CN112072724B - 充放电控制电路以及具备该充放电控制电路的电池装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供充放电控制电路以及具备该充放电控制电路的电池装置。充放电控制电路具备：第一电池单元平衡电路，其具有第一开关；第二电池单元平衡电路，其具有第二开关；第一电池单元平衡检测电路，其具有第三开关；第二电池单元平衡检测电路，其具有第四开关；以及控制电路，其当第一电池的电压为电池单元平衡检测电压以上时，向第一开关输出使第一开关以规定的周期接通的控制信号，当第二电池的电压为电池单元平衡检测电压以上时，向第二开关输出使第二开关以规定的周期接通的控制信号，在输出控制信号时，向第三开关和第四开关输出使第三开关和第四开关以规定的周期断开的控制信号。

Description

充放电控制电路以及具备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及电池装置。

背景技术

图2是示出具备电池单元(cell)平衡电路的现有的电池装置的电路图。

现有的电池装置具备充放电控制电路20、电池21a、21b、保护电阻22a、22b、FET(Field Effect Transistor，场效应晶体管)23、电池单元平衡电路24a、24b以及外部端子EB+、EB-。充放电控制电路20具备电池单元平衡检测电路25a、25b、过充电检测电路26a、26b、控制电路27、电源端子VDD、接地端子VSS、输入端子VC1、VC2以及输出端子CB1、CB2、CO。

充放电控制电路20监视电池21a、21b的电压，控制电路27根据电压状态使FET23导通/截止，由此控制电池21a、21b的电压。

在将外部端子EB+、EB-与充电器连接时，对电池21a、21b进行充电，输入端子VC1、VC2的电压逐渐变高。当某一个电池、例如电池21a的电压、即输入端子VC2-VC1间电压为电池单元平衡检测电压以上时，电池单元平衡检测电路25a向控制电路27输出检测信号。控制电路27当从电池单元平衡检测电路25a接收到检测信号时，经由输出端子CB1向电池单元平衡电路24a输出电池单元平衡控制信号。当电池单元平衡电路24a接收到电池单元平衡控制信号时，接通开关以抑制电池21a的充电。因此，电池21a与电池21b相比，充电速度降低。当电池21b的电压为电池单元平衡检测电压以上时，同样地，电池单元平衡电路24b抑制电池21b的充电。

而且，当电池21a、21b的电压为过充电检测电压以上时，过充电检测电路26a、26b向控制电路27输出检测信号。控制电路27从输出端子CO输出使FET 23截止的控制信号，停止电池21a、21b的充电。

如上所述，充放电控制电路20在充电中进行消除电池21a、21b的电压偏移的动作、即电池单元平衡动作(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-234916号公报

充放电控制电路20在存在削减成本的要求的情况下，作为策略，可以考虑减少端子数。例如，通过在充放电控制电路20的内部构成电池单元平衡电路24a、24b，能够削减输出端子CB1、CB2。

然而，当在充放电控制电路20中装入电池单元平衡电路24a、24b时，在电池单元平衡动作时，电流流过保护电阻22a、22b，由此会对电池单元平衡检测电路25a、25b以及过充电检测电路26a、26b的NMOS晶体管的栅极施加阈值以上的电压，由于长期使用而导致特性劣化。

发明内容

本发明的目的在于，在不引起晶体管的特性劣化的情况下，削减充放电控制电路及电池装置的成本。

本发明的实施方式的充放电控制电路的特征在于，该充放电控制电路具备：第一电池单元平衡电路，其具有第一开关；第二电池单元平衡电路，其具有第二开关；第一电池单元平衡检测电路，其具有第三开关；第二电池单元平衡检测电路，其具有第四开关；以及控制电路，其当第一电池的电压为电池单元平衡检测电压以上时，向第一开关输出使第一开关以规定的周期接通的控制信号，当第二电池的电压为电池单元平衡检测电压以上时，向第二开关输出使第二开关以规定的周期接通的控制信号，在输出控制信号时，向第三开关和第四开关输出使第三开关和第四开关以规定的周期断开的控制信号。

此外，本发明的实施方式的电池装置的特征在于，具备：多个电池以及FET，它们串联地连接在第一外部端子与第二外部端子之间；以及上述充放电控制电路，其监视多个电池的电压，通过使FET导通/截止来控制多个电池的充放电。

