JP2000030765A - 再充電可能電池用の電圧モニタ回路 - Google Patents
再充電可能電池用の電圧モニタ回路Info
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電圧適用例において使用される再充電可能
電池用の電圧モニタ回路を提供する。 【解決手段】 本発明によれば、再充電可能電池の電圧
をモニタし且つその様にしてモニタされた電圧に従っ
て、その様な再充電可能な電池の充電及び放電を制御す
る集積回路が提供される。その他の全ての電力を消費す
る回路を切断又はパワーダウンさせている間に、負荷が
掛けられていない電池電圧をサンプルする。次いで、そ
のサンプルした電圧を、残りの回路が通常動作のために
接続され即ちパワーアップされている間に分離状態に格
納する。その格納電圧サンプルは、そうでない場合には
バッテリモニタ回路の通常動作によって誘起されるエラ
ーを有するものではなく、次いで、基準電圧と比較され
る。
電池用の電圧モニタ回路を提供する。 【解決手段】 本発明によれば、再充電可能電池の電圧
をモニタし且つその様にしてモニタされた電圧に従っ
て、その様な再充電可能な電池の充電及び放電を制御す
る集積回路が提供される。その他の全ての電力を消費す
る回路を切断又はパワーダウンさせている間に、負荷が
掛けられていない電池電圧をサンプルする。次いで、そ
のサンプルした電圧を、残りの回路が通常動作のために
接続され即ちパワーアップされている間に分離状態に格
納する。その格納電圧サンプルは、そうでない場合には
バッテリモニタ回路の通常動作によって誘起されるエラ
ーを有するものではなく、次いで、基準電圧と比較され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧モニタ回路に
関するものであって、更に詳細には、低電圧適用例にお
いて使用される再充電可能電池に対する電圧モニタ回路
に関するものである。
関するものであって、更に詳細には、低電圧適用例にお
いて使用される再充電可能電池に対する電圧モニタ回路
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電圧モニタ回路は、例えば、ポータブル
コンピュータなどの携帯型電子装置において使用される
リチウム及びリチウムイオン電池セルのような再充電可
能電池セルの充電及び放電を制御する上で重要な役割を
担う。公知の如く、リチウム及びリチウムイオン二次
（即ち、再充電可能）電池セルは、セルの性能の劣化を
防止し、且つセルのケーシングにおける損傷を防止し且
つセル内の電解液の燃焼を防止するために、長期化され
る過剰な充電及び過剰な放電からの保護を必要とする。
コンピュータなどの携帯型電子装置において使用される
リチウム及びリチウムイオン電池セルのような再充電可
能電池セルの充電及び放電を制御する上で重要な役割を
担う。公知の如く、リチウム及びリチウムイオン二次
（即ち、再充電可能）電池セルは、セルの性能の劣化を
防止し、且つセルのケーシングにおける損傷を防止し且
つセル内の電解液の燃焼を防止するために、長期化され
る過剰な充電及び過剰な放電からの保護を必要とする。
【０００３】このことを達成するために、典型的に、バ
ッテリパック内部の保護回路は、過剰充電条件及び過剰
放電条件に対して個別的なセル電圧をモニタする。この
様な回路は個別的なセル電圧をモニタして、最大又は最
小のセル電圧スレッシュホールドを超えたか否かを判別
する。安全性の理由のために、モニタされるセル端子と
モニタ回路のパワー及び検知端子との間に直列して抵抗
が接続されている。この様な抵抗は、モニタ回路内に短
絡回路が発生された場合に、電池セルから流れる電流を
制限することを意図したものである。
ッテリパック内部の保護回路は、過剰充電条件及び過剰
放電条件に対して個別的なセル電圧をモニタする。この
様な回路は個別的なセル電圧をモニタして、最大又は最
小のセル電圧スレッシュホールドを超えたか否かを判別
する。安全性の理由のために、モニタされるセル端子と
モニタ回路のパワー及び検知端子との間に直列して抵抗
が接続されている。この様な抵抗は、モニタ回路内に短
絡回路が発生された場合に、電池セルから流れる電流を
制限することを意図したものである。
【０００４】図１を参照すると、モニタ回路を電池セル
のモニタされる端子へ接続させるために典型的に二つの
端子が使用される。一方の端子はセル電圧を検知するた
めに使用され、一方他方の端子はモニタ回路に対するパ
ワー即ち電力を供給するために使用される。従って、６
個の端子接続が必要とされ、即ち、正のセル端子に対す
る電圧検知用接続、正のセル端子に対するパワー（電
力）接続、負のセル端子に対する接地接続、直列接続さ
れているＭＯＳＦＥＴスイッチに対する放電及び充電制
御端子接続、及びバッテリパックの負の端子における検
知用接続である。しかしながら、この様な直列抵抗を使
用することは多数の問題を提起している。第一に、この
様な抵抗は、そうでなければ、モニタ回路自身の中でよ
り生産的な目的のために使用することの可能なパワー即
ち電力を散逸させる。抵抗を介して流れる電流によって
導入されるオフセットなしで電圧検知回路がセル電圧の
より正確な測定を行うことが可能であるように二つの抵
抗が必要とされるので、モニタ回路内の電源端子（ＶＤ
Ｄ）を介してパワー即ち電力を供給するためにエキスト
