CN108736536B - 充放电控制电路和电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供充放电控制电路和电池装置。充放电控制电路具有：控制电路，其向充电控制端子和放电控制端子输出控制信号；充放电监视电路，其监视二次电池的充放电；充电器检测电路，其与充电器检测端子连接，检测是否连接有充电器；以及负载开路检测电路，其与充电器检测端子连接，对负载是否为正常状态进行检测，控制电路即使在根据来自充放电监视电路的信号而已使充电控制FET截止的情况下，当从充电器检测电路接收到指示使充电控制FET导通的信号时，也使充电控制FET导通，由此，负载开路检测电路经由充电控制FET与负载连接。

Description

充放电控制电路和电池装置
技术领域
本发明涉及充放电控制电路和电池装置。
背景技术
以往，公知有如下电池装置，该电池装置具有充放电控制电路，该充放电控制电路具有：第1电源端子，其与二次电池的第1电极连接；第2电源端子，其与二次电池的第2电极连接；充电控制端子，其与控制对二次电池的充电的充电控制FET的栅极端子连接；放电控制端子，其与控制来自二次电池的放电的放电控制FET的栅极端子连接；过充电检测电路，其检测对二次电池的过充电；过放电检测电路，其检测来自二次电池的过放电；以及充电器检测端子，其用于检测是否连接有充电器(例如，参照专利文献1的图1和图5)。另外，虽然未在专利文献1中明确记载，但在这样的电池装置中，通常，充电器检测端子还被用作用于监视与电池装置连接的负载的状态的端子。
此外，还公知有如下电池装置：该电池装置具备包含过电流检测端子和过电流检测电路的充放电控制电路，设置一端与二次电池的第2电极连接、另一端与放电控制FET的源极端子及过电流检测端子连接的电阻，利用在电阻中流过的电流检测在电阻的两端产生的电位差，由此，提高了放电过电流和充电过电流的检测精度(例如，参照专利文献2)。
另一方面，在由于连接有异常的充电器而产生的充电过电流、和由于所连接的负载异常而产生的放电过电流中，通常，放电过电流更大的情况较多。因此，作为放电控制FET，需要电流耐性较高的FET，作为充电控制FET，能够使用电流耐性比该放电控制FET低的FET。因此，对如下的构成电池装置的充放电控制电路的要求日益提高，该充放电控制电路能够使得电池装置的充电路径和放电路径分离(例如，参照专利文献1的图4)，且使得电池装置的充电控制FET能够使用电流耐性较低的低价的FET。
专利文献1：日本特许第5437770号公报
专利文献2：日本特开2014-166071号公报
但是，当使将充电路径和放电路径分离的电池装置构成为能够进行如专利文献1所示的充电器的连接状态的检测、和如专利文献1所示的精度高的过电流检测的双方时，产生如下这样的现象。
即，由充电器进行对二次电池的充电，二次电池的电压成为过充电电压以上的电压，充放电控制电路成为使充电控制FET截止的过充电检测状态。这里，当与电池装置连接的负载成为异常状态、且流过大电流时，成为检测出放电过电流并使放电控制FET截止的放电过电流检测状态。另一方面，用于监视负载的状态的端子(充电器检测端子)为从负载断开的状态，因此，无法监视负载的状态。因此，即使解除异常负载的连接，直到检测出卸下了充电器且二次电池的电压低于过充电电压而使充电控制FET导通为止，也无法从放电过电流状态恢复。
发明内容
本发明的目的在于提供一种充放电控制电路和电池装置，针对将充电路径和放电路径分离的电池装置，在成为过充电检测状态后的放电过电流检测状态下，解除了导致检测出放电过电流的异常负载的连接的情况下，能够监视负载的状态。