根据本发明的充放电控制电路，在内部取入有电池单元平衡电路，并在电池单元平衡检测电路等具备与电池单元平衡电路的开关互补地接通/断开的开关，因此，能够削减输出电池单元平衡信号的端子。即，能够在不引起检测电路的晶体管的特性劣化的情况下，削减充放电控制电路及电池装置的成本。

附图说明

图1是示出具备本发明的实施方式的电池单元平衡电路的电池装置的电路图。

图2是示出具备现有的电池单元平衡电路的电池装置的电路图。

图3是示出具备本实施方式的电池单元平衡电路的电池装置的另一例的电路图。

标号说明

10：充放电控制电路；

11a、11b：电池；

12a、12b：保护电阻；

13：FET；

14a、14b：电池单元平衡电路；

15a、15b：电池单元平衡检测电路；

16a、16b：过充电检测电路；

154a、154b、164a、164b、184a、184b：恒流源；

17：控制电路；

18a、18b：电压检测电路。

具体实施方式

图1是示出具备本发明的实施方式的电池单元平衡电路的电池装置的电路图。

电池装置具备充放电控制电路10、电池11a和11b、保护电阻12a和12b、FET 13、外部端子EB+和外部端子EB-。充放电控制电路10具备电源端子VDD、接地端子VSS、输入端子VC1、VC2以及输出端子CO。

电池11a、11b和FET 13串联地连接在外部端子EB+与外部端子EB-之间。

电池11a的正极端子经由电源端子VDD和保护电阻12a与输入端子VC1连接，负极端子经由电池11b的正极端子和保护电阻12b与输入端子VC2连接。电池11b的负极端子与接地端子VSS连接。FET 13的栅极与输出端子CO连接。

充放电控制电路10具备电池单元平衡电路14a、14b、电池单元平衡检测电路15a、15b、过充电检测电路16a、16b以及控制电路17。

电池单元平衡电路14a具备电阻141a和开关142a，电池单元平衡电路14b具备电阻141b和开关142b。

电池单元平衡电路14a中，电阻141a和开关142a串联地连接在输入端子VC1与输入端子VC2之间，开关142a的控制端子与控制电路17的第一输出端子连接。电池单元平衡电路14b中，电阻141b和开关142b串联地连接在输入端子VC2与接地端子VSS之间，开关142b的控制端子与控制电路17的第二输出端子连接。

电池单元平衡检测电路15a具备电阻151a、开关152a、电阻153a、电流源154a以及NMOS晶体管155a，电池单元平衡检测电路15b具备电阻151b、开关152b、电阻153b、电流源154b以及NMOS晶体管155b。

电阻151a、开关152a、电阻153a串联地连接在输入端子VC1与输入端子VC2之间，开关152a和电阻153a的连接点与NMOS晶体管155a的栅极连接。电流源154a和NMOS晶体管155a串联地连接在电源端子VDD与输入端子VC2之间。作为输出端子的NMOS晶体管155a的漏极与控制电路17的第一输入端子连接。开关152a的控制端子与控制电路17的第三输出端子连接。

电池单元平衡检测电路15b是与电池单元平衡检测电路15a相同的结构，输出端子与控制电路17的第二输入端子连接。

过充电检测电路16a(b)具备电阻161a(b)、开关162a(b)、电阻163a(b)、电流源164a(b)以及NMOS晶体管165a(b)。

电阻161a、开关162a、电阻163a串联地连接在输入端子VC1与输入端子VC2之间，开关162a和电阻163a的连接点与NMOS晶体管165a的栅极连接。电流源164a和NMOS晶体管165a串联地连接在电源端子VDD与输入端子VC2之间。作为输出端子的NMOS晶体管165a的漏极与控制电路17的第三输入端子连接。开关162a的控制端子与控制电路17的第三输出端子连接。

过充电检测电路16b是与过充电检测电路16a相同的结构，输出端子与控制电路17的第四输入端子连接。

控制电路17的充放电控制端子与输出端子CO连接。

以下，对如上所述构成的电池装置的动作进行说明。

通过向负载放电而电压降低了的电池11a和11b由连接在外部端子EB+与外部端子EB-之间的充电器进行充电。当电池11a和电池11b的电压低于电池单元平衡电压时，电池单元平衡检测电路15a、15b和过充电检测电路16a、16b均不向控制电路17输出检测信号。

控制电路17由于未被输入检测信号，因此，从第一和第二输出端子输出断开开关的控制信号，从第三输出端子输出接通开关的控制信号。因此，电池单元平衡电路14a和14b不进行电池单元平衡动作。另一方面，电池单元平衡检测电路15a、15b和过充电检测电路16a、16b进行检测动作。