ラな端子が必要とされる。
のモニタされる端子へ接続させるために典型的に二つの
端子が使用される。一方の端子はセル電圧を検知するた
めに使用され、一方他方の端子はモニタ回路に対するパ
ワー即ち電力を供給するために使用される。従って、６
個の端子接続が必要とされ、即ち、正のセル端子に対す
る電圧検知用接続、正のセル端子に対するパワー（電
力）接続、負のセル端子に対する接地接続、直列接続さ
れているＭＯＳＦＥＴスイッチに対する放電及び充電制
御端子接続、及びバッテリパックの負の端子における検
知用接続である。しかしながら、この様な直列抵抗を使
用することは多数の問題を提起している。第一に、この
様な抵抗は、そうでなければ、モニタ回路自身の中でよ
り生産的な目的のために使用することの可能なパワー即
ち電力を散逸させる。抵抗を介して流れる電流によって
導入されるオフセットなしで電圧検知回路がセル電圧の
より正確な測定を行うことが可能であるように二つの抵
抗が必要とされるので、モニタ回路内の電源端子（ＶＤ
Ｄ）を介してパワー即ち電力を供給するためにエキスト
ラな端子が必要とされる。
【０００５】一つの可能な解決方法は安全抵抗Ｒ１，Ｒ
２を取除くことである。このことは、最小のエラーでパ
ワー及び検知用の両方に対して一つの端子を使用するこ
とを可能とする。しかしながら、前述した安全上の懸念
のために、このことは、通常、許容不可能な妥協であ
る。
２を取除くことである。このことは、最小のエラーでパ
ワー及び検知用の両方に対して一つの端子を使用するこ
とを可能とする。しかしながら、前述した安全上の懸念
のために、このことは、通常、許容不可能な妥協であ
る。
【０００６】別の可能な解決方法は、パワーの電流によ
って発生された電圧降下に起因して安全抵抗を横断して
導入されるオフセットを補正することを試みることであ
る。しかしながら、この様なオフセット補正の精度を維
持することは、パワー電流の大きさを一定に保持するこ
とが可能であり且つ予測可能なものでない限り事実上不
可能である。しかしながら、パワー電流におけるこの様
な一貫性は動作モード、温度、電源電圧及び処理変動に
おける変化によって発生される変動に起因して事実上不
可能である。従って、この解決方法は一般的には不可能
なものであり、従って、許容可能なものではない。
って発生された電圧降下に起因して安全抵抗を横断して
導入されるオフセットを補正することを試みることであ
る。しかしながら、この様なオフセット補正の精度を維
持することは、パワー電流の大きさを一定に保持するこ
とが可能であり且つ予測可能なものでない限り事実上不
可能である。しかしながら、パワー電流におけるこの様
な一貫性は動作モード、温度、電源電圧及び処理変動に
おける変化によって発生される変動に起因して事実上不
可能である。従って、この解決方法は一般的には不可能
なものであり、従って、許容可能なものではない。
【０００７】更に別の可能な解決方法は、そのパワー電
流の大きさが非常に小さく、従って安全抵抗を横断して
発生する電圧降下が些細なものであるように電圧モニタ
回路を設計することである。しかしながら、この様な態
様で動作することの可能な回路は内部抵抗要素を必要と
し、それは面積及び値が大きく、且つこの様に低い電流
値の場合には、精度におけるエラーがノイズ及びリーク
効果によって導入される。
流の大きさが非常に小さく、従って安全抵抗を横断して
発生する電圧降下が些細なものであるように電圧モニタ
回路を設計することである。しかしながら、この様な態
様で動作することの可能な回路は内部抵抗要素を必要と
し、それは面積及び値が大きく、且つこの様に低い電流
値の場合には、精度におけるエラーがノイズ及びリーク
効果によって導入される。
【０００８】図２を参照すると、一つの従来の技術は、
容量性分圧器を具備する抵抗Ｒ２を介してセル電圧をサ
ンプリングする。最初に、スイッチＳ１及びＳ２は位置
１にあり、それによりコンデンサＣ１及びＣ２を放電さ
せる。サンプリング期間中に、スイッチＳ１及びＳ２は
位置２にあり且つコンデンサＣ１を横断して分圧された
セル電圧ＶＳが電圧比較器Ａ１において基準電圧発生器
によって発生された基準電圧ＶＲＥＦと比較される。電
圧比較器Ａ１及び基準電圧発生器は抵抗Ｒ１を介してバ
ッテリ（電池）セルによってパワーが供給される。
容量性分圧器を具備する抵抗Ｒ２を介してセル電圧をサ
ンプリングする。最初に、スイッチＳ１及びＳ２は位置
１にあり、それによりコンデンサＣ１及びＣ２を放電さ
せる。サンプリング期間中に、スイッチＳ１及びＳ２は
位置２にあり且つコンデンサＣ１を横断して分圧された
セル電圧ＶＳが電圧比較器Ａ１において基準電圧発生器
によって発生された基準電圧ＶＲＥＦと比較される。電
圧比較器Ａ１及び基準電圧発生器は抵抗Ｒ１を介してバ
ッテリ（電池）セルによってパワーが供給される。
【０００９】図３を参照すると、別の従来の技術は、効
果的に、基準電圧発生機能と電圧比較機能とを合体させ
ている。サンプルされた電圧ＶＳがバッファ増幅器Ａ２
によってバッファされ且つバンドギャップ電圧発生器回
路を駆動するために使用される。その結果発生する電圧
Ｖ１，Ｖ２が電圧比較器Ａ３（ヒステリシスを有する）
において比較される。その結果発生する電圧比較信号Ｖ
ｃは、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭＣ，ＭＤに対する充電及
び放電制御信号を発生するための制御回路（不図示）の
