CN104037466A - 电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供提高过电流检测的精度并且安全性高的电池装置。该电池装置构成为经由电阻使电池状态监视电路的过电流检测端子连接到放电控制开关与充电控制开关的连接点。

Description

电池装置
技术领域
本发明涉及探测二次电池的电压、异常的电池装置。
背景技术
图3示出现有的电池装置的电路图。现有的电池装置包括二次电池11、Nch放电控制场效应晶体管12、Nch充电控制场效应晶体管13、电池状态监视电路14、电阻22、31、电容32、和外部端子20、21。电池状态监视电路14包括控制电路15、放电过电流检测电路16、充电过电流检测电路116、过电流检测端子19、充电控制信号输出端子41、放电控制信号输出端子42、正极电源端子44、和负极电源端子43。放电过电流检测电路16包括比较电路18和基准电压电路17。充电过电流检测电路116包括比较电路118和基准电压电路117。
控制电路15包括：电阻504、505、506、507、518；基准电压电路509、516；比较电路501、508、514；振荡电路502；计数器电路503；逻辑电路510、520；电平移位电路511；延迟电路512；和NMOS晶体管517、519。
接着，对现有的电池装置的动作进行说明。在外部端子20、21之间连接有负载，若有放电电流流过则外部端子21的电压上升。因为放电电流而在Nch放电控制场效应晶体管12和Nch充电控制场效应晶体管13各自的漏极端子和源极端子间产生电压，其合计的电压输入到放电过电流检测电路16。若将放电电流设为I1、Nch放电控制场效应晶体管12的导通电阻值设为R12、Nch充电控制场效应晶体管13的导通电阻值设为R13，则在负极电源端子43和外部端子21之间产生的电压表示为I1×（R12＋R13）。若I1×（R12＋R13）大于基准电压电路17的输出，则使比较电路18的输出反相，将放电过电流检测信号向控制电路15输出。
由于过电流检测端子19的电压与外部端子21的电压相等，若有放电过电流流过而外部端子21的电压上升，则过电流检测端子19的电压I1×（R12＋R13）会上升至基准电压电路516的输出电压或基准电压电路17的输出电压以上。然后，比较电路514、或比较电路514、18这两者反相，检测出放电过电流或短路，向放电控制信号输出端子42输出使Nch放电控制场效应晶体管12截止的信号。这样，检测放电过电流或短路而保护电池装置免受放电过电流的影响。基准电压电路17的输出电压成为放电过电流检测电压，基准电压电路516的电压成为短路检测电压（例如，参照专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－104956号公报。
但是在现有技术中，放电过电流检测时因为电池的内部电阻而电池电压降低，因此存在电池电压小于放电过电流检测电路16的最低工作电压，比较电路18不能正常工作，降低电池装置的安全性的课题。此外，若在外部端子20、21之间流过电流，则Nch充电控制场效应晶体管13的栅极源极间电压变动、导通电阻也变动，因此还存在过电流检测的精度降低的课题。
发明内容
本发明为了解决以上课题而构思，其目的在于提供提高电池状态监视电路的过电流检测精度并且安全性高的电池装置。
为了解决现有技术的课题，本发明的电池装置采用以下结构：
一种电池装置，构成为：电池状态监视电路的过电流检测端子经由电阻连接到放电控制开关与充电控制开关的连接点。
依据本发明，由于能够降低过电流检测电压，所以能够降低过电流检测电路的最低工作电压，并且防止过电流检测电路的误动作而能够提高电池装置的安全性。此外，由于能够忽略过电流造成的Nch充电控制场效应晶体管的导通电阻的变动，所以能够提高过电流检测的精度。
附图说明
图1是第一实施方式的电池装置的电路图；
图2是第二实施方式的电池装置的电路图；
图3是现有的电池装置的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本实施方式进行说明。
＜实施方式1＞
图1是第一实施方式的电池装置的电路图。
第一实施方式的电池装置包括：二次电池11；Nch放电控制场效应晶体管12；Nch充电控制场效应晶体管13；电池状态监视电路14；电阻23、31；电容32；和外部端子20、21。电池状态监视电路14包括：控制电路15；放电过电流检测电路16；充电过电流检测电路116；过电流检测端子19；充电控制信号输出端子41；放电控制信号输出端子42；正极电源端子44；和负极电源端子43。放电过电流检测电路16包括比较电路18和基准电压电路17。充电过电流检测电路116包括比较电路118和基准电压电路117。
