JP2005253128A

JP2005253128A - 電池接続検出回路

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Publication number: JP2005253128A
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Inventors: Junji Nishida; 淳二西田
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Current assignee: Ricoh Co Ltd
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Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2005-09-15
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Abstract

【課題】２次電池の良否及び充電装置への２次電池接続の良否に対する正確な判定を行うことができる電池接続検出回路を得る。
【解決手段】判定回路５は、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力信号ＣＶから電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１をチェックすると共に、第２演算増幅回路ＡＭＰ２の出力信号ＣＣから２次電池ＢＡＴに供給する電流量も合わせてチェックすることにより、電源電圧Ｖｄｄに高周波ノイズが重畳しているような場合や電源電圧Ｖｄｄが低下した場合でも、正確な電池接続の良否判定を行うようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続された２次電池に充電を行う充電装置の電池接続検出回路に関し、特に、充電装置に２次電池が確実に接続されたか否か、及び充電装置に接続されている２次電池の内部インピーダンスが低く充電可能な良品の２次電池であるか否かを検出する電池接続検出回路に関するものである。

リチウムイオン電池等の２次電池を充電装置に接続したときの電池接続検出には、充電中の２次電池の温度を検出するために２次電池に内蔵されているサーミスタや、電池接続検出用に内蔵されている抵抗を利用している。具体的には、前記サーミスタや抵抗に電流を流し、それらの両端に発生する電圧を測定することで電池接続の検出を行っている。また、別の方法として、充電装置に接続された２次電池に電流を流し、充電装置の電池接続端子の電圧を検出して電池が接続されているかを調べる方法等が知られている。

前者の方法では、２次電池を充電装置に接続したとき、サーミスタや抵抗の端子と充電装置との接続は正常に行われても、電池の電極と充電装置との接続が確実になされたという保証はない。すなわち、充電装置は２次電池が接続されているとして、充電を行っても電池接続端子が２次電池の電極に接触していないために、実際には充電が行われない場合があった。逆に、電池の電極が充電装置に接続されているにもかかわらず、サーミスタ又は抵抗が接触不良によって、充電中の温度管理が適切に行われず、充電不良を起こし２次電池に不具合が発生する等の問題があった。

図７は、従来の充電装置の内部構成例を示した図であり、充電装置に装着された２次電池の電圧を確認する方式の従来例である。
図７において、２次電池ＢＡＴが正常に接続されたか否かを検出する検出回路をなす充電制御回路１０１は、２次電池ＢＡＴに所定の電流を供給するための予備充電定電流回路１０２と、逆流を防止するためのダイオードＤａと、充電装置１００の電池接続端子Ｔａの電圧を検出する電池パック電圧検出回路１０３と、電流検出回路１０４と、充電ＦＥＴ制御回路１０５とで構成されている。抵抗成分ｒは、２次電池ＢＡＴの内部抵抗、及び２次電池ＢＡＴの電極と充電装置１００の電池接続端子Ｔａとの接触抵抗の和である。

電池パック電圧検出回路１０３は、２次電池ＢＡＴが正常に接続されている場合、抵抗成分ｒのインピーダンスが小さいため、抵抗成分ｒによる電圧変動はほとんど無視できるものと考えられ、電池接続端子Ｔａの電圧は、２次電池ＢＡＴの電圧と同等になる。しかし、２次電池ＢＡＴが装着されていなかったり、装着されていても２次電池ＢＡＴの電極と充電装置１００の電池接続端子Ｔａとの接続が不良で接触抵抗が大きくなっていたり、２次電池ＢＡＴが不良で内部抵抗が大きくなっている場合は、抵抗成分ｒのインピーダンスが大きくなる。

このような状態になると、２次電池ＢＡＴに僅かな電流を供給しただけで、充電装置１００の電池接続端子Ｔａの電圧が上昇し、電池接続端子Ｔａの電圧は、ＡＣアダプタが接続される入力端子ＩＮの電圧付近まで上昇する。このことから、電池パック電圧検出回路１０３が、２次電池ＢＡＴの電圧が規定外電圧に達するのを検出することによって、電池接続を正常に行うことができる。
なお、充電モード及びアダプターモードを有するバッテリーチャージャにおいて、電池の接続不良等の異常を検出し、アラーム表示をすると共に出力を停止するものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２１９６５６号公報