接下来，对电池11a的电压超过电池单元平衡电压、电池11b的电压未超过电池单元平衡电压的情况下的充放电控制电路10的动作进行说明。

当电池11a的电压超过电池单元平衡电压时，电池单元平衡检测电路15a进行检测，从输出端子向控制电路17的第一输入端子输出电池单元平衡检测信号。控制电路17当接收到电池单元平衡检测信号时，从第一输出端子向电池单元平衡电路14a输出电池单元平衡控制信号，从第三输出端子向电池单元平衡检测电路15a、15b和过充电检测电路16a、16b输出接通/断开开关的控制信号。

这里，从第一输出端子输出的电池单元平衡控制信号以规定的周期接通/断开电池单元平衡电路14a的开关142a。相应地，电池单元平衡检测电路15a、15b和过充电检测电路16a、16b的开关根据从第三输出端子输出的控制信号，在开关142a接通时被断开，在开关142a断开时被接通。

在电池单元平衡电路14a中，当开关142a接通时，经由保护电阻12a、保护电阻12b流过电流，由此控制电池11a的电压。由于电流流过保护电阻12b，输入端子VC2的电压变得比电池11b的正极的电压高。即，有可能阈值以上的电压施加至NMOS晶体管155b与NMOS晶体管165b的栅极与源极之间。

这时，电池单元平衡检测电路15b中，由于开关152b断开，因此能够防止阈值以上的电压施加至NMOS晶体管155b的栅极与源极间。此外，过充电检测电路16b中，同样地，由于开关162b断开，因此能够防止阈值以上的电压施加至NMOS晶体管165b的栅极与源极间。

接下来，对电池11b的电压超过电池单元平衡电压、电池11a的电压未超过电池单元平衡电压的情况下的充放电控制电路10的动作进行说明。

当电池11b的电压超过电池单元平衡电压时，电池单元平衡检测电路15b进行检测，从输出端子向控制电路17的第二输入端子输出电池单元平衡检测信号。控制电路17当接收到电池单元平衡检测信号时，从第二输出端子向电池单元平衡电路14b输出电池单元平衡控制信号，从第三输出端子向电池单元平衡检测电路15a、15b和过充电检测电路16a、16b输出接通/断开开关的控制信号。

这里，从第二输出端子输出的电池单元平衡控制信号以规定的周期接通/断开电池单元平衡电路14b的开关142b。相应地，电池单元平衡检测电路15a、15b和过充电检测电路16a、16b的开关根据从第三输出端子输出的控制信号，在开关142b接通时被断开，在开关142b断开时被接通。

在电池单元平衡电路14b中，当开关142b接通时，经由保护电阻12b流过电流，由此控制电池11b的电压。输入端子VC2的电压由于电流流过保护电阻12b而变得比电池11b的正极的电压低。即，有可能阈值以上的电压施加至NMOS晶体管155a与NMOS晶体管165a的栅极与源极间。

这时，电池单元平衡检测电路15a中，由于开关152a断开，因此能够防止阈值以上的电压施加至NMOS晶体管155a的栅极与源极间。此外，过充电检测电路16a中，同样地，由于开关162a断开，因此能够防止阈值以上的电压施加至NMOS晶体管165a的栅极与源极间。

另外，在开关142a和开关142b断开时，电池单元平衡检测电路15a、15b和过充电检测电路16a、16b各自的开关接通，因此能够没有问题地进行电池11a和电池11b的电压检测动作。

充放电控制电路10一边进行以上进行了说明的电池11a或电池11b的电池单元平衡动作，一边继续进行充电控制。然后，当电池11a或电池11b的电压超过过充电电压时，过充电检测电路16a或过充电检测电路16b检测出过充电，输出过充电检测信号。控制电路17在从过充电检测电路16a或过充电检测电路16b接收到过充电检测信号时，停止电池单元平衡动作，从输出端子CO向FET 13输出L电平(低电平)的信号而停止充电。

如以上进行了说明那样，根据本发明的充放电控制电路，在内部取入有电池单元平衡电路，并在电池单元平衡检测电路和过充电检测电路具备与电池单元平衡电路的开关互补地接通/断开的开关，因此，能够削减输出电池单元平衡信号的端子。即，能够削减充放电控制电路及电池装置的成本。

