CN105322612A - 充放电控制电路和蓄电池装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种充放电控制电路和蓄电池装置，充放电控制电路的电路面积比较小，且蓄电池装置比较紧凑。将恒流电路和外部电阻与电压监视端子连接，根据外部输入来上拉或下拉端子电压。另外，根据外部输入来切换比较器的输出逻辑、过充电检测以及过放电检测。
Description
技术领域
本发明涉及检测二次电池的电压或异常的充放电控制电路和蓄电池装置，尤其涉及检测过充电和过放电的电路。
背景技术
蓄电池装置主要作为用于驱动便携用的电子设备(负载)的电源进行使用。蓄电池装置具备这样的过充电保护功能：在与负载连接的二次电池的电压由于充电而增加且超过过充电检测电压(以下，为VCU)时，保护电池免受过充电的影响。另外还具备这样的过放电保护功能：在二次电池的电压由于放电而减少且低于过放电检测电压(以下，为VDL)时，保护电池免受过放电的影响(例如，参照专利文献1)。
图3是示出现有的蓄电池装置的电路图。现有的蓄电池装置具备串联连接的二次电池10、11、充放电控制电路100、充电控制用FET21、放电控制用FET22和负载连接端子23、24。充放电控制电路100具备控制电路110、输出电路111、112、比较器113、114、115、116、基准电压电路117、118和电阻电路120、121、122、123、124、125、126、127。比较器113、114检测过充电。比较器115、116检测过放电。
现有的蓄电池装置如以下这样进行动作，来控制二次电池的充放电。
当二次电池10的电压即电压监视端子101-102值间的电压小于VCU时，充电控制用FET栅极连接端子104输出高电平(High)，使充电控制用FET21接通。因此，二次电池10、11是可充电的状态。在电压监视端子101-102之间的电压是VCU以上时，充电控制用FET栅极连接端子104输出低电平(Low)，使充电控制用FET21断开。因此，二次电池10、11处于禁止充电的状态，从而保护其免受过充电的影响。对于在二次电池11的电压即电压监视端子102-103之间的电压，也同样地进行检测且控制。
当二次电池10的电压即电压监视端子101-102之间的电压超出VDL时，放电控制用FET栅极连接端子105输出高电平(High)，使放电控制用FET22接通。因此，二次电池10、11处于可放电的状态，能够驱动连接在负载连接端子23-24之间的负载。当二次电池10的电压即电压监视端子101-102之间的电压是VDL以下时，放电控制用FET栅极连接端子105输出低电平(Low)，使放电控制用FET22断开。因此，二次电池10、11处于禁止放电的状态，保护其免受过放电的影响。对于二次电池11的电压即电压监视端子102-103之间的电压，也同样地进行检测且控制。
专利文献1：日本特开2002-204532号公报
但是，在上述充放电控制电路中存在这样的课题：随着电池数每增加一个，就要追加基准电压电路、过充电检测用的比较器和电阻电路、过放电检测用的比较器和电阻电路，电路的面积随着电池数的增加而变大。
发明内容
本发明是为了解决以上这样的课题而作出的，目的在于提供电路面积小的充放电控制电路以及紧凑的蓄电池装置。
为了解决现有的课题，本发明的蓄电池装置成为以下这样的结构。
一种蓄电池装置，其具备与电池数相同的数量的比较器、电阻电路、根据外部输入进行动作的恒流电路、以及用于使电压监视端子上拉或下拉的电阻。
根据本发明的蓄电池装置，针对每一个电池都能够削减比较器和电阻电路，因此能够减小电路面积。因此，能够提供电路面积小的充放电控制电路和紧凑的蓄电池装置。
附图说明
图1是具备本实施方式的充放电控制电路的蓄电池装置的框图。
图2是具备本实施方式的充放电控制电路的蓄电池装置的时序图。
图3是具备现有的充放电控制电路的蓄电池装置的框图。
标号说明
21：充电控制用FET；
22：放电控制用FET；
100、200：充放电控制电路；
110：控制电路；
111、112：输出电路；
113、114、115、116：比较器；
117、118：基准电压电路；
131、132：恒流电路。
具体实施方式
以下，参照附图来说明具备本实施方式的充放电控制电路的蓄电池装置。
图1是具备本实施方式的充放电控制电路的蓄电池装置的框图。
本实施方式的蓄电池装置具备串联连接的二次电池10、11、充放电控制电路200、充电控制用FET21、放电控制用FET22、外部电阻30和负载连接端子23、24。充放电控制电路200具备控制电路110、输出电路111、112、比较器113、114、基准电压电路117、118、电阻电路120、121、122、123、恒流电路131、132和开关133、134。另外，充放电控制电路200具备电压监视端子101、102、103、充电控制用FET栅极连接端子104、放电控制用FET栅极连接端子105和输入端子106、107。电压监视端子101兼作第一电源端子，电压监视端子103兼作第二电源端子。