二次电池11正极与外部端子20和电阻31连接，负极与电容32、负极电源端子43、Nch放电控制场效应晶体管12的源极及背栅极连接。正极电源端子44与电阻31和电容32的连接点连接。Nch放电控制场效应晶体管12栅极与放电控制信号输出端子42连接，漏极与Nch充电控制场效应晶体管13的漏极和电阻23的连接点连接。电阻23的另一个端子与过电流检测端子19连接。Nch充电控制场效应晶体管13栅极与充电控制信号输出端子41连接，源极及背栅极与外部端子21连接。比较电路18反相输入端子与基准电压电路17连接，非反相输入端子与过电流检测端子19连接，输出端子与控制电路15连接。基准电压电路17的另一个端子与负极电源端子43连接。比较电路118非反相输入端子与基准电压电路117连接，反相输入端子与过电流检测端子19连接，输出端子与控制电路15连接。基准电压电路117的另一个端子与负极电源端子43连接。控制电路15第一输入端子与正极电源端子44连接，第二输入端子与负极电源端子43连接，第一输出与充电控制信号输出端子41连接，第二输出与放电控制信号输出端子42连接。
接着，对第一实施方式的电池装置的动作进行说明。
当二次电池11处于过充电检测电压以下且过放电检测电压以上时，Nch放电控制场效应晶体管12和Nch充电控制场效应晶体管13被控制为导通。
在该状态下若负载连接在外部端子20、21之间，并且有放电电流流过，则在二次电池11的负极与Nch放电控制场效应晶体管12的漏极端子间产生电压，向过电流检测端子19输入。该电压由放电电流的电流量I1、Nch放电控制场效应晶体管12的导通电阻值R12决定，表示为I1×R12。若输入到过电流检测端子19的电压I1×R12大于基准电压电路17的输出电压，则放电过电流检测电路16使输出反相并将放电过电流检测信号向控制电路15输出。控制电路15向放电控制信号输出端子42输出使Nch放电控制场效应晶体管12截止的信号，以保护电池装置免受放电过电流的影响。
当充电器连接到外部端子20、21时，电流量I2的充电电流以与放电电流相反的方向流过，向过电流检测端子19输入表示为I2×R12的电压。若I2×R12小于基准电压电路117的输出电压，则充电过电流检测电路116使输出反相并将充电过电流检测信号向控制电路15输出。控制电路15向充电控制信号输出端子41输出使Nch充电控制场效应晶体管13截止的信号，以保护电池装置免受充电过电流的影响。
在连接负载的情况下，输入到过电流检测端子19的电压，仅由放电电流的电流量I1、Nch放电控制场效应晶体管12的导通电阻值R12决定。因而，即便负极电源端子43和过电流检测端子19的电位差较小也能检测出放电过电流。即，放电过电流检测电路16成为能够将最低工作电压设计为较低。这样，在放电过电流检测时即便因电池的内部电阻而电池电压降低，也能使放电过电流检测电路16正常工作，并能提高电池装置的安全性。
此外，放电过电流检测、充电过电流检测都不用Nch充电控制场效应晶体管13的导通电阻，因此消除Nch充电控制场效应晶体管13的导通电阻因过电流流动而变动的影响，能够精度良好地检测过电流。
再者，利用在Nch充电控制场效应晶体管13和Nch放电控制场效应晶体管12的漏极连接电阻而检测过电流的构成进行了说明，但不限于该构成，只要为能从Nch放电控制场效应晶体管12的漏极检测到过电流的构成，就可为任何构成。
通过以上构成，仅用Nch放电控制场效应晶体管12的导通电阻检测过电流，从而能够将比较电路18的最低工作电压设定为较低，即便在放电过电流检测时因电池的内部电阻而电池电压降低，也能防止放电过电流检测电路16的误动作而提高电池装置的安全性。此外，由于不用Nch充电控制场效应晶体管13的导通电阻，所以消除因过电流流动而Nch充电控制场效应晶体管13的导通电阻变动的影响，能够精度良好地检测过电流。
＜实施方式2＞
图2是第二实施方式的电池装置的电路图。与图1不同的点是将Nch放电控制场效应晶体管12和Nch充电控制场效应晶体管13变更为Pch放电控制场效应晶体管212和Pch充电控制场效应晶体管213。
