CN109672234B - 充放电控制电路以及具有该充放电控制电路的电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供充放电控制电路以及具有该充放电控制电路的电池装置。充放电控制电路具有：过放电锁存电路，其基于输入的放电控制信号和外部负电压输入端子(VM)的电压，输出过放电锁存信号；逻辑电路，其输入过放电检测信号和过放电锁存信号，在正在输入过放电锁存信号的期间，向控制电路输出过放电检测信号，由此，能够在与电容较大的负载连接的电池装置中以较短的处理时间停止向负载供给电源。

Description

充放电控制电路以及具有该充放电控制电路的电池装置
技术领域
本发明涉及充放电控制电路以及具有该充放电控制电路的电池装置。
背景技术
一般而言，电池装置构成为具有充放电控制电路，由此保护二次电池，其中该充放电控制电路检测过充电、过放电等，控制二次电池的充放电。此外，具有在检测到过放电的情况下禁止向负载放电并且削减充放电控制电路的内部的消耗电流的掉电(power down)功能。
图3示出现有的电池装置50的框图。电池装置50具有二次电池SC、与二次电池SC连接的充放电控制电路51、放电控制FET(Field Effect Transistor)52、充电控制FET 53、外部正极端子EB+和外部负极端子EB-。
充放电控制电路51具有过充电检测电路511、过放电检测电路512、控制电路513、上拉检测电路514、正极
电源端子VDD、负极电源端子VSS、放电控制端子DO、充电控制端子CO和外部负电压输入端子VM，各电路和各端子如图所示地连接。
关于电池装置50，当二次电池SC的电压下降且过放电检测电路512检测出过放电时，控制电路513经由放电控制端子DO而使放电控制FET 52截止。此时，外部负电压输入端子VM的电压利用负载上升至外部正极端子EB+、即二次电池SC的正极端子的电压附近。关于控制电路513，当上拉检测电路514检测出外部负电压输入端子VM的电压超过了掉电电压时，向控制电路513输出上拉信号。控制电路513接收上拉信号，向过充电检测电路511和过放电检测电路512输出掉电控制信号。因此，电池装置50成为掉电状态。而且，关于成为了掉电状态的电池装置50，即使二次电池SC的电压上升，当未检测出外部负电压输入端子VM的电压成为了掉电电压以下时，也不解除掉电状态(例如，参照专利文献1)。
根据这样的具有充放电控制电路51的电池装置50，能够在产品出厂时削减无用的功耗，能够设为掉电状态而使在负载中流过的电流停止。例如，能够利用设置于正极电源端子VDD的开关56、电阻54及55，使正极电源端子VDD的电压虚拟地下降，从而使电池装置50成为掉电状态。
专利文献1：日本特开2005-229774号公报
但是，图3所示的电池装置50进行如下所述的动作。
在与不可卸下的负载连接的产品的出厂检查中，在接通开关56使正极电源端子VDD的电压虚拟地下降从而使电池装置50成为掉电状态的情况下，即使断开放电控制FET52，当负载的电容较大时，直到外部负电压输入端子VM的电压超过掉电电压为止有时也需要较长的时间。
因此，当在外部负电压输入端子VM的电压超过掉电电压之前断开开关56时，电池装置50不会成为掉电状态。即，直到外部负电压输入端子VM的电压超过掉电电压为止，开关56需要持续接通。关于这样的出厂检查中包含的处理，处理时间关系到产品的成本，因此，要求能够以较短的时间实施。
发明内容
本发明正是鉴于上述要求而完成的，其目的在于提供一种能够在与电容较大的负载连接的电池装置中以较短的处理时间停止负载的充放电控制电路和具有该充放电控制电路的电池装置。