二次电池10的正极端子与负载连接端子23和电压监视端子101连接，二次电池10的负极端子与外部电阻30的一端和二次电池11的正极端子连接。二次电池11的负极端子与放电控制用FET22的源极和电压监视端子103连接。外部电阻30的另一端与电压监视端子102连接。充电控制用FET栅极连接端子104连接充电控制用FET21的栅极，放电控制用FET栅极连接端子105连接放电控制用FET22的栅极。充电控制用FET21的漏极与放电控制用FET22的漏极连接，充电控制用FET21的源极与负载连接端子24连接。
电阻120和121串联连接于电压监视端子101―102之间。电阻122和123串联连接于电压监视端子102―103之间。开关134和恒流电路132串联连接于第一电源端子―电压监视端子102之间。开关133和恒流电路131串联连接于电压监视端子102―第二电源端子之间。比较器113的反相输入端子经由基准电压电路117与电压监视端子102连接，比较器113的同相输入端子与电阻120和121的连接点连接。比较器114的反相输入端子经由基准电压电路118与电压监视端子103连接，比较器114的同相输入端子与电阻122和123的连接点连接。比较器113及比较器114的输出端子和输入端子106、107与控制电路110的输入端子连接，控制电路110的输出端子与输出电路111和112的输入端子连接，控制电路110的控制端子与比较器113、114和开关133、134连接。
接着，对具备本实施方式的充放电控制电路的蓄电池装置的动作进行说明。
例如当对输入端子106、107输入低电平(Low)的控制信号时，充放电控制电路200监视二次电池10、11的过充电，并在二次电池10、11的电压超过过充电检测电压(以下，为VCU)时保护电池免受过充电的影响。另外，例如当对输入端子106输入高电平(High)、对输入端子107输入低电平(Low)的控制信号时，充放电控制电路200监视二次电池10的过放电，并在二次电池的电压低于过放电检测电压(以下，VDL)时保护电池免受过放电的影响。具体地说，控制电路110根据输入输入端子106、107的控制信号，来控制比较器113、114和开关133、134的动作，切换并监视过充电和过放电。
[监视二次电池的过充电的情况]
当对输入端子106、107输入低电平(Low)的控制信号时，控制电路110控制开关133、134接通。比较器113对电压监视端子101-102之间的电压被电阻120和121分压所得到的电压、与基准电压电路117的基准电压进行比较。比较器114对电压监视端子102-103之间的电压被电阻122和123分压所得到的电压、与基准电压电路118的基准电压进行比较。
比较器113和比较器114根据来自控制电路110的控制信号将输出逻辑设定为正逻辑。比较器113和比较器114在同相输入端子的电压为反相输入端子的电压以上时即二次电池的电压为VCU以上时输出高电平(High)的信号。
当从比较器113或比较器114输入高电平(High)的信号时，控制电路110判断为二次电池是过充电状态，并对输出电路111输出高电平(High)的信号，从充电控制用FET栅极连接端子104输出低电平(Low)的信号，由此使充电控制用FET21断开，禁止对二次电池10、11充电。
当从比较器113和比较器114输入低电平(Low)的信号时，控制电路110判断为二次电池不是过充电状态，并对输出电路111输出低电平(Low)的信号，从充电控制用FET栅极连接端子104输出高电平(High)的信号，由此使充电控制用FET21接通，允许对二次电池10、11的充电。
[监视二次电池的过放电的情况]
当对输入端子106输入高电平(High)的控制信号、对输入端子107输入低电平(Low)的控制信号时，充放电控制电路200监视二次电池10的过放电，当对输入端子106输入低电平(Low)的控制信号、对输入端子107输入高电平(High)的控制信号时，充放电控制电路200监视二次电池11的过放电。
当对输入端子106输入高电平(High)的控制信号、对输入端子107输入低电平(Low)的控制信号时，控制电路110进行控制以使开关133短路、使开关134开路。即，电压监视端子102被恒流电路131下拉，从二次电池11经由外部电阻30流动恒流。
当将恒流电路131所流动的电流值设为IPD、将外部电阻30的电阻值设为R时，电压监视端子101-102之间的电压成为将电压IPD×R与二次电池10的电压相加所得的值。因此，当比较器113对电压监视端子101-102之间的电压被电阻120和121分压所得到的电压、与基准电压电路117的基准电压进行比较时，检测出VDL＝VCU-IPD×R。
比较器113根据来自控制电路110的控制信号将输出逻辑设定为负逻辑。当同相输入端子的电压小于反相输入端子的电压时即二次电池10的电压小于VDL时，比较器113输出高电平(High)的信号。
当从比较器113输入高电平(High)的信号时，控制电路110判断为二次电池10是过放电状态，并对输出电路112输出高电平(High)的信号，从放电控制用FET栅极连接端子105输出低电平(Low)的信号，由此使放电控制用FET22断开，禁止从二次电池10、11放电。
