CN113206520B - 充放电控制电路以及具备该电路的电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充放电控制电路以及具备该电路的电池装置。充放电控制电路具备：输出端子，其向分别与第1电池和第2电池并联连接的第1电池单体平衡电路和第2电池单体平衡电路输出电池单体平衡控制信号；第1电压检测电路和第2电压检测电路；控制电路，其根据从第1电压检测电路和第2电压检测电路输入的检测信号，输出第1控制信号和第2控制信号；以及输出电路，其根据上述第1控制信号和上述第2控制信号，选择电源端子的电压、与第1电池的负极和第2电池的正极连接的输入端子的电压和接地端子的电压中的任意电压而输出到输出端子。

Description

充放电控制电路以及具备该电路的电池装置
技术领域
本发明涉及充放电控制电路以及电池装置。
背景技术
图3是表示具备现有的电池单体平衡电路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30、电池31a、31b、电池单体平衡放电用的电阻32a、32b、电池单体平衡放电用的NchFET 33a、33b、保护电阻34a、34b、放电控制用FET35、充电控制用FET 36以及外部端子EB+、EB-。充放电控制电路30具备过充电检测电路301a、301b、过放电检测电路302a、302b、电池单体平衡检测电路303a、303b、控制电路304、电源端子VDD、接地端子VSS、输入端子VC以及输出端子CB1、CB2、CO、DO。
充放电控制电路30监视电池31a、31b的电压，根据电压状态，控制电路304使放电控制用FET 35、充电控制用FET 36导通/截止，由此控制电池31a、31b的电压。
当在外部端子EB+、EB-连接了充电器时，电池31a、31b被充电，电源端子VDD、输入端子VC的电压逐渐变高。当某个电池、例如电池31a的电压、即VDD-VC间电压成为电池单体平衡检测电压以上时，电池单体平衡检测电路303a向控制电路304输出检测信号。当控制电路304从电池单体平衡检测电路303a接收到检测信号时，向电池单体平衡放电用NchFET33a输出电池单体平衡控制信号。NchFET 33a在接收到电池单体平衡控制信号时导通，使电池31a放电。因此，电池31a的充电速度比电池31b低。同样，当电池31b的电压成为电池单体平衡检测电压以上时，控制电路304使电池单体平衡放电用NchFET 33b导通，使电池31b放电。
充放电控制电路30通过如上述那样进行充电动作，消除电池31a、31b的电压的偏差，即进行电池单体平衡动作(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2013-192394号公报
发明内容
发明要解决的课题
关于充放电控制电路30，在需要削减成本的情况下，作为对策考虑减少端子数，但在以往的电路结构中难以进一步减少端子。
本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于削减充放电控制电路以及电池装置的成本。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的实施例的充放电控制电路具备：电源端子，其与第1电池的正极连接；输入端子，其与第1电池的负极和第2电池的正极连接；接地端子，其与第2电池的负极连接；输出端子，其向第1电池单体平衡电路及第2电池单体平衡电路输出电池单体平衡控制信号；第1电压检测电路，其连接在所述电源端子与所述输入端子之间；第2电压检测电路，其连接在所述输入端子与所述接地端子之间；控制电路，其根据从所述第1电压检测电路和所述第2电压检测电路输入的检测信号，输出第1控制信号和第2控制信号；以及输出电路，其根据所述第1控制信号和所述第2控制信号，选择所述电源端子的电压、所述输入端子的电压和所述接地端子的电压中的任意电压而输出到所述输出端子。
发明效果
根据本发明的充放电控制电路，能够将对与串联连接的两个电池分别并联连接的电池单体平衡放电用FET进行控制的输出端子削减为一个，能够削减充放电控制电路以及电池装置的成本。
附图说明
图1是表示具备本发明的实施方式的充放电控制电路的电池装置的电路图。
图2是表示本发明的实施方式的充放电控制电路的另一例的电路图。
图3是表示现有的电池装置的电路图。
附图标记说明
10、20：充放电控制电路
11a、11b：电池
12a、12b：电池单体平衡放电用的电阻
13a：电池单体平衡放电用的NchFET
13b：电池单体平衡放电用的PchFET
14a、14b：保护电阻
15：放电控制用FET
16：充电控制用FET
101a、101b：过充电检测电路
102a、102b：过放电检测电路
103a、103b：电池单体平衡检测电路
104、204：控制电路
105、205：输出电路
111：电流限制用电阻
112a、112b：开关
211：开关电路
具体实施方式