しかし、従来の充電装置は、電源としてＡＣアダプタ等から直流電源が供給されるようにしているため、ＡＣラインに重畳されてきた高周波ノイズが電源電圧Ｖｄｄにも重畳され、該高周波ノイズは電池接続端子Ｔａにも影響を与え、電池接続端子Ｔａの電圧に高周波ノイズが重畳されることがあった。このように、高周波ノイズが重畳された電圧が２次電池ＢＡＴの規定外電圧に達した場合は、電池接続不良と判断してしまうという問題があった。また、充電装置１００の負荷状況によってＡＣラインの電圧が低下した場合、電池接続端子Ｔａの電圧が、充電装置１００内の電池パック規定外電圧に達せず、電池接続不良と判断できないという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、充電装置の電源に高周波ノイズが重畳しているような場合でも、２次電池の良否及び充電装置への２次電池接続の良否に対する正確な判定を行うことができると共に、電源電圧が低下した場合でも、２次電池の良否及び充電装置への２次電池接続の良否に対する正確な判定を行うことができる電池接続検出回路を得ることを目的とする。

この発明に係る電池接続検出回路は、正常な２次電池が充電装置に正常に接続されたか否かの検出を行う電池接続検出回路において、
接続された前記２次電池に電流を供給する電流供給回路部と、
前記２次電池を接続する接続端子Ｔ１の電圧が一定になるように、該電流供給回路部から供給される電流を制御する定電圧回路部と、
前記２次電池へ供給される電流が一定になるように、前記電流供給回路部から供給される電流を制御する定電流回路部と、
前記定電圧回路部及び定電流回路部の各動作状態を識別する判定回路部と、
を備え、
前記判定回路部は、定電圧回路部及び定電流回路部の各動作状態に応じて、接続された２次電池が正常であるか否か、及び２次電池が前記充電装置に正常に接続されたか否かをそれぞれ判定するものである。

また、前記判定回路部は、２次電池から電源供給を受ける負荷回路部の動作状態を識別し、前記負荷回路部が電流を消費していないことを検出すると、定電圧回路部及び定電流回路部の各動作状態に応じて、接続された２次電池が正常であるか否か、及び２次電池が前記充電装置に正常に接続されたか否かをそれぞれ判定するものである。

具体的には、前記判定回路部は、定電流回路部の動作状態から接続端子Ｔ１の電圧が所定値以下であり、及び／又は定電流回路部の動作状態から２次電池に流れる電流が所定値以上であると、２次電池が正常であり、かつ該２次電池が前記接続端子Ｔ１に正常に接続されたと判定するようにした。

また、前記電流供給回路部は、
制御電極に入力された制御信号に応じて、前記２次電池に供給する電流を制御する電流制御トランジスタで構成され、
前記定電圧回路部は、
前記接続端子Ｔ１の電圧検出を行い、該検出した電圧に比例した電圧Ｖｄ１を出力する電圧検出回路と、
該電圧検出回路の出力電圧Ｖｄ１と所定の第１基準電圧Ｖｓ１が対応する入力端に入力された第１演算増幅回路と、
該第１演算増幅回路の出力信号ＣＶによって動作制御される第１制御トランジスタと、
で構成され、
前記定電流回路部は、
前記電流供給回路部から供給される電流を電圧に変換して出力する電流検出回路と、
該電流検出回路の出力電圧と所定の第２基準電圧Ｖｓ２が対応する入力端に入力された第２演算増幅回路と、
該第２演算増幅回路の出力信号ＣＣによって動作制御される第２制御トランジスタと、
で構成され、
前記電流制御トランジスタは、第１制御トランジスタと第２制御トランジスタの各動作に応じて２次電池へ出力する電流を制御するようにした。

また具体的には、前記電流供給回路部は、
制御電極に入力された制御信号に応じて、前記２次電池に供給する電流を制御する電流制御トランジスタで構成され、
前記定電圧回路部は、
前記接続端子Ｔ１の電圧検出を行い、該検出した電圧に比例した電圧Ｖｄ１を出力する電圧検出回路と、
入力された制御信号Ｓｃ１に応じて、入力された複数の基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎの内１つを排他的に選択して第１基準電圧Ｖｓ１として出力する切替回路と、
前記電圧検出回路の出力電圧Ｖｄ１と該第１基準電圧Ｖｓ１が対応する入力端に入力された第１演算増幅回路と、
該第１演算増幅回路の出力信号ＣＶによって動作制御される第１制御トランジスタと、
で構成され、
前記定電流回路部は、
前記電流供給回路部から供給される電流を電圧に変換して出力する電流検出回路と、
該電流検出回路の出力電圧と所定の第２基準電圧Ｖｓ２が対応する入力端に入力された第２演算増幅回路と、
該第２演算増幅回路の出力信号ＣＣによって動作制御される第２制御トランジスタと、
で構成され、
前記電流制御トランジスタは、第１制御トランジスタと第２制御トランジスタの各動作に応じて２次電池へ出力する電流を制御するようにした。