为了解决上述课题，本发明的一个方式的充放电控制电路的特征在于，具有：正极电源端子和负极电源端子，它们用于监视二次电池的电压；外部负电压输入端子，其输入与负载的负极连接的外部负极端子的电压；放电控制端子，其向放电控制FET输出放电控制信号；过放电检测电路，其在根据正极电源端子的电压检测出二次电池的过放电时，输出过放电检测信号；上拉检测电路，其监视所述外部负电压输入端子的电压，输出上拉信号；控制电路，其基于输入的过放电检测信号，输出过放电状态信号和放电控制信号，基于输入的上拉信号，输出掉电控制信号；过放电锁存电路，其基于输入的过放电状态信号和外部负电压输入端子的电压，输出过放电锁存信号；以及逻辑电路，其输入过放电检测信号和过放电锁存信号，在正在输入过放电锁存信号的期间，向控制电路输出过放电检测信号。
此外，本发明的电池装置的特征在于，具有：二次电池；外部正极端子和外部负极端子，它们与负载连接；充电控制FET，其一端与外部负极端子连接；放电控制FET，其一端与充电控制FET的另一端连接，另一端与二次电池的负极连接；以及上述充放电控制电路，其与二次电池、充电控制FET、放电控制FET和外部负极端子连接。
根据本发明，充放电控制电路具有：过放电锁存电路，其基于放电控制信号和外部负电压输入端子的电压，输出过放电锁存信号；以及逻辑电路，其输入过放电检测信号和过放电锁存信号，在正在输入过放电锁存信号的期间，向控制电路输出过放电检测信号，因此，能够在与电容较大的负载连接的电池装置中以较短的处理时间使在负载中流过的电流停止。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的电池装置的一例的框图。
图2是示出本发明实施方式的电池装置的另一例的框图。
图3是示出现有的电池装置的框图。
标号说明
10：电池装置；11：充放电控制电路；111：过充电检测电路；112：过放电检测电路；113：控制电路；114：上拉检测电路；115：过放电锁存电路；116：逻辑电路；12：放电控制FET；13：充电控制FET；VDD：正极电源端子；VSS：负极电源端子；DO：放电控制端子；CO：充电控制端子；VM：外部负电压输入端子；EB+：外部正极端子；EB-：外部负极端子；SC：二次电池SC。
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是示出本发明实施方式的电池装置10的框图。
本实施方式的电池装置10具有二次电池SC、充放电控制电路11、放电控制FET12、充电控制FET 13、电阻14及15、开关16、与负载或者充电器连接的外部正极端子EB+及外部负极端子EB-。
充放电控制电路11具有过充电检测电路111、过放电检测电路112、控制电路113、上拉检测电路114、过放电锁存电路115、逻辑电路116、正极电源端子VDD及负极电源端子VSS、放电控制端子DO、充电控制端子CO以及外部负电压输入端子VM。
充电控制FET 13的一端与外部负极端子EB-连接，另一端与放电控制FET 12的一端连接。放电控制FET 12的另一端与二次电池SC的负极连接。关于放电控制FET12，栅极与放电控制端子DO连接，利用从放电控制端子DO输出的放电控制信号进行导通及截止控制。关于充电控制FET 13，栅极与充电控制端子CO连接，利用从充电控制端子CO输出的充电控制信号进行导通及截止控制。
充放电控制电路11的正极电源端子VDD经由电阻14与二次电池SC的正极和外部正极端子EB+连接，负极电源端子VSS与二次电池SC的负极连接，外部负电压输入端子VM与外部负极端子EB-连接。
过充电检测电路111根据输入到正极电源端子VDD的电压，检测二次电池SC的过充电，向控制电路113输出过充电检测信号OCD。过放电检测电路112根据输入到正极电源端子VDD的电压，检测二次电池SC的过放电，向逻辑电路116输出过放电检测信号ODD。这里，负极电源端子VSS的电压输入到这些电路，但在图中省略图示。以下，其它电路也同样如此。