本发明的一个实施方式是一种充放电控制电路，该充放电控制电路具有：第1电源端子，其与二次电池的第1电极连接；第2电源端子，其与所述二次电池的第2电极连接；充电控制端子，其与控制对所述二次电池的充电的充电控制FET的栅极端子连接；放电控制端子，其与控制来自所述二次电池的放电的放电控制FET的栅极端子连接；过电流检测端子，其与所述放电控制FET的源极端子连接；充电器检测端子，其与充电器连接；控制电路，其向所述充电控制端子和所述放电控制端子输出控制信号；充放电监视电路，其与所述第1电源端子及所述第2电源端子连接，监视所述二次电池的充放电，当检测出所述二次电池的过充电或者过放电时，向所述控制电路输出指示所述控制电路使所述充电控制FET或者所述放电控制FET截止的信号；过电流检测电路，其与所述过电流检测端子连接，当根据所述过电流检测端子的电压检测出放电过电流时，向所述控制电路输出指示所述控制电路使所述放电控制FET截止的信号；充电器检测电路，其与所述充电器检测端子连接，当根据所述充电器检测端子的电压检测出未连接充电器时，输出指示使所述充电控制FET导通的信号；以及负载开路检测电路，其与所述充电器检测端子连接，当根据所述充电器检测端子的电压检测出与所述充电器检测端子连接的负载为正常状态时，向所述控制电路输出指示所述控制电路使所述放电控制FET导通的信号，所述控制电路即使在从所述充放电监视电路接收到指示使所述充电控制FET截止的信号而已使所述充电控制FET截止的情况下，当从所述充电器检测电路接收到指示使充电控制FET导通的信号时，也使所述充电控制FET导通。
此外，本发明的一个实施方式是一种电池装置，该电池装置具有：二次电池；充放电端子，其与所述二次电池的第1电极连接；电阻，该电阻的一端与所述二次电池的第2电极连接；放电控制FET，该放电控制FET的源极端子与所述电阻的另一端连接；充电控制FET，该充电控制FET的漏极端子与所述放电控制FET的漏极端子连接；充电端子，其与所述充电控制FET的源极端子连接；以及放电端子，其与所述充电控制FET和所述放电控制FET的连接点连接，充电器连接在所述充放电端子与充电端子之间，负载连接在所述充放电端子与所述放电端子之间。
根据本发明，在使包含上述充电控制电路的电池装置构成为将充电路径和放电路径分离的情况下，在成为过充电检测状态后的放电过电流检测状态下，解除了导致检测出放电过电流的异常负载的连接时，即使在从充放电监视电路接收到指示使充电控制FET截止的信号而使充电控制FET截止的情况下，当从充电器检测电路接收到指示使充电控制FET导通的信号时，控制电路也使充电控制FET导通，因此，负载开路检测电路能够经由充电器检测端子及变为导通的充电控制FET与负载连接，能够监视负载的状态。因此，如果解除了异常负载的连接，则能够使放电控制FET导通，从放电过电流状态恢复。
附图说明
图1是示出具有本发明一个实施方式的充放电控制电路的电池装置的图。
图2是示出图1所示的充电器检测电路的一例的电路图。
图3是示出图1所示的负载开路检测电路的一例的电路图。
标号说明
1：充放电控制电路；1A：第1电源端子；1B：第2电源端子；1C：充电控制端子；1D：放电控制端子；1E：过电流检测端子；1F：充电器检测端子；2：二次电池；10：电池装置；P+：充放电端子；DIS-：放电端子；CHA-：充电端子；20：充电器；30：负载。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是示出具有本发明一个实施方式的充放电控制电路1的电池装置10的图。
电池装置10具有充放电控制电路1、二次电池2、充放电端子P+、放电端子DIS-、充电端子CHA-、充电控制FET 3、放电控制FET 4和电阻5。充电控制FET 3控制对二次电池2的充电。放电控制FET 4控制从二次电池2的放电。
充放电端子P+与二次电池2的第1电极2a连接。电阻5的一端与二次电池2的第2电极2b连接。放电控制FET 4的源极端子与电阻5的另一端连接。充电控制FET3的漏极端子与放电控制FET 4的漏极端子连接。充电端子CHA-与充电控制FET 3的源极端子连接。放电端子DIS-与充电控制FET 3和放电控制FET 4的连接点(两个FET的漏极端子)连接。