また、前記定電圧回路部の動作状態は、前記第１演算増幅回路の出力信号ＣＶの状態であり、前記定電流回路部の動作状態は、前記第２演算増幅回路の出力信号ＣＣの状態である。

また、前記電流制御トランジスタは、ＭＯＳトランジスタであり、バイポーラトランジスタであってもよい。

一方、前記判定回路部は、第１演算増幅回路の出力信号ＣＶが、電圧検出回路の出力電圧Ｖｄ１が第１基準電圧Ｖｓ１未満であることを示し、及び／又は第２演算増幅回路の出力信号ＣＣが、電流検出回路の出力電圧が第２基準電圧Ｖｓ２以上であることを示すと、正常な２次電池が正常に接続されたと判定するようにしてもよい。

前記電流供給回路部、定電圧回路部、定電流回路部及び判定回路部は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。

また、前記電流供給回路部、定電圧回路部、定電流回路部、判定回路部及び負荷回路部は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。

本発明の電池接続検出回路によれば、２次電池の良否、及び２次電池の接続端子Ｔ１への接続の良否を判定する方法として、接続端子Ｔ１の電圧と、２次電池に流れる電流の２つの要素を確認するようにしたことから、充電装置の電源に高周波ノイズが重畳しているような場合でも前記判定を正確に行うことができ、電源電圧が低下した場合でも、前記判定を正確に行うことができる。

また、２次電池から電源供給を受ける負荷回路部が電流消費していないときに２次電池の良否、及び２次電池の接続端子Ｔ１への接続の良否を判定するようにしたことから、該判定に対する信頼性の向上を更に図ることができる。
また、２次電池に電流を供給する素子にバイポーラトランジスタを使用することにより、電源電圧に重畳されてきた高周波ノイズが接続端子Ｔ１に伝わり難くなり、上記判定の信頼性を更に向上させることができる。

次に、図面に示す実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
第１の実施の形態．
図１は、本発明の第１の実施の形態における電池接続検出回路の例を示した図であり、電池接続検出回路は２次電池の充電装置内に設けられている。
図１において、電池接続検出回路１は、２次電池ＢＡＴに電流を供給するＰＭＯＳトランジスタＭ１と、ＰＭＯＳトランジスタＭ１を流れる電流値を検出するための抵抗Ｒ１と、充電装置の電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１を検出する固定抵抗Ｒ２，Ｒ３と、プルアップ抵抗をなす抵抗Ｒ４と、所定の第１基準電圧Ｖｓ１を生成して出力する第１基準電圧発生回路２と、第１演算増幅回路ＡＭＰ１と、第２演算増幅回路ＡＭＰ２と、ＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３とを備えている。

更に、電池接続検出回路１は、抵抗Ｒ１の電圧降下を接地電圧基準の電圧に変換して出力する電流検出回路３と、所定の第２基準電圧Ｖｓ２を生成して出力する第２基準電圧発生回路４と、２次電池ＢＡＴの良否及び充電装置への２次電池ＢＡＴ接続の良否を判定する判定回路５を備えている。なお、ＰＭＯＳトランジスタＭ１及び抵抗Ｒ４は電流供給回路部を、第１演算増幅回路ＡＭＰ１、第１基準電圧発生回路２、ＮＭＯＳトランジスタＭ２及び抵抗Ｒ２，Ｒ３は定電圧回路部をそれぞれなし、ＰＭＯＳトランジスタＭ１は電流制御トランジスタを、抵抗Ｒ２，Ｒ３は電圧検出回路をそれぞれなす。また、電流検出回路３、第２演算増幅回路ＡＭＰ２、第２基準電圧発生回路４、ＮＭＯＳトランジスタＭ３及び抵抗Ｒ１は定電流回路部を、判定回路５は判定回路部をそれぞれなし、ＮＭＯＳトランジスタＭ２は第１制御トランジスタを、ＮＭＯＳトランジスタＭ３は第２制御トランジスタをそれぞれなす。