控制电路113在允许二次电池SC的放电时向放电控制端子DO输出高电平的放电控制信号，在禁止放电时，输出低电平的放电控制信号。而且，在允许二次电池SC的充电时向充电控制端子CO输出高电平的充电控制信号，在禁止充电时输出低电平的充电控制信号。此外，当输入了过放电检测信号ODD时，控制电路113在规定的延迟时间之后输出过放电状态信号ODS，然后，当接收到上拉信号PU时，向过充电检测电路111和过放电检测电路112输出掉电控制信号PD。
上拉检测电路114输入外部负电压输入端子VM的电压，当检测出外部负极端子EB-被负载上拉至外部正极端子EB+并超过了掉电电压时，输出上拉信号PU。
过放电锁存电路115输入过放电状态信号ODS和外部负电压输入端子VM的电压，向逻辑电路11输出过放电锁存信号ODL。在外部负电压输入端子VM的电压高于规定的电压时，如果输入了过放电状态信号ODS，则过放电锁存电路115输出过放电锁存信号ODL，在外部负电压输入端子VM的电压成为规定的电压以下时，过放电锁存电路115停止过放电锁存信号ODL的输出。规定的电压例如为能够对在外部正极端子EB+和外部负极端子EB-连接有充电器进行检测的电压。
逻辑电路116输入过放电检测信号ODD和过放电锁存信号ODL，在未输入过放电锁存信号ODL时向控制电路113输出过放电检测电路112的输出信号，在正在输入过放电锁存信号ODL的期间，向控制电路113输出过放电检测信号ODD。逻辑电路116例如由OR电路(或电路)构成。
接着，以下，对电池装置10的动作进行说明。
这里，对在外部正极端子EB+与外部负极端子EB-之间连接有电容较大的负载、在正极电源端子VDD与二次电池SC的负极之间连接有开关16和电阻15的电池装置10中，电池装置10强制地停止向负载供给电源而转移到掉电状态时的动作进行说明。二次电池SC被充电为不超过过充电电压的程度的电压，放电控制FET 12和充电控制FET 13导通。
当开关16接通时，正极电源端子VDD输入用电阻14和电阻15对二次电池SC的电压进行分压而得到的电压。电阻14和电阻15的电阻值设定为使分压电压低于过放电电压。因此，过放电检测电路112检测二次电池SC的过放电，经由逻辑电路116向控制电路113输出过放电检测信号ODD。当接收到过放电检测信号ODD时，控制电路113在规定的延迟时间之后，向放电控制端子DO输出低电平的放电控制信号而使放电控制FET 12截止，由此，禁止放电，进一步向过放电锁存电路115输出过放电状态信号ODS。
当放电控制FET 12断开时，外部负极端子EB-与二次电池SC的负极的连接被切断，被负载上拉至外部正极端子EB+。但是，负载的电容较大，因此，外部负极端子EB-的电压花费较长的时间(例如几秒)而被上拉至外部正极端子EB+的电压。因此，上拉检测电路114不输出上拉信号PU，直到外部负电压输入端子VM的电压超过掉电电压为止。
这里，关于过放电锁存电路115，当接收到控制电路113的过放电状态信号ODS时，外部负电压输入端子VM的电压高于规定的电压，因此，输出过放电锁存信号ODL。而且，维持过放电锁存信号ODL，直到在外部正极端子EB+与外部负极端子EB-之间连接充电器为止。
逻辑电路116在接收过放电锁存信号ODL的期间，向控制电路113输出过放电检测信号ODD。而且，即使开关16断开而使过放电检测电路112不输出过放电检测信号ODD，逻辑电路116也继续输出过放电检测信号ODD。
控制电路113在接收过放电检测信号ODD的期间，输出低电平的放电控制信号。因此，电池装置10能够停止向负载供给电源，从而削减无用的消耗电流。外部负电压输入端子VM的电压在从过放电锁存电路115输出过放电锁存信号ODL的期间超过掉电电压即可。而且，关于电池装置10，在外部负电压输入端子VM的电压超过掉电电压时，上拉检测电路114输出上拉信号PU，控制电路113向过充电检测电路111和过放电检测电路112输出掉电控制信号PD，转移到掉电状态。