残部によって使用される。（この様な制御回路の多くの
ものは当該技術分野において公知であり、その例として
は、１９９７年２月１８日付で出願した「過剰充電から
バッテリセルを保護するための方法及び装置（Ｍｅｔｈ
ｏｄｓａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｔ
ｅｃｔｉｎｇ ＢａｔｔｅｒｙＣｅｌｌｓ ｆｒｏｍ
Ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅ）」という名称の米国特許出願第
０８／８０１，１６２号、及び１９９７年７月３１日付
で出願した「再充電可能バッテリセルの充電及び放電を
制御するのに適した双方向電流制御回路（Ｂｉｄｉｒｅ
ｃｔｉｏｎａｌ ＣｕｒｒｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌ Ｃｉ
ｒｃｕｉｔ Ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇａｎｄ Ｄｉｓ
ｃｈａｒｇｉｎｇ ｏｆ Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ
Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｅｌｌｓ）」という名称の米国特許
出願第０８／９０４，１３８号において見つけることが
可能であり、それらの特許出願は引用によって本明細書
に取込む。） 従って、潜在的な短絡回路条件に対して安全性を維持し
ながら、必要とされるバッテリセル接続がより少なく且
つ正確な電圧モニタを実施することの可能な技術を提供
することが所望されている。
果的に、基準電圧発生機能と電圧比較機能とを合体させ
ている。サンプルされた電圧ＶＳがバッファ増幅器Ａ２
によってバッファされ且つバンドギャップ電圧発生器回
路を駆動するために使用される。その結果発生する電圧
Ｖ１，Ｖ２が電圧比較器Ａ３（ヒステリシスを有する）
において比較される。その結果発生する電圧比較信号Ｖ
ｃは、ＭＯＳＦＥＴスイッチＭＣ，ＭＤに対する充電及
び放電制御信号を発生するための制御回路（不図示）の
残部によって使用される。（この様な制御回路の多くの
ものは当該技術分野において公知であり、その例として
は、１９９７年２月１８日付で出願した「過剰充電から
バッテリセルを保護するための方法及び装置（Ｍｅｔｈ
ｏｄｓａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｔ
ｅｃｔｉｎｇ ＢａｔｔｅｒｙＣｅｌｌｓ ｆｒｏｍ
Ｏｖｅｒｃｈａｒｇｅ）」という名称の米国特許出願第
０８／８０１，１６２号、及び１９９７年７月３１日付
で出願した「再充電可能バッテリセルの充電及び放電を
制御するのに適した双方向電流制御回路（Ｂｉｄｉｒｅ
ｃｔｉｏｎａｌ ＣｕｒｒｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌ Ｃｉ
ｒｃｕｉｔ Ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏ
ｌｌｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｈａｒｇｉｎｇａｎｄ Ｄｉｓ
ｃｈａｒｇｉｎｇ ｏｆ Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ
Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｅｌｌｓ）」という名称の米国特許
出願第０８／９０４，１３８号において見つけることが
可能であり、それらの特許出願は引用によって本明細書
に取込む。） 従って、潜在的な短絡回路条件に対して安全性を維持し
ながら、必要とされるバッテリセル接続がより少なく且
つ正確な電圧モニタを実施することの可能な技術を提供
することが所望されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、低電圧適用例において使用するのに適した
再充電可能バッテリに対する改良した電圧モニタ回路を
提供することを目的とする。
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、低電圧適用例において使用するのに適した
再充電可能バッテリに対する改良した電圧モニタ回路を
提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、再充電
可能なバッテリセルの電圧をモニタする場合に使用する
電圧モニタ回路及び方法が、セル電圧のサンプリング及
び電圧モニタ回路のパワー供給を交互に行うためにバッ
テリセルに対して時間多重化接続を使用する。より高い
パワーを消費する電圧モニタ回路がパワーダウンされて
いる間にセル電圧をサンプルし且つ保持する。次いで、
サンプリング回路を切断し、サンプリングしたセル電圧
をその中に保持し、一方残りの回路をパワーアップさせ
てサンプルし且つ保持しているセル電圧を基準電圧と比
較する。従って、既知の基準電圧に対して比較するため
にエラーのないセル電圧が得られる。
可能なバッテリセルの電圧をモニタする場合に使用する
電圧モニタ回路及び方法が、セル電圧のサンプリング及
び電圧モニタ回路のパワー供給を交互に行うためにバッ