ＡＣアダプタ１０から電源電圧Ｖｄｄが入力される入力端子ＩＮと電池接続端子Ｔ１との間には抵抗Ｒ１とＰＭＯＳトランジスタＭ１が直列に接続され、電池接続端子Ｔ１と接地電圧との間には、抵抗成分ｒと２次電池ＢＡＴが直列に接続されている。該抵抗成分ｒは、２次電池ＢＡＴの内部抵抗、及び２次電池ＢＡＴの電極と電池接続端子Ｔ１との接触抵抗の和である。ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲートと接地電圧との間には、ＮＭＯＳトランジスタＭ２及びＭ３が直列に接続され、入力端子ＩＮとＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲートとの間には抵抗Ｒ４が接続されている。

ＮＭＯＳトランジスタＭ２のゲートは第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力端に接続され、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の非反転入力端には第１基準電圧Ｖｓ１が入力されている。また、電池接続端子Ｔ１と接地電圧との間には抵抗Ｒ２及びＲ３が直列に接続され、抵抗Ｒ２とＲ３との接続部は、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の反転入力端に接続されている。一方、電流検出回路３は、電源電圧Ｖｄｄと接地電圧を電源として作動し、抵抗Ｒ１とＰＭＯＳトランジスタＭ１との接続部の電圧を接地電圧基準の電圧に変換して、第２演算増幅回路ＡＭＰ２の反転入力端に出力する。第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力信号ＣＶ及び第２演算増幅回路ＡＭＰ２の出力信号ＣＣはそれぞれ判定回路５に出力される。

このような構成において、図２は、第１演算増幅回路ＡＭＰ１と第２演算増幅回路ＡＭＰ２の各出力信号ＣＶ，ＣＣが、抵抗成分ｒのインピーダンス値によって変化する様子を示した図である。以下、図２を参照しながら、電池接続検出回路１の動作例について説明する。
内部抵抗が小さい良品の２次電池ＢＡＴが充電装置に装着され、２次電池ＢＡＴの電極と電池接続端子Ｔ１との接触抵抗が十分小さい場合、すなわち抵抗成分ｒのインピーダンスが小さい場合の動作について説明する。

この場合、ＰＭＯＳトランジスタＭ１を介して２次電池ＢＡＴに電流が供給されても、電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１は小さく、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の反転入力端に入力されている電圧は第１基準電圧Ｖｓ１よりも小さくなる。このため、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力信号ＣＶはハイ（Ｈｉｇｈ）レベルになって、ＮＭＯＳトランジスタＭ２がオンする。
ＰＭＯＳトランジスタＭ１に流れる電流は、抵抗Ｒ１で電圧に変換され、該変換された電圧は、電流検出回路３によって、接地電圧基準の電圧に変換されて第２演算増幅回路ＡＭＰ２の反転入力端に入力される。

第２演算増幅回路ＡＭＰ２の非反転入力端には第２基準電圧Ｖｓ２が入力されており、第２演算増幅回路ＡＭＰ２の出力信号ＣＣは、ＮＭＯＳトランジスタＭ３の動作を制御して、電流検出回路３の出力電圧が第２基準電圧Ｖｓ２と等しくなるようにする。この結果、ＰＭＯＳトランジスタＭ１に流れる電流は、定電流になるように制御される。すなわち、図２に示すように、抵抗成分ｒのインピーダンスが小さい領域では、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力信号ＣＶはハイレベルになり、第２演算増幅回路ＡＭＰ２の出力信号ＣＣは、ＮＭＯＳトランジスタＭ３のしきい値電圧付近の小さい電圧レベルになる。

次に、内部抵抗が大きい不良品の２次電池ＢＡＴが充電装置に装着された場合や、２次電池ＢＡＴの電極と電池接続端子Ｔ１との接触抵抗が大きい場合、すなわち抵抗成分ｒのインピーダンスが大きい場合の動作について説明する。
この場合、ＰＭＯＳトランジスタＭ１を介して２次電池ＢＡＴに供給される電流が小さくても、電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１は大きくなる。電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１が、第１基準電圧Ｖｓ１に達すると、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力信号ＣＶの電圧は低下し、ＮＭＯＳトランジスタＭ２によってＰＭＯＳトランジスタＭ１の電流が減少し、抵抗Ｒ２とＲ３との接続部の電圧Ｖｄ１が第１基準電圧Ｖｓ１と同じになるように電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１が制御される。