当对输入端子106输入低电平(Low)的控制信号、对输入端子107输入高电平(High)的控制信号时，控制电路110控制成使开关133开路、使开关134短路。即，电压监视端子102被恒流电路132上拉，经由外部电阻30向二次电池10流动恒流。
因此，当比较器114对电压监视端子102-103之间的电压被电阻122和123分压所得到的电压、与基准电压电路118的基准电压进行比较时，检测出VDL＝VCU-IPD×R。
充放电控制电路200监视二次电池11的过放电，在电池的电压低于VDL时，保护电池免受过放电的影响。当将恒流电路132所流动的电流值设为IPU时，VDL成为VCU-IPU×R。
比较器114根据来自控制电路110的控制信号将输出逻辑设定为负逻辑。当同相输入端子的电压小于反相输入端子的电压时即二次电池11的电压小于VDL时，比较器114输出高电平(High)的信号。
当从比较器113输入高电平(High)的信号时，控制电路110判断为二次电池11是过放电状态，并向输出电路112输出高电平(High)的信号，从放电控制用FET栅极连接端子105输出低电平(Low)的信号，由此使放电控制用FET22断开，禁止从二次电池10、11放电。
另外，当从比较器113及比较器114输入低电平(Low)的信号时，控制电路110判断为二次电池10以及二次电池11不是过放电状态，并对输出电路112输出低电平(Low)的信号，从放电控制用FET栅极连接端子105输出高电平(High)的信号，由此使放电控制用FET22接通，允许从二次电池10、11放电。
在监视二次电池的过放电的情况下，切换低电平(Low)和高电平(High)的控制信号并输入到输入端子106和输入端子107，由此以时间分割的方式进行监视。并且，在检测到过放电后，即使输入端子106、107都为低电平(Low)，也不改变检测状态，即维持对输出电路112的输出信号。
如以上所说明的那样，根据具备本实施方式的充放电控制电路的蓄电池装置，针对待检测过充电过放电的二次电池，只要具有1组基于比较器和电阻电路的电压检测电路，就能够检测出过充电和过放电，因此可减小电路面积。
此外，本实施方式的蓄电池装置以下述这样的例子进行了说明：该例子由具备两个二次电池10、11、和用于监视这些二次电池的电压的电压监视端子101、102、103的充放电控制电路构成，但是，二次电池只要是多个即可，并不限定为两个。
另外，在本实施方式中构成为，具备输入端子106、107并输入控制信号，但该信号的逻辑和结构不仅限于此，例如充放电控制电路也可以具备此功能。
另外，虽然构成为控制电路110根据控制信号来切换比较器113、114的输出逻辑，但不仅限于此，例如可构成为利用控制电路110来切换并判断比较器113、114的输出逻辑。
另外，虽然构成为具备外部电阻30，但也可以在电压监视端子102的内部设置电阻。
Claims (3)
1.一种充放电控制电路，其具备：
第一电压监视端子、第二电压监视端子以及第三电压监视端子，它们与第一二次电池和第二二次电池连接；
第一电阻电路，其连接在所述第一电压监视端子与所述第二电压监视端子之间；
第二电阻电路，其连接在所述第二电压监视端子与所述第三电压监视端子之间；
第一基准电压电路，其与所述第二电压监视端子连接；
第二基准电压电路，其与所述第三电压监视端子连接；
第一比较器，该第一比较器的第一输入端子与所述第一电阻电路的输出端子连接，该第一比较器的第二输入端子与所述第一基准电压电路的输出端子连接；
第二比较器，该第二比较器的第一输入端子与所述第二电阻电路的输出端子连接，该第二比较器的第二输入端子与所述第二基准电压电路的输出端子连接；
控制电路，该控制电路的第一输入端子与所述第一比较器的输出端子连接，该控制电路的第二输入端子与所述第二比较器的输出端子连接，该控制电路根据被输入至所述第一输入端子及第二输入端子的信号来监视所述二次电池的状态；
第一恒流电路，其连接在所述第一电压监视端子与所述第二电压监视端子之间，且其通断由所述控制电路的第一控制信号控制；
第二恒流电路，其连接在所述第二电压监视端子与所述第三电压监视端子之间，且其通断由所述控制电路的第二控制信号控制；以及
电阻，其设置在所述第一二次电池与第二二次电池的连接点、和所述第一恒流电路与所述第二恒流电路的连接点之间，
所述控制电路使所述第一恒流电路和第二恒流电路断开，来监视所述第一二次电池和第二二次电池的过充电，所述控制电路使所述第二恒流电路接通，来监视所述第一二次电池的过放电，所述控制电路使所述第一恒流电路接通，来监视所述第二二次电池的过放电。
2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其中，
所述第一比较器和第二比较器根据所述控制电路的控制信号来切换输出逻辑。
3.一种蓄电池装置，其具备：
权利要求1或2所述的充放电控制电路；
第一二次电池，其连接在所述第一电压监视端子与所述第二电压监视端子之间；以及
第二二次电池，其连接在所述第二电压监视端子与所述第三电压监视端子之间。
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