图1是表示具备本发明的实施方式的充放电控制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及11b、电池单体平衡放电用的电阻12a及12b、电池单体平衡放电用的NchFET 13a及PchEFT13b、保护电阻14a及14b、放电控制用FET 15、充电控制用FET 16、外部端子EB+及EB-。电阻12a及NchFET13a、电阻12b及PchFET13b分别构成第1电池单体平衡电路17a和第2电池单体平衡电路17b。充放电控制电路10具备电源端子VDD、接地端子VSS、输入端子VC以及输出端子CB、DO、CO。
电池11a的正极端子经由外部端子EB+和保护电阻14a连接到电源端子VDD，负极端子经由电池11b的正极端子和保护电阻14b连接到输入端子VC。电池11b的负极端子连接到接地端子VSS。NchFET 13a的漏极经由电阻12a连接到电池11a的正极端子，源极连接到电池11a的负极端子和电池11b的正极端子，栅极连接到输出端子CB。PchFET 13b的源极连接到电池11a的负极端子和电池11b的正极端子，漏极经由电阻12b连接到电池11b的负极端子，栅极与输出端子CB连接。放电控制用FET 15的漏极与充电控制用FET 16的漏极连接，源极与电池11b的负极端子连接，栅极与输出端子DO连接。充电控制用FET 16的源极与外部端子EB-连接，栅极与输出端子CO连接。
充放电控制电路10具备过充电检测电路101a及101b、过放电检测电路102a及102b、电池单体平衡检测电路103a及103b、控制电路104以及输出电路105。各检测电路的检测电压具有过放电检测电压<电池单体平衡检测电压<过充电检测电压的关系。输出电路105具备电流限制用电阻111、由NchFET(N沟道场效应晶体管)构成的开关112a以及由PchFET(P沟道场效应晶体管)构成的开关112b。
过充电检测电路101a、过放电检测电路102a和电池单体平衡检测电路103a连接在电源端子VDD与输入端子VC之间，各自的输出端子与控制电路104的第1、第2、第3输入端子连接。过充电检测电路101b、过放电检测电路102b和电池单体平衡检测电路103b连接在输入端子VC与接地端子VSS之间，各自的输出端子与控制电路104的第4、第5、第6输入端子连接。
控制电路104的第1输出端子与开关112a的控制端子连接，第2输出端子与开关112b的控制端子连接，第3输出端子与输出端子DO连接，第4输出端子与输出端子CO连接。
输出电路105的第1输入端子与电源端子VDD连接，第2输入端子与接地端子VSS连接，第3输入端子与输入端子VC连接，输出端子与输出端子CB连接。开关112a连接在第1输入端子和输出端子之间。开关112b连接在输出端子与第2输入端子之间。电流限制用电阻111连接在第3输入端子与输出端子之间。
以下，对如上所述地构成的电池装置的动作进行说明。
对于通过向负载放电而电压降低的电池11a及11b，由连接在外部端子EB+与外部端子EB-之间的充电器充电。当电池11a及电池11b的电压小于电池单体平衡检测电压时，过充电检测电路101a及101b、过放电检测电路102a及102b、以及电池单体平衡检测电路103a及103b不向控制电路104分别输出检测信号。
由于任何检测信号也不输入到控制电路104，所以控制电路104从第1输出端子及第2输出端子输出用于断开开关112a及112b的控制信号，并且从第3输出端子输出使放电控制用FET 15导通的控制信号，从第4输出端子输出使充电控制用FET 16导通的控制信号。由于开关112a、112b断开，所以输出电路105对输出端子CB输出输入端子VC的电压。NchFET13a及PchFET 13b因栅极和源极的电压相等而截止。
接着，对电池11a的电压超过电池单体平衡检测电压，电池11b的电压没有超过电池单体平衡检测电压时的充放电控制电路10的动作进行说明。
当电池11a的电压超过电池单体平衡检测电压时，电池单体平衡检测电路103a向控制电路104的第3输入端子输出电池单体平衡检测信号。控制电路104在第3输入端子接收到电池单体平衡检测信号时，从第1输出端子输出使开关112a接通的控制信号，从第2输出端子输出使开关112b断开的控制信号。因此，输出电路105的开关112a接通，开关112b断开，向输出端子CB输出电源端子VDD的电压。
NchFET 13a由于栅极被施加电源端子VDD的电压而导通，经由电阻12a流过电池单体平衡放电电流。因此，对于电池11a抑制了由充电电流引起的电压增加。PchFET13b由于栅极被施加电源端子VDD的电压而截止，因此不流过电池单体平衡放电电流。
如上那样充放电控制电路10进行动作，由此电池11a和电池11b能够取得电压的电池单体平衡。
接着，对电池11b的电压超过电池单体平衡检测电压，电池11a的电压没有超过电池单体平衡检测电压时的充放电控制电路10的动作进行说明。
当电池11b的电压超过电池单体平衡检测电压时，电池单体平衡检测电路103b向控制电路104的第6输入端子输出电池单体平衡检测信号。控制电路104在第6输入端子接收到电池单体平衡检测信号时，从第1输出端子输出使开关112a断开的控制信号，从第2输出端子输出使开关112b接通的控制信号。因此，输出电路105的开关112a断开，开关112b接通，向输出端子CB输出接地端子VSS的电压。