テリセルに対して時間多重化接続を使用する。より高い
パワーを消費する電圧モニタ回路がパワーダウンされて
いる間にセル電圧をサンプルし且つ保持する。次いで、
サンプリング回路を切断し、サンプリングしたセル電圧
をその中に保持し、一方残りの回路をパワーアップさせ
てサンプルし且つ保持しているセル電圧を基準電圧と比
較する。従って、既知の基準電圧に対して比較するため
にエラーのないセル電圧が得られる。
【００１２】本発明の一実施例によれば、再充電可能バ
ッテリ（電池）の電圧をモニタする場合に使用するのに
適した電圧モニタ回路が、電池接続ノード、抵抗回路、
スイッチング回路、電圧サンプリング回路、電圧測定回
路を有している。電池接続ノードは、再充電可能電池の
端子へ接続する形態とされている。抵抗回路は、第一及
び第二端子を有しており、第一抵抗回路端子は第一電池
接続ノードへ接続されている。スイッチング回路は入力
端子と第一及び第二出力端子とを有しており、該スイッ
チング回路の入力端子は第二抵抗回路端子へ接続してお
り、且つ該スイッチング回路は、第一時間期間中に、ス
イッチング回路入力端子を第一スイッチング回路出力端
子へ接続し且つスイッチング回路入力端子を第二スイッ
チング回路出力端子から切断し、且つ第二時間期間中
に、スイッチング回路入力端子を第二スイッチング回路
出力端子へ接続し且つ該スイッチング回路入力端子を第
一スイッチング回路出力端子から切断する形態とされて
いる。電圧サンプリング回路が第一スイッチング回路出
力端子と第二電池接続ノードとの間に接続されており且
つ該抵抗回路を介して第一及び第二電池接続ノードの間
の電圧をサンプリングする形態とされており、且つ、該
スイッチング回路は、第一時間期間中且つそれに従って
サンプリングした電圧に対応する格納電圧を供給する。
電圧測定回路が第二スイッチング回路出力端子と第二電
池接続ノードとの間に接続されており且つ第二時間期間
中に該格納電圧を測定する形態とされている。
ッテリ（電池）の電圧をモニタする場合に使用するのに
適した電圧モニタ回路が、電池接続ノード、抵抗回路、
スイッチング回路、電圧サンプリング回路、電圧測定回
路を有している。電池接続ノードは、再充電可能電池の
端子へ接続する形態とされている。抵抗回路は、第一及
び第二端子を有しており、第一抵抗回路端子は第一電池
接続ノードへ接続されている。スイッチング回路は入力
端子と第一及び第二出力端子とを有しており、該スイッ
チング回路の入力端子は第二抵抗回路端子へ接続してお
り、且つ該スイッチング回路は、第一時間期間中に、ス
イッチング回路入力端子を第一スイッチング回路出力端
子へ接続し且つスイッチング回路入力端子を第二スイッ
チング回路出力端子から切断し、且つ第二時間期間中
に、スイッチング回路入力端子を第二スイッチング回路
出力端子へ接続し且つ該スイッチング回路入力端子を第
一スイッチング回路出力端子から切断する形態とされて
いる。電圧サンプリング回路が第一スイッチング回路出
力端子と第二電池接続ノードとの間に接続されており且
つ該抵抗回路を介して第一及び第二電池接続ノードの間
の電圧をサンプリングする形態とされており、且つ、該
スイッチング回路は、第一時間期間中且つそれに従って
サンプリングした電圧に対応する格納電圧を供給する。
電圧測定回路が第二スイッチング回路出力端子と第二電
池接続ノードとの間に接続されており且つ第二時間期間
中に該格納電圧を測定する形態とされている。
【００１３】本発明の別の実施例によれば、充電及び放
電制御回路も包含する電池回路内の再充電可能電池の電
圧をモニタし且つモニタした電圧に従って再充電可能電
池の充電及び放電を制御する集積回路（ＩＣ）が、５個
のＩＣ端子及び電圧測定回路を有している。第一ＩＣ端
子は再充電可能電池及び該再充電可能電池の充電及び放
電を制御するための充電及び放電制御回路を包含する電
池回路内の再充電可能な電池の第一端子へ抵抗を介して
接続する形態とされており、第一再充電可能電池端子は
第一電圧極性で再充電可能電池の充電用及び放電用電流
を送給させる第一経路を提供する。第二ＩＣ端子は、再
充電可能電池の第二端子へ接続する形態とされており、
第二再充電可能電池端子は、第一電圧極性と反対の第二
電圧極性で再充電可能電池の充電用及び放電用電流を送
給するための第一経路と相補的な第二経路を提供する。
第三ＩＣ端子は、実質的に第二電圧極性で再充電可能電
池の充電用及び放電用電流を第二経路と協力して送給す
るための第三経路を提供する電池回路の検知用端子へ接
続する形態とされている。第四ＩＣ端子は、第二再充電
可能電池端子と電池回路検知用端子との間に接続されて
おり且つ再充電可能電池の放電を制御する形態とされて
いる充電及び放電用制御回路の第一部分へ接続し且つ放
電制御信号を供給する形態とされている。第五ＩＣ端子
は、第二再充電可能電池端子と電池回路検知用端子との
間に接続されており且つ再充電可能電池の充電を制御す
る形態とされている充電及び放電用制御回路の第二部分
へ接続し且つ充電制御信号を供給する形態とされてい
る。電圧測定回路は、第一、第二、第三、第四、第五Ｉ
Ｃ端子へ接続されており、且つ、第一時間期間中に第一
及び第二ＩＣ端子間の電圧をサンプルし、且つそのサン
プルした電圧を格納し、且つサンプルされ格納された電
圧を測定し且つそれに従って放電及び充電制御信号を発
生する形態とされている。
電制御回路も包含する電池回路内の再充電可能電池の電
圧をモニタし且つモニタした電圧に従って再充電可能電