充电器20连接在充放电端子P+与充电端子CHA-之间。负载30连接在充放电端子P+与放电端子DIS-之间。
这样，电池装置10成为将充电路径和放电路径分离的结构。
充放电控制电路1具有第1电源端子1A、第2电源端子1B、充电控制端子1C、放电控制端子1D、过电流检测端子1E、充电器检测端子1F。此外，充放电控制电路1具有充放电监视电路1a、控制电路1b、过电流检测电路1c、充电器检测电路1d、负载开路检测电路1e。充放电监视电路1a与第1电源端子1A及第2电源端子1B连接，监视二次电池2的充放电状态。控制电路1b控制充电控制FET 3和放电控制FET4。过电流检测电路1c检测来自二次电池2的放电过电流、及流向二次电池2的充电过电流。充电器检测电路1d检测充电器20的连接状态。
第1电源端子1A与二次电池2的第1电极2a连接，由此，将第1电源电压VDD提供给充放电控制电路1内的各电路。第2电源端子1B与二次电池2的第2电极2b连接，由此，将第2电源电压VSS提供给充放电控制电路1内的各电路。控制电路1b与充放电监视电路1a、过电流检测电路1c、充电器检测电路1d及负载开路检测电路1e连接。此外，控制电路1b与充电控制端子1C连接。充电控制端子1C与充电控制FET 3的栅极端子连接。此外，控制电路1b与放电控制端子1D连接。放电控制端子1D与放电控制FET 4的栅极端子连接。过电流检测电路1c与过电流检测端子1E连接。过电流检测端子1E与电阻5的另一端连接。充电器检测电路1d及负载开路检测电路1e与充电器检测端子1F连接。充电器检测端子1F与充电控制FET 3的源极端子连接。
另外，充电器检测端子1F还被用作用于监视与电池装置10连接的负载的状态的端子。
该结构的电池装置10如下所述地进行动作。
首先，当充电器20连接在充放电端子P+与充电端子CHA-之间时，由充电器20对二次电池2进行充电。当对二次电池2的充电持续，从而二次电池2的电压成为过充电电压以上的电压时，充放电监视电路1a向控制电路1b输出指示控制电路1b使充电控制FET 3截止的信号。控制电路1b接收该信号，使充电控制FET 3截止，成为过充电检测状态。
在该过充电检测状态下，负载30连接在充放电端子P+与放电端子DIS-之间，当该负载30成为异常状态、且流过大电流时，在电阻5的两端产生的电位差变大，当该电位差超过判定为放电过电流的电压时，过电流检测电路1c检测出放电过电流，向控制电路1b输出指示控制电路1b使放电控制FET 4截止的信号。控制电路1b接收该信号，使放电控制FET 4截止。
这样，电池装置10成为禁止了充电和放电的状态。
然后，当卸下了充电器20时，充电器检测电路1d根据与充电端子CHA-连接的充电器检测端子1F的电压，检测出未连接充电器20，向控制电路1b输出指示控制电路1b使充电控制FET 3导通的信号。这时，如上所述，虽然控制电路1b已根据来自充放电监视电路1a的指示，使充电控制FET 3截止，但控制电路1b使来自充电器检测电路1d的、指示使充电控制FET 3导通的信号优先，而使充电控制FET 3导通。
另外，即使二次电池2为过充电状态，只要卸下了充电器20，二次电池2的电压就不会进一步上升，因此，即使控制电路1b使充电控制FET 3导通，也不会产生问题。
这样，当充电控制FET 3导通时，充电器检测端子1F成为经由充电控制FET 3与负载30连接的状态。由此，负载开路检测电路1e能够根据充电器检测端子1F的电压来检测负载30的状态。而且，当解除了异常负载30的连接、即、负载30返回到正常状态、或者卸下了负载30时，负载开路检测电路1e检测出负载30为正常状态、或者未连接负载30，向控制电路1b输出指示控制电路1b使放电控制FET 4导通的信号。据此，控制电路1b使放电控制FET 4导通。
这样，电池装置10返回到允许充电和放电的状态。