この結果、ＰＭＯＳトランジスタＭ１に流れる電流は、抵抗成分ｒのインピーダンスが小さい場合よりも減少し、電流検出回路３の出力電圧は、第２基準電圧Ｖｓ２よりも小さくなり、第２演算増幅回路ＡＭＰ２の出力信号ＣＣはハイレベルになる。すなわち、図２で示すように、抵抗成分ｒのインピーダンスが大きい領域では、第２演算増幅回路ＡＭＰ２の出力信号ＣＣはハイレベルになり、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力信号ＣＶは、ＮＭＯＳトランジスタＭ２のしきい値電圧付近の小さい電圧レベルになる。

抵抗成分ｒのインピーダンスの限度を、図２の規格値ｒ１に設定すると、２次電池ＢＡＴの内部抵抗が小さく、かつ２次電池ＢＡＴが接続端子Ｔ１に確実に接続された場合の条件は、図２の規格値ｒ１よりも左側のインピーダンスが小さい領域であることを検出すればよいことが分かる。すなわち、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力信号ＣＶがハイレベルのとき、第２演算増幅回路ＡＭＰ２の出力信号ＣＣがローレベルのとき、又は第１演算増幅回路ＡＭＰ１の出力信号ＣＶがハイレベルで、かつ第２演算増幅回路ＡＭＰ２の出力信号ＣＣがローレベルであるとき、判定回路５は、電池接続が正常であると判定するように、あらかじめ判定条件が定められているようにすればよい。

このように、電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１をチェックする以外に、２次電池ＢＡＴに供給する電流量も合わせてチェックすることにより、電源電圧Ｖｄｄに影響され難い電池接続検出を行うことができる。なお、第１基準電圧発生回路２、電流検出回路３、第２基準電圧発生回路４、判定回路５、第１演算増幅回路ＡＭＰ１、第２演算増幅回路ＡＭＰ２、ＰＭＯＳトランジスタＭ１、ＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。

一方、図１のＰＭＯＳトランジスタＭ１の代わりにバイポーラトランジスタを使用してもよく、このようにした場合、図１は図３のようになる。なお、ｐｎｐトランジスタＱ１は電流供給回路部をなすと共に電流制御トランジスタをなす。ＰＭＯＳトランジスタＭ１をバイポーラトランジスタであるｐｎｐトランジスタＱ１に変更することにより、図１の抵抗Ｒ４が不要になると共に、ＮＭＯＳトランジスタＭ２のドレインのインピーダンスが低下し、電源電圧Ｖｄｄに重畳されてきた高周波ノイズが電池接続端子Ｔ１に伝わり難くなり、より電池接続検出の信頼性を向上させることができる。なお、この場合、第１基準電圧発生回路２、電流検出回路３、第２基準電圧発生回路４、判定回路５、第１演算増幅回路ＡＭＰ１、第２演算増幅回路ＡＭＰ２、ｐｎｐトランジスタＱ１、ＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。

このように、本第１の実施の形態の電池接続検出回路は、電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１をチェックする以外に、２次電池ＢＡＴに供給する電流量も合わせてチェックするようにしたことにより、電源電圧Ｖｄｄに高周波ノイズが重畳しているような場合や電源電圧Ｖｄｄが低下した場合でも、正確な電池接続の良否判定を行うことができる。

第２の実施の形態．
前記第１の実施の形態では、第１演算増幅回路ＡＭＰ１の非反転入力端に入力される第１基準電圧Ｖｓ１は１種類の電圧値であったが、複数の電圧値の１つを選択して第１基準電圧Ｖｓ１とするようにしてもよく、このようにした場合を本発明の第２の実施の形態とする。
図４は、本発明の第２の実施の形態における電池接続検出回路の例を示した図である。なお、図４では、図１と同じもの又は同様のものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省略すると共に図１との相違点のみ説明する。

図４における図１との相違点は、第１基準電圧発生回路２が複数の基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎ（ｎは、ｎ＞１の整数）を生成して出力するようにしたことと、入力された制御信号Ｓｃ１に応じて基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎの内１つを排他的に選択し第１基準電圧Ｖｓ１として第１演算増幅回路ＡＭＰ１の非反転入力端に出力する切替回路２１を設けたことにある。これに伴って、図１の第１基準電圧発生回路２を第１基準電圧発生回路２ａにすると共に、図１の電池接続検出回路１を電池接続検出回路１ａにした。