图3是示出具备本实施方式的电池单元平衡电路的电池装置的另一例的电路图。

图3的充放电控制电路30具备电压检测电路18a、18b，所述电压检测电路18a、18b共用电池单元平衡检测电路和过充电检测电路。除此以外的电路结构与充放电控制电路10相同，因此省略详细的说明。

电压检测电路18a具备电阻151a、开关152a、电阻183a、电阻161a、开关162a、电流源184a以及NMOS晶体管185a，电压检测电路18b具备电阻151b、开关152b、电阻183b、电阻161b、开关162b、电流源184b以及NMOS晶体管185b。

即，电压检测电路18a具备电阻183a、电流源184a和NMOS晶体管185a，其中，所述电阻183a共用电池单元平衡检测电路15a的电阻153a和过充电检测电路16a的电阻163a，所述电流源184a和NMOS晶体管185b共用电池单元平衡检测电路15a的电流源154a和NMOS晶体管155a、以及过充电检测电路16a的电流源164a和NMOS晶体管165a，电压检测电路18b具备电阻183b、电流源184b和NMOS晶体管185b，其中，所述电阻183b共用电池单元平衡检测电路15b的电阻153b和过充电检测电路16b的电阻163b，所述电流源184b和NMOS晶体管185b共用电池单元平衡检测电路15b的电流源154b和NMOS晶体管155b、以及过充电检测电路16b的电流源164b和NMOS晶体管165b。

电压检测电路18a中，通过适当设计电阻151a与电阻183a之比、以及电阻161a与电阻183a之比，能够共用电阻183a、电流源184a、NMOS晶体管185a，并且，电压检测电路18b中，通过适当设计电阻151b与电阻183b之比、以及电阻161b与电阻183b之比，能够共用电阻183b、电流源184b、NMOS晶体管185b。

通过如上那样构成，能够削减电阻、电流源、NMOS晶体管，因此，能够进一步削减充放电控制电路及电池装置的成本。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，通过由两个电池构成的例子进行了说明，但是也可以是三个以上的电池。此外，虽然构成为具备过充电检测电路和充电控制用FET，但是也可以还具备过放电检测电路和放电控制用FET。

此外，在电池单元平衡检测电路15a(15b)中，也可以调换电阻151a(151b)与开关152a(152b)的连接关系。同样地，在过充电检测电路16a(16b)中，也可以调换电阻161a(161b)与开关162a(162b)的连接关系。

Claims (2)

1.一种充放电控制电路，该充放电控制电路对串联连接的多个电池的充放电进行控制，其特征在于，所述充放电控制电路具备：

第一输入端子，其经由第一保护电阻连接于第一电池的正极；

第二输入端子，其经由第二保护电阻连接于所述第一电池的负极和第二电池的正极；

接地端子，其连接于所述第二电池的负极；

第一电池单元平衡电路，其连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间，具有第一开关；

第二电池单元平衡电路，其连接在所述第二输入端子与所述接地端子之间，具有第二开关；

第一电池单元平衡检测电路，其连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间，具有第三开关；

第二电池单元平衡检测电路，其连接在所述第二输入端子与所述接地端子之间，具有第四开关；以及

控制电路，其当所述第一电池的电压为电池单元平衡检测电压以上时，向所述第一开关输出使所述第一开关以规定的周期接通的第一控制信号，当所述第二电池的电压为电池单元平衡检测电压以上时，向所述第二开关输出使所述第二开关以所述规定的周期接通的第二控制信号，在所述第一控制信号使所述第一开关以所述规定的周期导通并且/或者所述第二控制信号使所述第二开关以所述规定的周期导通时，向所述第三开关和所述第四开关输出使所述第三开关和所述第四开关以所述规定的周期断开的第三控制信号；

第一过充电检测电路，其连接在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间，具有第五开关；以及

第二过充电检测电路，其连接在所述第二输入端子与所述接地端子之间，具有第六开关，

所述控制电路构成为：在所述第一控制信号使所述第一开关以所述规定的周期导通并且/或者所述第二控制信号使所述第二开关以所述规定的周期导通时，向所述第五开关和所述第六开关输出使所述第五开关和所述第六开关以所述规定的周期断开的所述第三控制信号。

2.一种电池装置，其特征在于，所述电池装置具备：

多个电池以及FET，它们串联地连接在第一外部端子与第二外部端子之间；以及

权利要求1所述的充放电控制电路，其监视所述多个电池的电压，通过使所述FET导通/截止来控制所述多个电池的充放电。