PchFET 13b因栅极被施加接地端子VSS的电压而导通，从电池11b经由电阻12b流过电池单体平衡放电电流。因此，对于电池11b抑制了由充电电流引起的电压增加。NchFET13a由于栅极被施加接地端子VSS的电压而截止，所以不会流过电池单体平衡放电电流。
如上那样充放电控制电路10进行动作，由此电池11a和电池11b能够取得电压的电池单体平衡。
接着，对电池11a和电池11b的电压超过电池单体平衡检测电压时的充放电控制电路10的动作进行说明。
当电池11a、11b的电压超过电池单体平衡检测电压时，电池单体平衡检测电路103a向控制电路104的第3输入端子输出电池单体平衡检测信号，电池单体平衡检测电路103b向控制电路104的第6输入端子输出电池单体平衡检测信号。控制电路104在第3输入端子和第6输入端子双方接收到电池单体平衡检测信号时，从第1输出端子输出使开关112a断开的控制信号，从第2输出端子输出使开关112b断开的控制信号。输出电路105由于开关112a和开关112b断开，所以对输出端子CB输出输入端子VC的电压。
NchFET 13a由于栅极被施加输入端子VC的电压而截止。PchFET 13b由于栅极被施加输入端子VC的电压而截止。即，在电池11a及11b的电压都超过电池单体平衡检测电压的情况下，控制电路104判断为取得了电池单体平衡，不会使电池单体平衡放电电流流动。
如以上说明那样，根据本发明的充放电控制电路，能够从一个输出端子输出三个电平的输出电压来控制分别与两个电池并联连接的电池单体平衡放电用FET，因此能够削减一个输出端子。即，能够削减充放电控制电路以及电池装置的成本。
图2是表示本发明的实施方式的充放电控制电路的另一例的电路图。
充放电控制电路20示出了与过充电检测电路102a及102b共用电池单体平衡检测电路103a及103b的例子。在电池单体平衡检测电压和过充电检测电压可以是相同的电压的情况下，可以这样构成。
另外，充放电控制电路20的输出电路205具备根据从控制电路204的第5输出端子输出的控制信号而接通/断开的开关电路211，以代替电流限制用电阻111。开关电路211例如由传输门构成，并且构成为在开关112a和开关112b都断开时接通，将输入端子VC的电压输出到输出端子CB。
图2的电池装置即使具备如上构成的充放电控制电路20，也能够得到与图1的电池装置相同的效果。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。
例如，在本发明的实施方式中，说明了过充电电池单体平衡，但也可以适用于过放电电池单体平衡。该情况下，在检测出过放电电池单体平衡时，使电池单体平衡电流流过过放电电池单体平衡检测电压以上的电池。此时，也可以与过放电检测电路共用电池单体平衡检测电路。
另外，例如，开关电路211并非必须是传输门，不限于此，只要作为能够使电池单体平衡用FET截止的开关进行动作即可。

Claims (4)

1.一种充放电控制电路，其对电池装置的充放电进行控制，所述电池装置具备串联连接的第1电池和第2电池、以及分别与所述第1电池和所述第2电池并联连接的第1电池单体平衡电路和第2电池单体平衡电路，所述充放电控制电路的特征在于，该充放电控制电路具备：
电源端子，其与所述第1电池的正极连接；
输入端子，其与所述第1电池的负极和第2电池的正极连接；
接地端子，其与所述第2电池的负极连接；
输出端子，其向所述第1电池单体平衡电路和所述第2电池单体平衡电路输出电池单体平衡控制信号；
第1电压检测电路，其连接在所述电源端子与所述输入端子之间；
第2电压检测电路，其连接在所述输入端子与所述接地端子之间；
控制电路，其根据从所述第1电压检测电路和所述第2电压检测电路输入的检测信号，输出第1控制信号和第2控制信号；以及
输出电路，其根据输入的所述第1控制信号和所述第2控制信号，选择所述电源端子的电压、所述输入端子的电压和所述接地端子的电压中的任意电压而输出到所述输出端子。
2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，
所述输出电路具备：
第1开关，其连接在所述电源端子与所述输出端子之间；
第2开关，其连接在所述接地端子与所述输出端子之间；以及
电流限制用电阻，其连接在所述输入端子与所述输出端子之间。
3.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于，
所述控制电路根据从所述第1电压检测电路和所述第2电压检测电路输入的检测信号，还输出第3控制信号，
所述输出电路具备：
第1开关，其连接在所述电源端子与所述输出端子之间；
第2开关，其连接在所述接地端子与所述输出端子之间；以及
开关电路，其连接在所述输入端子与所述输出端子之间，由所述第3控制信号控制所述开关电路。
4.一种电池装置，其特征在于，该电池装置具备：
第1电池、第2电池和充放电控制FET，它们串联连接在第1外部端子与第2外部端子之间；
第1电池单体平衡电路和第2电池单体平衡电路，它们分别与所述第1电池和所述第2电池并联连接；以及
权利要求1至3中任一项所述的充放电控制电路，该充放电控制电路的所述输出端子连接到所述第1电池单体平衡电路的控制端子和所述第2电池单体平衡电路的控制端子。
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