図４において、電池接続検出回路１ａは、ＰＭＯＳトランジスタＭ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、所定の基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎを生成して出力する第１基準電圧発生回路２ａと、切替回路２１とを備えている。更に、電池接続検出回路１ａは、第１演算増幅回路ＡＭＰ１と、第２演算増幅回路ＡＭＰ２と、ＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３と、電流検出回路３と、第２基準電圧発生回路４と、判定回路５とを備えている。なお、第１演算増幅回路ＡＭＰ１、第１基準電圧発生回路２ａ、切替回路２１、ＮＭＯＳトランジスタＭ２及び抵抗Ｒ２，Ｒ３は定電圧回路部をなす。
第１基準電圧発生回路２ａからの基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎは切替回路２１にそれぞれ入力され、更に切替回路２１には外部からの制御信号Ｓｃ１が入力されている。切替回路２１は、制御信号Ｓｃ１に応じて、入力された基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎの内１つを排他的に選択し第１の基準電圧Ｖｓ１として第１演算増幅回路ＡＭＰ１の非反転入力端に出力する。

このようにすることにより、例えばｎ＝２にすると、判定回路５は、基準電圧Ｖｒ１を第１の基準電圧Ｖｓ１としたときの信号ＣＶと、基準電圧Ｖｒ２を第１の基準電圧Ｖｓ１としたときの信号ＣＶから、２次電池接続の良否を検出することができる。また、例えばｎ＞２にすると、判定回路５は、基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎのときのそれぞれの信号ＣＶから、抵抗成分ｒの抵抗値の範囲を特定することができ、抵抗成分ｒに応じた２次電池ＢＡＴの充電制御を行うことができる。なお、第１基準電圧発生回路２ａ、電流検出回路３、第２基準電圧発生回路４、判定回路５、切替回路２１、第１演算増幅回路ＡＭＰ１、第２演算増幅回路ＡＭＰ２、ＰＭＯＳトランジスタＭ１、ＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。

このように、本第２の実施の形態における電池接続検出回路は、前記第１の実施の形態と同じ効果を得ることができ、更に、第１の基準電圧Ｖｓ１の電圧を変えることにより、抵抗成分ｒのインピーダンス値を認識することが可能になり、電池接続の良否判定の信頼性をより一層向上させることができる。更に、抵抗成分ｒのインピーダンス値の範囲を特定することができ、抵抗成分ｒに応じた２次電池ＢＡＴの充電制御を行うことができる。

第３の実施の形態．
前記第１及び第２の各実施の形態において、２次電池ＢＡＴに負荷回路が接続された場合、該負荷回路が電流を消費していないときに電池接続検出を行うようにしてもよく、このようにしたものを本発明の第３の実施の形態とする。
図５は、本発明の第３の実施の形態における電池接続検出回路の例を示した図であり、図５では、前記第１の実施の形態の構成を有する場合を例にして示している。なお、図５では、図１と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略すると共に図１との相違点のみ説明する。

図５における図１との相違点は、電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１を電源として所定の定電圧Ｖ１を生成する定電圧回路３１と、該定電圧Ｖ１を電源として作動する負荷回路３２と、該負荷回路３２の消費電流を検出する負荷電流検出回路３３とを備えた外部負荷回路３０が接続され、負荷電流検出回路３３から判定回路５に負荷回路３２の電流消費状態を示す状態信号Ｓ１を出力し、判定回路５は、該状態信号Ｓ１から負荷回路３２が電流を消費していないときに電池接続検出動作を行うようにしたことにある。これに伴って、図１の判定回路５を判定回路５ｂにすると共に、図１の電池接続検出回路１を電池接続検出回路１ｂにした。

図５において、定電圧回路３１は、電池接続端子Ｔ１の電圧Ｖｔ１から所定の定電圧Ｖ１を生成して負荷回路３２に供給する。負荷回路３２は、定電圧Ｖ１を電源として作動する。一方、負荷電流検出回路３３は、定電圧回路３１から負荷回路３２に出力される電流の検出を行い、負荷回路３２が電流を消費していないことを検出すると、判定回路５ｂに所定の状態信号Ｓ１を出力する。このときの定電圧回路３１の消費電流は、非常に小さいものであることから、無視できるものとする。なお、負荷回路３２は負荷回路部をなす。

