMOS晶体管110的栅极连接，漏极与二次电池101的负极端子连接，源极与接地端子连接。
作为电压检测部121a的连接，与电压检测部121的不同点在于，将电阻102a的一侧的连接变更成二次电池101a的正极端子，将二次电池101的负极端子变更成二次电池101a的负极端子。另外，作为电压检测部121n的连接，与电压检测部121的不同点在于，将电阻102n的一侧的连接变更成二次电池101n的正极端子，将二次电池101的负极端子变更成二次电池101n的负极端子。
下面对第一实施方式的电池装置的动作进行说明。
二次电压101的电压上升并达到过充电状态时，在构成过充电检测电路的电阻102、103和恒流电路104、NMOS晶体管107中，由电阻102和电阻103分压后的NMOS晶体管107的栅极电压上升。并且，NMOS晶体管107导通，输出端子120的信号从H反转成L。虽然未图示，但是，将该信号输入到控制电路，从控制电路输出用于断开二次电池与外部端子之间的开关的信号。从而得到过充电保护。NMOS晶体管108的栅极由于与电阻102和电阻103的连接点连接，因此，与NMOS晶体管107同时导通。于是，电流从构成电流镜电路的PMOS晶体管105流向PMOS晶体管106，同样，电流从构成电流镜电路的NMOS晶体管110流向NMOS晶体管109。从而，形成流至NMOS晶体管107的电流的路径，从NMOS晶体管107经由NMOS晶体管109流向接地端子。通过该电流路径流过NMOS晶体管107的电流不流向二次电池101的负极端子，不会仅消耗二次电池101的电力。然后，变成消耗串联连接的全部二次电池的电力。
二次电池101a的电压上升并达到过充电状态时也一样。NMOS晶体管107a导通，将L的信号输出到输出端子，NMOS晶体管108a导通而流过电流。该电流从构成电流镜电路的PMOS晶体管105a流向PMOS晶体管106a，同样，电流从构成电流镜电路的NMOS晶体管110a流向NMOS晶体管109a。从而，形成流至NMOS晶体管107a的电流的路径，从NMOS晶体管107a经由NMOS晶体管109a流向接地端子。通过该电流路径流过NMOS晶体管107a的电流不流向二次电池101a的负极端子，不会仅消耗二次电池101a的电力。然后，变成消耗串联连接的全部二次电池的电力。此外，在全部的与二次电池101～101n连接的电压检测部121～121n中进行同样的动作。
如上所述，即便检测到一个二次电池达到过充电状态，也不是仅消耗一个二次电池的电力，而是消耗串联连接的全部二次电池的电力，因此，能够使二次电池间的电压不会不平衡地进行动作。并且，能够使电池装置的寿命不会变短地进行动作。
(第二实施方式)
图2是第二实施方式的电池状态监视电路的电路图。
与图1的不同点在于，将NMOS晶体管107、108、107a、108a、107n、108n变更成PMOS晶体管207、208、207a、208a、207n、208n，并追加了NMOS晶体管209、210、209a、210a、209n、210n。
作为电压检测部221的连接，PMOS晶体管207的栅极与电阻102、103的连接点以及PMOS晶体管208的栅极连接，漏极与输出端子120连接，源极与VDD端子连接。PMOS晶体管208的漏极与NMOS晶体管209的漏极和栅极连接，源极与VDD端子连接。恒流电路204的一端与输出端子120连接，另一端与二次电池101的负极端子连接。NMOS晶体管209的源极与二次电池101的负极端子连接。NMOS晶体管210的栅极与NMOS晶体管209的栅极连接，源极与二次电池101的负极端子连接，漏极与PMOS晶体管105的栅极和漏极连接。其它的连接与图1相同。
作为电压检测部221a的连接，与电压检测部221的不同点在于，将二次电池101的正极端子变更成二次电池101a的正极端子，将二次电池101的负极端子变更成二次电池101a的负极端子。另外，作为电压检测部221n的连接，与电压检测部221的不同点在于，将二次电池101的正极端子变更成二次电池101n的正极端子，将二次电池101的负极端子变更成二次电池101n的负极端子。
下面对第二实施方式的电池装置的动作进行说明。