池の充電及び放電を制御する集積回路（ＩＣ）が、５個
のＩＣ端子及び電圧測定回路を有している。第一ＩＣ端
子は再充電可能電池及び該再充電可能電池の充電及び放
電を制御するための充電及び放電制御回路を包含する電
池回路内の再充電可能な電池の第一端子へ抵抗を介して
接続する形態とされており、第一再充電可能電池端子は
第一電圧極性で再充電可能電池の充電用及び放電用電流
を送給させる第一経路を提供する。第二ＩＣ端子は、再
充電可能電池の第二端子へ接続する形態とされており、
第二再充電可能電池端子は、第一電圧極性と反対の第二
電圧極性で再充電可能電池の充電用及び放電用電流を送
給するための第一経路と相補的な第二経路を提供する。
第三ＩＣ端子は、実質的に第二電圧極性で再充電可能電
池の充電用及び放電用電流を第二経路と協力して送給す
るための第三経路を提供する電池回路の検知用端子へ接
続する形態とされている。第四ＩＣ端子は、第二再充電
可能電池端子と電池回路検知用端子との間に接続されて
おり且つ再充電可能電池の放電を制御する形態とされて
いる充電及び放電用制御回路の第一部分へ接続し且つ放
電制御信号を供給する形態とされている。第五ＩＣ端子
は、第二再充電可能電池端子と電池回路検知用端子との
間に接続されており且つ再充電可能電池の充電を制御す
る形態とされている充電及び放電用制御回路の第二部分
へ接続し且つ充電制御信号を供給する形態とされてい
る。電圧測定回路は、第一、第二、第三、第四、第五Ｉ
Ｃ端子へ接続されており、且つ、第一時間期間中に第一
及び第二ＩＣ端子間の電圧をサンプルし、且つそのサン
プルした電圧を格納し、且つサンプルされ格納された電
圧を測定し且つそれに従って放電及び充電制御信号を発
生する形態とされている。
【００１４】本発明の更に別の実施例によれば、再充電
可能電池の電圧をモニタする場合に使用するのに適した
電圧モニタ回路が、電池接続ノード、抵抗回路、制御回
路、電圧サンプリング回路、電圧測定回路を有してい
る。電圧接続ノードは、再充電可能電池の端子へ接続す
る形態とされている。抵抗回路は、第一及び第二端子を
有しており、第一抵抗回路端子は第一電池接続ノードへ
接続している。制御回路は第二抵抗回路端子と第二電池
接続ノードとの間に接続されており且つ複数個の制御信
号を供給する形態とされている。電圧サンプリング回路
は、制御回路へ接続されており且つ第二抵抗回路端子と
第二電池接続ノードとの間に接続されており、且つ該複
数個の制御信号のうちの一部を受取り且つそれに従って
第一時間期間中に抵抗回路を介して第一及び第二電池接
続ノードの間の電圧をサンプルし且つそれに従ってサン
プルした電圧に対応する格納電圧を供給する形態とされ
ている。電圧測定回路は、制御回路へ接続されており且
つ第二抵抗回路端子と第二電圧接続ノードとの間に接続
されており、且つ該複数個の制御信号のうちの別の部分
を受取り且つそれに従って、第一時間期間中に、抵抗回
路を介して再充電可能電池から実質的に供給電流を引出
すことがなく、且つ、第二時間期間中に、抵抗回路を介
して再充電可能電池から供給電流を引出し且つ該格納電
圧を測定する形態とされている。
可能電池の電圧をモニタする場合に使用するのに適した
電圧モニタ回路が、電池接続ノード、抵抗回路、制御回
路、電圧サンプリング回路、電圧測定回路を有してい
る。電圧接続ノードは、再充電可能電池の端子へ接続す
る形態とされている。抵抗回路は、第一及び第二端子を
有しており、第一抵抗回路端子は第一電池接続ノードへ
接続している。制御回路は第二抵抗回路端子と第二電池
接続ノードとの間に接続されており且つ複数個の制御信
号を供給する形態とされている。電圧サンプリング回路
は、制御回路へ接続されており且つ第二抵抗回路端子と
第二電池接続ノードとの間に接続されており、且つ該複
数個の制御信号のうちの一部を受取り且つそれに従って
第一時間期間中に抵抗回路を介して第一及び第二電池接
続ノードの間の電圧をサンプルし且つそれに従ってサン
プルした電圧に対応する格納電圧を供給する形態とされ
ている。電圧測定回路は、制御回路へ接続されており且
つ第二抵抗回路端子と第二電圧接続ノードとの間に接続
されており、且つ該複数個の制御信号のうちの別の部分
を受取り且つそれに従って、第一時間期間中に、抵抗回
路を介して再充電可能電池から実質的に供給電流を引出
すことがなく、且つ、第二時間期間中に、抵抗回路を介
して再充電可能電池から供給電流を引出し且つ該格納電
圧を測定する形態とされている。
【００１５】
【発明の実施の形態】図４を参照すると、本発明の一実
施例に基づく再充電可能電池セルの電圧をモニタする場
合に使用するのに適した電圧モニタ回路を、セル電圧を
モニタし且つその様なセルの充電及び放電を制御するた
めに単に５個の接続を必要とするに過ぎない集積回路Ｉ
Ｃにおいて使用することが可能である。セル電圧をモニ
タする場合に高精度を与えながら、単に１個の安全抵抗
Ｒ１２が必要とされるに過ぎない。
施例に基づく再充電可能電池セルの電圧をモニタする場
合に使用するのに適した電圧モニタ回路を、セル電圧を
モニタし且つその様なセルの充電及び放電を制御するた
めに単に５個の接続を必要とするに過ぎない集積回路Ｉ
Ｃにおいて使用することが可能である。セル電圧をモニ
タする場合に高精度を与えながら、単に１個の安全抵抗
Ｒ１２が必要とされるに過ぎない。
【００１６】図５を参照すると、時間多重能力が、単極