这样，根据本实施方式，在充放电控制电路1使充电控制FET 3截止的过充电检测状态下，在与电池装置10连接的负载30成为异常状态且流过大电流并成为了使放电控制FET 4截止的放电过电流检测状态后，在解除了异常负载的连接的情况下，根据卸下了充电器20这一情况，使充电控制FET 3导通，因此，负载开路检测电路1e能够对解除了异常负载的连接这一情况进行检测。因此，只要检测出卸下了充电器20，则不用等到二次电池2的电压低于过充电电压而使充电控制FET 3导通，就能够从放电过电流状态恢复。
图2是示出图1所示的充电器检测电路1d的一例的电路图。
本例子的充电器检测电路1d具有恒流源1d1和NMOS晶体管1d2。
恒流源1d1的一端接收作为第1电源端子1A的电压的第1电源电压VDD。NMOS晶体管1d2的漏极端子与恒流源1d1的另一端连接，栅极端子接收作为第2电源端子1B的电压的第2电源电压VSS，源极端子与充电器检测端子1F连接。而且，恒流源1d1和NMOS晶体管1d2的漏极端子的连接点成为充电器检测电路1d的输出。
如下所述，该结构的充电器检测电路1d根据充电器检测端子1F的电压，判定是否连接有充电器20。
充电器20的电压大于二次电池2的电压。因此，在充电器20连接在充放电端子P+与充电端子CHA-之间的情况下，充电器检测端子1F的电压低于第2电源电压VSS。其结果，NMOS晶体管1d2导通，充电器检测电路1d向控制电路1b输出表示连接有充电器20这一情况的低电平的信号。
另一方面，在充电器20未连接在充放电端子P+与充电端子CHA-之间的情况下，充电器检测端子1F的电压成为第2电源电压VSS，从而成为与NMOS晶体管1d2的栅极端子的电压相同的电压，因此，NMOS晶体管1d2截止。由此，充电器检测电路1d向控制电路1b输出表示未连接充电器20这一情况的高电平的信号。
图3是示出图1所示的负载开路检测电路1e的一例的电路图。
本例的负载开路检测电路1e具有电阻1e1、NMOS晶体管1e2、比较器1e3和基准电压源1e4。
电阻1e1的一端及比较器1e3的同相输入端子与充电器检测端子1F连接。NMOS晶体管1e2的漏极端子与电阻1e1的另一端连接，栅极端子接收控制电路1b的输出，源极端子接收第2电源电压VSS。向比较器1e3的反相输入端子提供基准电压源1e4的电压。而且，比较器1e3的输出成为负载开路检测电路1e的输出。基准电压源1e4的电压被设定为作为判定与充电器检测端子1F连接的负载30是否异常的基准的电压值。
如下所述，该结构的负载开路检测电路1e根据充电器检测端子1F的电压，判定负载30是否为异常状态。
在放电控制FET 4截止的情况下，控制电路1b向NMOS晶体管1e2的栅极端子提供高电平的信号。由此，NMOS晶体管1e2导通。由于放电控制FET 4截止，因此充电器检测端子1F成为经由充电控制FET 3及负载30与充放电端子P+连接的状态。因此，充电器检测端子1F的电压成为用负载30与电阻1e1的电阻比对充放电端子P+的电压与第2电源电压VSS的电压差进行分压所得的电压。
这时，当负载30是异常状态时，充电器检测端子1F的电压上升，差不多成为充放电端子P+的电压。因此，比较器1e3向控制电路1b输出表示负载30异常这一情况的高电平的信号。据此，控制电路1b维持放电控制FET 4的截止状态。
另一方面，当负载30为正常状态、或者卸下了负载30时，NMOS晶体管1e2导通，由此，充电器检测端子1F的电压成为第2电源电压VSS，低于基准电压源1e4的电压。因此，比较器1e3向控制电路1b输出表示负载30为正常状态、或者未连接负载的低电平的信号。据此，控制电路1b使截止的放电控制FET 4导通。
此外，在放电控制FET 4导通的情况下，控制电路1b向NMOS晶体管1e2的栅极端子提供低电平的信号。由此，NMOS晶体管1e2截止。由于放电控制FET 4导通，因此充电器检测端子1F成为经由充电控制FET 3、放电控制FET 4及电阻5与二次电池2的第2电极2b连接的状态。因此，充电器检测端子1F的电压成为第2电源电压VSS。因此，比较器1e3向控制电路1b输出表示负载30正常这一情况的低电平的信号。因此，控制电路1b维持放电控制FET 4的导通状态。