二次电压101的电压下降并达到过放电状态时，在构成过放电检测电路的电阻102、103以及恒流电路104、PMOS晶体管207中，由电阻102和电阻103分压后的PMOS晶体管207的栅极电压下降。并且，PMOS晶体管207导通，输出端子120的信号从L反转成H。虽然未图示，但是，将该信号输入到控制电路，从控制电路输出用于断开二次电池与外部端子之间的开关的信号。从而得到过放电保护。PMOS晶体管208的栅极由于与电阻102和电阻103的连接点连接，因此，与PMOS晶体管207同时导通。于是，电流从构成电流镜电路的NMOS晶体管209流向NMOS晶体管210，同样，电流从构成电流镜电路的PMOS晶体管105流向PMOS晶体管106。并且，电流从构成电流镜电路的NMOS晶体管110流向NMOS晶体管109。从而，形成流至PMOS晶体管207的电流的路径，从PMOS晶体管207经由NMOS晶体管109流向接地端子。通过该电流路径流过PMOS晶体管207的电流不流向二次电池101的负极端子，不会仅消耗二次电池101的电力。然后，变成消耗串联连接的全部二次电池的电力。
二次电池101a的电压下降并达到过放电状态时也一样。PMOS晶体管207a导通，将H的信号输出到输出端子，PMOS晶体管208a导通而流过电流。该电流从构成电流镜电路的NMOS晶体管209a流向NMOS晶体管210a，同样，电流从构成电流镜电路的PMOS晶体管105a流向PMOS晶体管106a。并且，电流从构成电流镜电路的NMOS晶体管110a流向NMOS晶体管109a。从而，形成流至PMOS晶体管207a的电流的路径，从PMOS晶体管207a经由NMOS晶体管109a流向接地端子。通过该电流路径流过PMOS晶体管207a的电流不流向二次电池101a的负极端子，不会仅消耗二次电池101a的电力。然后，变成消耗串联连接的全部二次电池的电力。此外，在全部的与二次电池101～101n连接的电压检测部221～221n中进行同样的动作。
如上所述，即便检测到一个二次电池达到过放电状态，也不是仅消耗一个二次电池的电力，而是消耗串联连接的全部二次电池的电力，因此，能够使二次电池间的电压不会不平衡地进行动作。并且，能够使电池装置的寿命不会变短地进行动作。
Claims (5)
1.一种电池状态监视电路，该电池状态监视电路检测和控制多个二次电池的状态，其特征在于，该电池状态监视电路具有：
多个电压检测电路，其分别针对所述多个二次电池设置，检测所述二次电池的电压；以及
电流旁通电路，其分别针对所述多个电压检测电路设置，使所述电压检测电路的工作电流流至接地端子。
2.根据权利要求1所述的电池状态监视电路，其特征在于，
所述电流旁通电路具有：
检测晶体管，其检测所述电压检测电路的工作电流；以及
多个电流镜电路，其根据所述检测晶体管的电流，使所述电压检测电路的工作电流流至接地端子。
3.根据权利要求2所述的电池状态监视电路，其特征在于，
所述电压检测电路是过充电检测电路，该过充电检测电路具有：
分压电路，其与所述二次电池的两端连接；
恒流电路，其与VDD端子连接；以及
第一NMOS晶体管，其栅极与所述分压电路的输出端子连接，漏极与所述恒流电路连接，源极与所述二次电池的负极连接，
所述电流旁通电路具有：
作为所述检测晶体管的第二NMOS晶体管；
第一电流镜电路，其与所述第二NMOS晶体管的源极和VDD端子连接；以及
第二电流镜电路，其与所述第一电流镜电路、接地端子以及所述二次电池的负极连接。
4.根据权利要求2所述的电池状态监视电路，其特征在于，
所述电压检测电路是过放电检测电路，该过放电检测电路具有：
分压电路，其与所述二次电池的两端连接；
恒流电路，其与所述二次电池的负极连接；以及
第一PMOS晶体管，其栅极与所述分压电路的输出端子连接，漏极与所述恒流电路连接，源极与VDD端子连接，
所述电流旁通电路具有：
作为所述检测晶体管的第二PMOS晶体管；
第一电流镜电路，其与所述第二PMOS晶体管的漏极和所述二次电池的负极连接；
第二电流镜电路，其与所述第一电流镜电路和VDD端子连接；以及
第三电流镜电路，其与所述第二电流镜电路、接地端子以及所述二次电池的负极连接。
5.一种电池装置，该电池装置具有：
多个二次电池；
充放电控制开关，其设置在所述二次电池的充放电路径上；以及
权利要求1～4中的任意一项所述的电池状态监视电路，其监视所述多个二次电池的电压，通过开闭所述充放电控制开关来控制所述多个二次电池的充放电。
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