双投スイッチＳ１２（又はその均等物）によって与えら
れており、それは、バッテリセルの正端子を、抵抗Ｒ１
２を介して、サンプル・ホールド回路及び電圧測定回路
へ交互に接続させる。位置Ａにある場合には、スイッチ
Ｓ１２は、サンプル・ホールド回路がバッテリセル電圧
をサンプルすることを可能とする。この様にしてサンプ
ルされた電圧ＶＳは、スイッチＳ１２が位置Ｂにある時
間期間中に電圧測定回路によって後に使用するために保
持される。従って、電圧測定回路が動作期間中に、電圧
測定回路に対する供給電流Ｉ１２に起因して抵抗Ｒ１２
を横断して発生する電圧オフセットはサンプルされたセ
ル電圧ＶＳにおいてエラーを発生することはない。
双投スイッチＳ１２（又はその均等物）によって与えら
れており、それは、バッテリセルの正端子を、抵抗Ｒ１
２を介して、サンプル・ホールド回路及び電圧測定回路
へ交互に接続させる。位置Ａにある場合には、スイッチ
Ｓ１２は、サンプル・ホールド回路がバッテリセル電圧
をサンプルすることを可能とする。この様にしてサンプ
ルされた電圧ＶＳは、スイッチＳ１２が位置Ｂにある時
間期間中に電圧測定回路によって後に使用するために保
持される。従って、電圧測定回路が動作期間中に、電圧
測定回路に対する供給電流Ｉ１２に起因して抵抗Ｒ１２
を横断して発生する電圧オフセットはサンプルされたセ
ル電圧ＶＳにおいてエラーを発生することはない。
【００１７】図６を参照すると、図５に示したサンプル
・ホールド及び電圧測定機能を実行するための回路の一
例を図示した如くに実現することが可能である。スイッ
チＳ１２が位置Ａにある時間期間中に、コンデンサＣ１
及びＣ２は、スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３と共同し
て、バッテリセル電圧をサンプルし且つ保持する。サン
プル期間の第一部分期間中に、スイッチＳ２１，Ｓ２
２，Ｓ２３は位置１にあり、それにより、コンデンサＣ
１及びＣ２を放電させる。その後に、スイッチＳ２１が
開き、即ち位置２へスイッチする。それに続いて、スイ
ッチＳ２２が位置３へスイッチする。バッテリセル電圧
がコンデンサＣ１及びＣ２を充電するのはこの時刻であ
り、Ｃ１を横断しての分圧された電圧が実際のサンプル
電圧ＶＳを与える。更に、その後に、スイッチＳ２３が
開き、即ち位置４へスイッチする。その結果、サンプル
電圧ＶＳがコンデンサＣ１を横断して保持される。
・ホールド及び電圧測定機能を実行するための回路の一
例を図示した如くに実現することが可能である。スイッ
チＳ１２が位置Ａにある時間期間中に、コンデンサＣ１
及びＣ２は、スイッチＳ２１，Ｓ２２，Ｓ２３と共同し
て、バッテリセル電圧をサンプルし且つ保持する。サン
プル期間の第一部分期間中に、スイッチＳ２１，Ｓ２
２，Ｓ２３は位置１にあり、それにより、コンデンサＣ
１及びＣ２を放電させる。その後に、スイッチＳ２１が
開き、即ち位置２へスイッチする。それに続いて、スイ
ッチＳ２２が位置３へスイッチする。バッテリセル電圧
がコンデンサＣ１及びＣ２を充電するのはこの時刻であ
り、Ｃ１を横断しての分圧された電圧が実際のサンプル
電圧ＶＳを与える。更に、その後に、スイッチＳ２３が
開き、即ち位置４へスイッチする。その結果、サンプル
電圧ＶＳがコンデンサＣ１を横断して保持される。
【００１８】次いで、スイッチＳ１２が電圧測定動作モ
ードのために位置Ｂへスイッチする。サンプル電圧ＶＳ
がバッファ増幅器Ａ２によってバッファされ、且つスイ
ッチＳ１４が閉じ、即ち位置１から位置５へスイッチす
る。その結果、バッファされたサンプル電圧が電圧Ｖ１
及びＶ２を発生し（公知の原理に従って）、それらは、
電圧比較器Ａ３（ヒステリシスを有する）によって比較
される。
ードのために位置Ｂへスイッチする。サンプル電圧ＶＳ
がバッファ増幅器Ａ２によってバッファされ、且つスイ
ッチＳ１４が閉じ、即ち位置１から位置５へスイッチす
る。その結果、バッファされたサンプル電圧が電圧Ｖ１
及びＶ２を発生し（公知の原理に従って）、それらは、
電圧比較器Ａ３（ヒステリシスを有する）によって比較
される。
【００１９】公知の技術に従って、前述したスイッチ
は、個別的に又は伝達ゲートとして一体的に接続された
パストランジスタの種々の組合わせによって実現するこ
とが可能である。更に、特に集積回路で実現する場合に
は、該コンデンサは、適宜バイアスさせたＭＯＳＦＥＴ
を使用して実現することが可能である。更に、バッファ
増幅器Ａ２が出力電流ドレインが存在しない場合にその
零入力電流ドレインが事実上ゼロであるような態様で実
現される場合には、その電源接続は抵抗Ｒ１２の低側、
即ち「ポール」位置へ直接的に形成することが可能であ
る。なぜならば、コンデンサＣ１，Ｃ２によってサンプ
ルされるセル電圧の精度に影響を与えるようなオフセッ
ト電圧を抵抗Ｒ１２を横断して導入することがないから
である。
は、個別的に又は伝達ゲートとして一体的に接続された
パストランジスタの種々の組合わせによって実現するこ
とが可能である。更に、特に集積回路で実現する場合に
は、該コンデンサは、適宜バイアスさせたＭＯＳＦＥＴ
を使用して実現することが可能である。更に、バッファ
増幅器Ａ２が出力電流ドレインが存在しない場合にその
零入力電流ドレインが事実上ゼロであるような態様で実
現される場合には、その電源接続は抵抗Ｒ１２の低側、
即ち「ポール」位置へ直接的に形成することが可能であ
る。なぜならば、コンデンサＣ１，Ｃ２によってサンプ