以上，对本发明的实施方式及其变形进行了说明，但这些实施方式及其变形是作为例子而提示的，并不旨在限定发明的范围。这些实施方式及其变形能够以其它各种方式实施，能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种省略、置换和变更。这些实施方式及其变形被包含在发明的范围或主旨内的同时，被包含在权利要求书所记载的发明以及其同等的范围内。此外，上述各实施方式及其变形能够彼此适当组合。
例如，本发明的充放电控制电路通过用于将充电路径和放电路径分离的电池装置，实现期望的效果，因此，在上述实施方式中，仅示出了在将充电路径和放电路径分离的电池装置10中使用了本发明的充放电控制电路的例子，但本发明的充放电控制电路还能够在充电路径和放电路径共用的电池装置中使用。即，本发明的充放电控制电路能够应用于将充电路径和放电路径分离的电池装置、及充电路径和放电路径共用的电池装置的双方，通用性较高。
此外，在图2中示出了由恒流源1d1和NMOS晶体管1d2构成充电器检测电路1d的例子，但也可以取而代之，使用比较器来构成充电器检测电路1d。

Claims (1)

1.一种电池装置，其具有：
充放电控制电路；
二次电池；
充放电端子，其与所述二次电池的第1电极连接；
电阻，该电阻的一端与所述二次电池的第2电极连接；
放电控制FET，该放电控制FET的源极端子与所述电阻的另一端连接；
充电控制FET，该充电控制FET的漏极端子与所述放电控制FET的漏极端子连接；
充电端子，其与所述充电控制FET的源极端子连接；以及
放电端子，其与所述充电控制FET和所述放电控制FET的连接点连接，
所述充放电控制电路用于将充电路径与放电路径分离的电池装置，所述充放电控制电路具有：
第1电源端子，其与所述二次电池的第1电极连接；
第2电源端子，其与所述二次电池的第2电极连接；
充电控制端子，其与控制对所述二次电池的充电的所述充电控制FET的栅极端子连接；
放电控制端子，其与控制来自所述二次电池的放电的所述放电控制FET的栅极端子连接；
过电流检测端子，其与所述放电控制FET的源极端子连接；
充电器检测端子，其与充电器连接，并且经由所述充电控制FET与负载连接；
控制电路，其向所述充电控制端子和所述放电控制端子输出控制信号；
充放电监视电路，其与所述第1电源端子及所述第2电源端子连接，监视所述二次电池的充放电，当检测出所述二次电池的过充电或者过放电时，向所述控制电路输出指示所述控制电路使所述充电控制FET或者所述放电控制FET截止的信号；
过电流检测电路，其与所述过电流检测端子连接，当根据所述过电流检测端子的电压检测出放电过电流时，向所述控制电路输出指示所述控制电路使所述放电控制FET截止的信号；
充电器检测电路，其与所述充电器检测端子连接，当根据所述充电器检测端子的电压检测出未连接所述充电器时，向所述控制电路输出指示所述控制电路使所述充电控制FET导通的信号；以及
负载开路检测电路，其与所述充电器检测端子连接，当根据所述充电器检测端子的电压检测出与所述充电器检测端子连接的所述负载为正常状态时，向所述控制电路输出指示所述控制电路使所述放电控制FET导通的信号，
所述控制电路即使在从所述充放电监视电路接收到指示使所述充电控制FET截止的信号而已使所述充电控制FET截止的情况下，当从所述充电器检测电路接收到指示使所述充电控制FET导通的信号时，也使所述充电控制FET导通，
所述充电器连接在所述充放电端子与所述充电端子之间，
所述负载连接在所述充放电端子与所述放电端子之间。
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