判定回路５ｂは、該所定の状態信号Ｓ１が入力されると、第１演算増幅回路ＡＭＰ１からの信号ＣＶと第２演算増幅回路ＡＭＰ２からの信号ＣＣから、前記第１の実施の形態で説明した電池接続状態の検出動作を行う。また、判定回路５ｂは、所定の状態信号Ｓ１が入力されていないときは、電池接続状態の検出動作を停止する。なお、第１基準電圧発生回路２、電流検出回路３、第２基準電圧発生回路４、判定回路５ｂ、第１演算増幅回路ＡＭＰ１、第２演算増幅回路ＡＭＰ２、ＰＭＯＳトランジスタＭ１、ＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよく、更に外部負荷回路３０を加えて１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。

図５では、前記第１の実施の形態の構成を有する場合を例にして示したが、前記第２の実施の形態の構成を有する場合は図６のようになる。なお、図６では、図４若しくは図５と同じもの又は同様のものは同じ符号で示し、ここではその説明を省略する。
図６において、判定回路５ｂは、負荷電流検出回路３３から所定の状態信号Ｓ１が入力されると、第１演算増幅回路ＡＭＰ１からの信号ＣＶと第２演算増幅回路ＡＭＰ２からの信号ＣＣから、前記第２の実施の形態で説明した電池接続状態の検出動作を行う。また、判定回路５ｂは、所定の状態信号Ｓ１が入力されていないときは、電池接続状態の検出動作を停止する。

なお、第１基準電圧発生回路２ａ、電流検出回路３、第２基準電圧発生回路４、判定回路５ｂ、切替回路２１、第１演算増幅回路ＡＭＰ１、第２演算増幅回路ＡＭＰ２、ＰＭＯＳトランジスタＭ１、ＮＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３及び抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、１つのＩＣに集積されるようにしてもよく、更に外部負荷回路３０を加えて１つのＩＣに集積されるようにしてもよい。

このように、本第３の実施の形態における電池接続検出回路は、負荷回路３２が電流を消費していないときは、電池接続端子Ｔ１のインピーダンスが、ほぼ抵抗成分ｒのインピーダンスだけになるため、判定回路５ｂでは、負荷回路３２が電流を消費していないときに電池接続状態の検出動作を行うようにした。このことから、前記第１及び第２の各実施の形態と同様の効果が得られると共に、より正確な電池接続状態の検出を行うことができる。

本発明の第１の実施の形態における電池接続検出回路の例を示した図である。出力信号ＣＶ，ＣＣが、抵抗成分ｒのインピーダンス値によって変化する様子を示した図である。本発明の第１の実施の形態における電池接続検出回路の他の例を示した図である。本発明の第２の実施の形態における電池接続検出回路の例を示した図である。本発明の第３の実施の形態における電池接続検出回路の例を示した図である。本発明の第３の実施の形態における電池接続検出回路の他の例を示した図である。従来の充電装置の内部構成例を示した図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ電池接続検出回路
２，２ａ第１基準電圧発生回路
３電流検出回路
４第２基準電圧発生回路
５，５ｂ判定回路
２１切替回路
３０外部負荷回路
３１定電圧回路
３２負荷回路
３３負荷電流検出回路
ＡＭＰ１第１演算増幅回路
ＡＭＰ２第２演算増幅回路
ＢＡＴ２次電池
Ｍ１ＰＭＯＳトランジスタ
Ｍ２，Ｍ３ＮＭＯＳトランジスタ
Ｑ１ｐｎｐトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ４抵抗
ｒ抵抗成分