ルされるセル電圧の精度に影響を与えるようなオフセッ
ト電圧を抵抗Ｒ１２を横断して導入することがないから
である。
【００２０】図７を参照すると、この様な実現例を図示
した如くの形態とすることが可能である。サンプル・ホ
ールド回路及び電圧測定回路は、両方共、安全抵抗Ｒ１
２に対して直接的に接続されており、サンプル・ホール
ド回路及び電圧測定回路の動作を制御する制御回路も然
りである。サンプル・ホールド回路がバッテリ電圧をサ
ンプリングするサンプリング期間中に、電圧測定回路は
パワーダウン即ち電力が供給されない動作状態にある。
それに続いて、サンプル電圧ＶＳが格納され且つ分離さ
れた後に（例えば、前述した説明に従って）、電圧測定
回路はパワーアップ即ち電力が供給され、従って電圧測
定回路はその電圧測定機能を実施する間安全抵抗Ｒ１２
を介して供給電流Ｉ１２を引出す。該制御回路は、一組
の制御信号を供給し、そのうちの一つのサブセットＣＳ
１がサンプル・ホールド回路の動作を制御し且つ別のサ
ブセットＣＳ２が電圧測定回路の動作を制御する。
した如くの形態とすることが可能である。サンプル・ホ
ールド回路及び電圧測定回路は、両方共、安全抵抗Ｒ１
２に対して直接的に接続されており、サンプル・ホール
ド回路及び電圧測定回路の動作を制御する制御回路も然
りである。サンプル・ホールド回路がバッテリ電圧をサ
ンプリングするサンプリング期間中に、電圧測定回路は
パワーダウン即ち電力が供給されない動作状態にある。
それに続いて、サンプル電圧ＶＳが格納され且つ分離さ
れた後に（例えば、前述した説明に従って）、電圧測定
回路はパワーアップ即ち電力が供給され、従って電圧測
定回路はその電圧測定機能を実施する間安全抵抗Ｒ１２
を介して供給電流Ｉ１２を引出す。該制御回路は、一組
の制御信号を供給し、そのうちの一つのサブセットＣＳ
１がサンプル・ホールド回路の動作を制御し且つ別のサ
ブセットＣＳ２が電圧測定回路の動作を制御する。
【００２１】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図１】 再充電可能電池セルの充電及び放電を制御す
る従来の回路を示した概略図。
る従来の回路を示した概略図。
【図２】 図１の回路において使用する従来の電圧モニ
タ回路を示した概略図。
タ回路を示した概略図。
【図３】 図１の回路において使用する別の従来の電圧
モニタ回路を示した概略図。
モニタ回路を示した概略図。
【図４】 本発明の一実施例に基づく再充電可能電池セ
ルの充電及び放電を制御する回路を示した概略図。
ルの充電及び放電を制御する回路を示した概略図。
【図５】 本発明の一実施例に基づく電圧モニタ回路を
示した概略図。
示した概略図。
【図６】 図５の回路のサンプル・ホールド機能及び電
圧測定機能を実施する回路の一実施例を示した概略図。
圧測定機能を実施する回路の一実施例を示した概略図。
【図７】 本発明の別の実施例に基づく電圧モニタ回路
を示した概略図。
を示した概略図。
Ｒ１２ 安全抵抗 Ｓ１２ 単極双投スイッチ Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ Ａ２ バッファ増幅器
Claims (5)
- 【請求項１】 再充電可能電池の電圧をモニタする場合
に使用するのに適した電圧モニタ回路を含む装置におい
て、 再充電可能電池の第一端子及び第二端子へそれぞれ接続
する形態とされた第一及び第二電池接続ノード、 第一及び第二端子を具備する抵抗回路であって、前記第
一抵抗回路端子が前記第一電池接続ノードへ接続されて
いる抵抗回路、 入力端子と第一及び第二出力端子とを具備するスイッチ
ング回路であって、前記スイッチング回路の入力端子が
前記第二抵抗回路端子へ接続されており、且つ、 第一時間期間中に前記スイッチング回路入力端子を前記
第一スイッチング回路出力端子へ接続させ且つ前記スイ
ッチング回路入力端子を前記第二スイッチング回路出力
端子から切断させ、且つ第二時間期間中に前記スイッチ
ング回路入力端子を前記第二スイッチング回路出力端子
へ接続し且つ前記スイッチング回路入力端子を前記第一
スイッチング回路出力端子から切断させる、形態とされ
ているスイッチング回路、 前記第一スイッチング回路出力端子と前記第二電池接続
ノードとの間に接続されており、前記第一時間期間中に
前記抵抗回路及び前記スイッチング回路を介して前記第
一及び第二電池接続ノードの間の電圧をサンプルし且つ
それに従って前記サンプルした電圧に対応する格納電圧
を供給する形態とされている電圧サンプリング回路、 前記スイッチング回路出力端子と前記第二電池接続ノー
ドとの間に接続されており、前記第二時間期間中に前記
格納電圧を測定する形態とされている電圧測定回路、を
有することを特徴とする装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記抵抗回路が固定
抵抗を有していることを特徴とする装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記スイッチング回
路が複数個のパストランジスタを有していることを特徴
とする装置。 - 【請求項４】 請求項３において、 前記複数個のパストランジスタの第一部分が前記第一時
間期間中に前記スイッチング回路入力端子を前記第一ス
イッチング回路出力端子へ接続させ、且つ前記第二時間
期間中に前記スイッチング回路入力端子を前記第一スイ