对于连接进行说明。二次电池11负极与外部端子21和电阻31连接，正极与电容32和正极电源端子44和Pch放电控制场效应晶体管212的源极及背栅极连接。负极电源端子43与电阻31和电容32的连接点连接。Pch放电控制场效应晶体管212栅极与放电控制信号输出端子42连接，漏极与Pch充电控制场效应晶体管213的漏极和电阻23的连接点连接。电阻23的另一个端子与过电流检测端子19连接。Pch充电控制场效应晶体管213栅极与充电控制信号输出端子41连接，源极及背栅极与外部端子20连接。比较电路18反相输入端子与基准电压电路17连接，非反相输入端子与过电流检测端子19连接，输出端子与控制电路15连接。基准电压电路17的另一个端子与正极电源端子44连接。比较电路118非反相输入端子与基准电压电路117连接，反相输入端子与过电流检测端子19连接，输出端子与控制电路15连接。基准电压电路117的另一个端子与正极电源端子44连接。控制电路15第一输入端子与正极电源端子44连接，第二输入端子与负极电源端子43连接，第一输出与充电控制信号输出端子41连接，第二输出与放电控制信号输出端子42连接。
接着，对动作进行说明。当二次电池11处于过充电检测电压以下且过放电检测电压以上时，Pch放电控制场效应晶体管212、Pch充电控制场效应晶体管213被控制为导通。在该状态下，若在外部端子20、21之间连接有负载，且有放电电流流动，则在二次电池11的正极与Pch放电控制场效应晶体管212的漏极端子间产生电压，并向过电流检测端子19输入。该电压由在外部端子20、21间流动的电流量I1、Pch放电控制场效应晶体管212的导通电阻值R212决定，表示为I1×R212。若输入到过电流检测端子19的电压I1×R212小于基准电压电路17的输出电压，则使放电过电流检测电路16的输出反相并将放电过电流检测信号向控制电路15输出。控制电路15向放电控制信号输出端子42输出使Pch放电控制场效应晶体管212截止的信号，以保护电池装置免受放电过电流的影响。
在外部端子20、21连接有充电器的情况下，充电电流I2以与连接负载时相反的方向流动，向过电流检测端子19输入表示为I2×R212的电压。若I2×R212大于基准电压电路117的输出电压，则充电过电流检测电路116使输出反相并将充电过电流检测信号向控制电路15输出。控制电路15向充电控制信号输出端子41输出使Pch充电控制场效应晶体管213截止的信号，以保护电池装置免受充电过电流的影响。
在连接有负载的情况下，输入到过电流检测端子19的电压仅由在外部端子20、21间流动的电流量I1、Pch放电控制场效应晶体管212的导通电阻值R212决定，因此，即便正极电源端子44与过电流检测端子19的电位差较小也能检测过电流。由于检测放电过电流所需的电位差较小，所以放电过电流检测电路16成为能够将最低工作电压设计为较低。这样，即便在放电过电流检测时因电池的内部电阻而电池电压降低，也能使放电过电流检测电路16正常工作，并能提高电池装置的安全性。
此外，由于放电过电流检测、充电过电流检测都不用Pch充电控制场效应晶体管213的导通电阻，所以消除因过电流流动而Pch充电控制场效应晶体管213的导通电阻变动的影响，能够精度良好地检测过电流。
再者，采用在Pch充电控制场效应晶体管213与Pch放电控制场效应晶体管212的漏极连接电阻而检测过电流的构成进行了说明，但并不限于该构成，只要为能从Pch放电控制场效应晶体管212的漏极检测到过电流的构成，就可为任何构成。
通过以上构成，仅用Pch放电控制场效应晶体管212的导通电阻检测过电流，从而放电过电流检测电路16能够降低最低工作电压，即便在放电过电流检测时因电池的内部电阻而电池电压降低，也能防止放电过电流检测电路16的误动作而提高电池装置的安全性。此外，由于不用Pch充电控制场效应晶体管213的导通电阻，所以消除因过电流流动而Pch充电控制场效应晶体管213的导通电阻变动的影响，能够精度良好地检测过电流。
符号说明
11　二次电池
14　电池状态监视电路
15　控制电路
16　放电过电流检测电路
116　充电过电流检测电路
17、117　基准电压电路
18、118　比较电路
19　过电流检测端子
20、21　外部端子
41　充电控制信号输出端子
42　放电控制信号输出端子
43　负极电源端子
44　正极电源端子。

Claims (1)

1. 一种电池装置，其特征在于，包括：
第一外部端子及第二外部端子；
连接在所述第一外部端子与所述第二外部端子之间的二次电池；
设在所述二次电池与所述第二外部端子之间的放电控制开关及充电控制开关；以及
电池状态监视电路，其具有第一及第二电源端子、放电控制端子及充电控制端子、和过电流检测端子，所述二次电池的两端与所述第一及第二电源端子连接，所述放电控制开关与所述放电控制端子连接，所述充电控制开关与所述充电控制端子连接，所述过电流检测端子经由电阻与所述放电控制开关和所述充电控制开关的连接点连接。
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