Claims

正常な２次電池が充電装置に正常に接続されたか否かの検出を行う電池接続検出回路において、
接続された前記２次電池に電流を供給する電流供給回路部と、
前記２次電池を接続する接続端子Ｔ１の電圧が一定になるように、該電流供給回路部から供給される電流を制御する定電圧回路部と、
前記２次電池へ供給される電流が一定になるように、前記電流供給回路部から供給される電流を制御する定電流回路部と、
前記定電圧回路部及び定電流回路部の各動作状態を識別する判定回路部と、
を備え、
前記判定回路部は、定電圧回路部及び定電流回路部の各動作状態に応じて、接続された２次電池が正常であるか否か、及び２次電池が前記充電装置に正常に接続されたか否かをそれぞれ判定することを特徴とする電池接続検出回路。
前記判定回路部は、２次電池から電源供給を受ける負荷回路部の動作状態を識別し、前記負荷回路部が電流を消費していないことを検出すると、定電圧回路部及び定電流回路部の各動作状態に応じて、接続された２次電池が正常であるか否か、及び２次電池が前記充電装置に正常に接続されたか否かをそれぞれ判定することを特徴とする請求項１記載の電池接続検出回路。
前記判定回路部は、定電流回路部の動作状態から接続端子Ｔ１の電圧が所定値以下であり、及び／又は定電流回路部の動作状態から２次電池に流れる電流が所定値以上であると、２次電池が正常であり、かつ該２次電池が前記接続端子Ｔ１に正常に接続されたと判定することを特徴とする請求項１又は２記載の電池接続検出回路。
前記電流供給回路部は、
制御電極に入力された制御信号に応じて、前記２次電池に供給する電流を制御する電流制御トランジスタで構成され、
前記定電圧回路部は、
前記接続端子Ｔ１の電圧検出を行い、該検出した電圧に比例した電圧Ｖｄ１を出力する電圧検出回路と、
該電圧検出回路の出力電圧Ｖｄ１と所定の第１基準電圧Ｖｓ１が対応する入力端に入力された第１演算増幅回路と、
該第１演算増幅回路の出力信号ＣＶによって動作制御される第１制御トランジスタと、
で構成され、
前記定電流回路部は、
前記電流供給回路部から供給される電流を電圧に変換して出力する電流検出回路と、
該電流検出回路の出力電圧と所定の第２基準電圧Ｖｓ２が対応する入力端に入力された第２演算増幅回路と、
該第２演算増幅回路の出力信号ＣＣによって動作制御される第２制御トランジスタと、
で構成され、
前記電流制御トランジスタは、第１制御トランジスタと第２制御トランジスタの各動作に応じて２次電池へ出力する電流を制御することを特徴とする請求項１、２又は３記載の電池接続検出回路。
前記電流供給回路部は、
制御電極に入力された制御信号に応じて、前記２次電池に供給する電流を制御する電流制御トランジスタで構成され、
前記定電圧回路部は、
前記接続端子Ｔ１の電圧検出を行い、該検出した電圧に比例した電圧Ｖｄ１を出力する電圧検出回路と、
入力された制御信号Ｓｃ１に応じて、入力された複数の基準電圧Ｖｒ１〜Ｖｒｎの内１つを排他的に選択して第１基準電圧Ｖｓ１として出力する切替回路と、
前記電圧検出回路の出力電圧Ｖｄ１と該第１基準電圧Ｖｓ１が対応する入力端に入力された第１演算増幅回路と、
該第１演算増幅回路の出力信号ＣＶによって動作制御される第１制御トランジスタと、
で構成され、
前記定電流回路部は、
前記電流供給回路部から供給される電流を電圧に変換して出力する電流検出回路と、
該電流検出回路の出力電圧と所定の第２基準電圧Ｖｓ２が対応する入力端に入力された第２演算増幅回路と、
該第２演算増幅回路の出力信号ＣＣによって動作制御される第２制御トランジスタと、
で構成され、
前記電流制御トランジスタは、第１制御トランジスタと第２制御トランジスタの各動作に応じて２次電池へ出力する電流を制御することを特徴とする請求項１、２又は３記載の電池接続検出回路。
前記定電圧回路部の動作状態は、前記第１演算増幅回路の出力信号ＣＶの状態であり、前記定電流回路部の動作状態は、前記第２演算増幅回路の出力信号ＣＣの状態であることを特徴とする請求項４又は５記載の電池接続検出回路。
前記電流制御トランジスタは、ＭＯＳトランジスタであることを特徴とする請求項４又は５記載の電池接続検出回路。
前記電流制御トランジスタは、バイポーラトランジスタであることを特徴とする請求項４又は５記載の電池接続検出回路。
前記判定回路部は、第１演算増幅回路の出力信号ＣＶが、電圧検出回路の出力電圧Ｖｄ１が第１基準電圧Ｖｓ１未満であることを示し、及び／又は第２演算増幅回路の出力信号ＣＣが、電流検出回路の出力電圧が第２基準電圧Ｖｓ２以上であることを示すと、正常な２次電池が正常に接続されたと判定することを特徴とする請求項４、５、６、７又は８記載の電池接続検出回路。
前記電流供給回路部、定電圧回路部、定電流回路部及び判定回路部は、１つのＩＣに集積されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の電池接続検出回路。
前記電流供給回路部、定電圧回路部、定電流回路部、判定回路部及び負荷回路部は、１つのＩＣに集積されることを特徴とする請求項２記載の電池接続検出回路。