ッチング回路出力端子から切断させる形態とされてお
り、且つ前記複数個のパストランジスタの第二部分が、
前記第一時間期間中に前記スイッチング回路入力端子を
前記第二スイッチング回路出力端子から切断させ且つ前
記第二時間期間中に前記スイッチング回路入力端子を前
記第二スイッチング回路出力端子へ接続させる形態とさ
れている、ことを特徴とする装置。 - 【請求項５】 請求項１において、前記電圧サンプリン
グ回路が前記サンプルした電圧を受取り且つそれに従っ
て前記格納電圧を供給する形態とされている容量性回路
を有していることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/021,430 US6157171A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Voltage monitoring circuit for rechargeable battery |
| US09/21430 | 1998-02-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000030765A true JP2000030765A (ja) | 2000-01-28 |
| JP3124963B2 JP3124963B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=21804190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11033298A Expired - Fee Related JP3124963B2 (ja) | 1998-02-10 | 1999-02-10 | 再充電可能電池用の電圧モニタ回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6157171A (ja) |
| JP (1) | JP3124963B2 (ja) |
| KR (1) | KR100301142B1 (ja) |
| DE (1) | DE19904060B4 (ja) |
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| JP2006210252A (ja) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Hitachi Ulsi Systems Co Ltd | 電池監視装置 |
| WO2006085503A1 (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-17 | Rohm Co., Ltd. | 磁気センサ回路、及び、その磁気センサ回路を有する携帯端末 |
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| EP1306956B1 (en) * | 2001-10-29 | 2006-09-06 | Dialog Semiconductor GmbH | Low power, high accuracy lithium battery protection circuit |
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| CN101495924B (zh) * | 2006-07-27 | 2011-07-27 | 西铁城控股株式会社 | 电子设备 |
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| US20130187468A1 (en) | 2012-01-24 | 2013-07-25 | Google Inc. | Uninterruptible power supply control in distributed power architecture |
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-
1998
- 1998-02-10 US US09/021,430 patent/US6157171A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-02-02 DE DE19904060A patent/DE19904060B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-02-05 KR KR1019990003934A patent/KR100301142B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-02-10 JP JP11033298A patent/JP3124963B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US6157171A (en) | 2000-12-05 |
| DE19904060B4 (de) | 2010-10-14 |
| DE19904060A1 (de) | 1999-08-12 |
| JP3124963B2 (ja) | 2001-01-15 |
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