由此，在直到上拉检测电路114输出上拉信号PU为止的期间无需将开关16接通，在直到过放电锁存电路115输出过放电锁存信号ODL为止的期间将开关16接通即可。因此，如果进行仅在过放电锁存电路115输出过放电锁存信号ODL为止的期间将开关16接通的处理，则电池装置10能够强制地停止向负载供给电源，并且能够转移到掉电状态。
如上所述，根据本实施方式的充放电控制电路11，通过设置过放电锁存电路115和逻辑电路116，能够以较短的处理时间停止负载并且能够成为掉电状态。因此，能够提供制造成本较低的电池装置。
在本实施方式中，过放电锁存电路115可以由以下部件构成：电压检测电路，其对外部负电压输入端子VM的电压高于规定的电压的情况进行检测；以及逻辑电路，其基于电压检测电路的检测信号和过放电状态信号ODS，输出过放电锁存信号ODL。并且，也可以构成为输入上拉信号PU和掉电控制信号PD而掉电。
另外，在本实施方式中，控制电路113利用上拉信号PU向过充电检测电路111和过放电检测电路112输出掉电控制信号PD，但也可以如图2所示，利用过放电锁存信号ODL使过充电检测电路111和过放电检测电路112掉电。在该情况下，过放电锁存电路115构成为输入上拉信号PU而掉电。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不受上述实施方式限定，当然能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种变更或组合。
例如，将逻辑电路116作为OR电路了进行了说明，但只要根据各电路的输出逻辑适当设计即可。此外，还可以适当地选择基于掉电控制信号PD和过放电锁存信号ODL而掉电的电路。此外，如果仅是使负载停止，则并不特别需要上拉检测电路。

Claims (4)

1.一种充放电控制电路，其用于控制二次电池的充放电，其特征在于，该充放电控制电路具有：
正极电源端子和负极电源端子，它们用于监视所述二次电池的电压；
外部负电压输入端子，其输入与负载的负极连接的外部负极端子的电压；
放电控制端子，其向放电控制FET输出放电控制信号；
过放电检测电路，其在根据所述正极电源端子的电压检测出所述二次电池的过放电时，输出过放电检测信号；
控制电路，其基于输入的所述过放电检测信号，输出过放电状态信号和所述放电控制信号；
过放电锁存电路，其基于输入的所述过放电状态信号和所述外部负电压输入端子的电压，输出过放电锁存信号；
逻辑电路，其输入所述过放电检测信号和所述过放电锁存信号，在正在输入所述过放电锁存信号的期间，向所述控制电路输出所述过放电检测信号；以及
上拉检测电路，其监视所述外部负电压输入端子的电压，输出上拉信号，
所述控制电路基于输入的所述上拉信号，输出掉电控制信号，
所述过放电检测电路基于所述掉电控制信号或者所述过放电锁存信号而掉电。
2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，
在所述外部负电压输入端子的电压高于规定的电压时，如果所述过放电锁存电路被输入了所述过放电状态信号，则所述过放电锁存电路输出所述过放电锁存信号，在所述外部负电压输入端子的电压成为规定的电压以下时，所述过放电锁存电路停止所述过放电锁存信号的输出。
3.根据权利要求1或2所述的充放电控制电路，其特征在于，
所述过放电锁存电路基于所述上拉信号或者所述掉电控制信号而掉电。
4.一种电池装置，其特征在于，该电池装置具有：
二次电池；
外部正极端子和外部负极端子，它们与负载连接；
充电控制FET，其一端与所述外部负极端子连接；
放电控制FET，其一端与所述充电控制FET的另一端连接，另一端与所述二次电池的负极连接；以及
权利要求1至3中的任意一项所述的充放电控制电路，其与所述二次电池、所述充电控制FET、所述放电控制FET和所述外部负极端子连接。
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