JP2010187511A - 充放電制御回路 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ装置の製造コストが低くなるバッテリ状態監視回路を提供する。
【解決手段】過電流検出回路の検出電圧を決定する基準電圧出力回路として、一方の端子が基準電圧回路に接続された分圧回路の他方の端子を外部端子に接続し、外部端子に接続した抵抗素子によって分圧回路の分圧比を任意に可変できる構成として、過電流検出電圧を所望の電圧値に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリの充放電を制御する充放電制御回路に関する。

従来のバッテリ装置について説明する。図２は、従来のバッテリ装置を示すブロック図である。

充放電制御回路１１０は、バッテリ２００の状態を監視する。検出回路１１１は、バッテリ２００の過充電状態及び過放電状態を検出する。また、充放電経路に過大な電流が流れ、外部端子EB−がある電圧に達した時にコンパレータ１１４は、充放電経路の過電流状態を検出する。

遅延回路１１２は、検出回路１１１及びコンパレータ１１４から信号が入力すると、所定の遅延時間経過後に、その信号を出力する。制御回路１１３は、所定の時、充電経路が遮断されるよう動作する。充電遮断トランジスタ１２０は、オフすることにより、充電器（図示せず）からバッテリ２００への充電経路を遮断する。また、制御回路１１３は、所定の時、放電経路が遮断されるよう動作する。放電遮断トランジスタ１３０は、オフすることにより、バッテリ２００から負荷（図示せず）への放電経路を遮断する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２３８１７４号公報

しかし、上述の充放電制御回路１１０における過電流検出電圧は、充放電制御回路１１０内部の過電流検出回路によって決定されている。過電流検出回路は、基準電圧回路１１５を分圧する分圧回路１１６と、検出端子ＶＭとをコンパレータ１１４で比較して検出動作を行っている。この分圧回路をヒューズトリミング等で合わせ込み、任意の過電流検出電圧とする。充放電制御回路１１０内部での調整なので、製品固有の過電流検出電圧となる。バッテリ装置１００における過電流状態を検出する動作は、下記のように行われる。

外部端子ＥＢ＋とＥＢ−の間に過大な電流が流れる負荷が接続されると、バッテリ２００から過大な電流が充放電経路に流れる。充放電経路に直列に接続されている充電遮断トランジスタ１２０と放電遮断トランジスタ１３０のオン抵抗とそこに流れる過大な電流との積で検出端子ＶＭにある電圧が発生する。この電圧が過電流検出電圧以上であれば検出端子ＶＭに接続されているコンパレータ１１４が検出して、過電流状態を検出することが可能となる。

しかし、バッテリ装置１００に使用する充電遮断トランジスタ１２０と放電遮断トランジスタ１３０の種類によってオン抵抗が異なるため、過電流を検出できる電流量が変わってくる。よって、バッテリ装置に使用する充電遮断トランジスタ１２０と放電遮断トランジスタ１３０の種類によって、過電流検出電圧の異なる充放電制御回路１１０を作らなければならない課題がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされ、バッテリ装置の製造開発期間が短くなるバッテリ状態監視回路及びそのバッテリ装置を提供する。

本発明は、上記課題を解決するため、過電流検出回路の過電流検出電圧を決定させる分圧回路１１６を新たに設けた抵抗接続端子１１７と接続させ、外部抵抗素子１４０と充放電制御回路１１０の分圧回路１１６とで分圧回路の分圧比を任意に可変できる構成として、抵抗接続端子１１７の値を変更させることで任意に過電流検出電圧を設定することが可能となることを特徴とする充放電制御回路を提供する。

本発明では、任意の外付け抵抗素子１４０を設置し、外付け抵抗素子１４０を調整することで任意の過電流検出電圧とすることが可能となる。同じ充放電制御回路１１０で、充放電制御回路１１０内部で固定されている過電流検出電圧を、新しく設定した充放電制御回路１１０を作成することなく、任意に過電流検出電圧を設定できる効果がある。

さらに、バッテリ装置に使用する充電遮断トランジスタ１２０と放電遮断トランジスタ１３０の種類によってオン抵抗が異なる場合でも充放電制御回路１１０で過電流検出電圧の設定が任意に対応することが可能となりバッテリ装置の開発期間の短縮が期待できる。

本実施形態のバッテリ装置を示すブロック図である。 従来のバッテリ装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

まず、バッテリ装置の構成について説明する。図１は、本実施形態のバッテリ装置を示すブロック図である。

バッテリ装置１００は、外部端子ＥＢ＋とＥＢ−の間に接続される負荷（図示せず）に電源電圧を供給し、また、充電器（図示せず）によって充電される。充放電制御回路１１０は、ＭＯＳトランジスタ１２０及びＭＯＳトランジスタ１３０をオンオフ制御することにより、バッテリ２００の充放電を制御する。

バッテリ装置１００は、端子ＥＢ＋及び端子ＥＢ−と、充放電制御回路１１０と、ＭＯＳトランジスタ１２０及びＭＯＳトランジスタ１３０と、を有する。充放電制御回路１１０は、検出回路１１１、遅延回路１１２、制御回路１１３、コンパレータ１１４、基準電圧回路１１５、及び、分圧回路１１６を備える。充放電制御回路１１０は、電源端子ＶＤＤ、接地端子ＶＳＳ、制御端子ＤＯ、制御端子ＣＯ、検出端子ＶＭ、及び、抵抗接続端子１１７を備える。

バッテリ２００は、正極端子が端子ＥＢ＋及び電源端子ＶＤＤに接続され、負極端子が接地端子ＶＳＳに接続され、端子ＥＢ−にＭＯＳトランジスタ１２０及びＭＯＳトランジスタ１３０を介して接続される。充放電制御回路１１０は、制御端子ＤＯがＭＯＳトランジスタ１３０に接続され、制御端子ＣＯがＭＯＳトランジスタ１２０に接続され、検出端子ＶＭが端子ＥＢ−に接続される。検出回路１１１は、一端が電源端子ＶＤＤに接続され、他端が遅延回路１１２の第一入力端子に接続される。コンパレータ１１４は、第一の入力端子が検出端子ＶＭに接続され、第二の入力端子が分圧回路１１６に接続され、他端が遅延回路１１２に接続される。分圧回路１１６は、基準電圧回路１１５と抵抗接続端子１１７の間に接続され、分圧されている点とコンパレータ１１４の第二の入力端子に接続されている。遅延回路１１２は、出力端子が制御回路１１３第一入力端子に接続される。制御回路１１３は、第一出力端子が制御端子ＣＯに接続され、第二出力端子が制御端子ＤＯに接続される。また、充電器または負荷が、端子ＥＢ＋及び端子ＥＢ−の間に接続される。

ここで、検出端子ＶＭは、バッテリ２００が過電流状態になることを検出するための端子である。また、抵抗素子１４０は、抵抗接続端子１１７と接地端子ＶＳＳとの間に接続される。

次に、充放電制御回路の動作について説明する。

バッテリ２００の電圧が高くなって所定電圧以上になり、バッテリ２００が過充電状態になると、検出回路１１１はバッテリ２００が過充電されたことを検出する。その後、バッテリ２００が過充電状態であるままで遅延回路１１２によって設定された遅延時間（例えば、１秒）が経過すると、つまり、バッテリ２００の過充電状態の時間が遅延時間以上になると、制御回路１１３はロー信号及びハイ信号をＭＯＳトランジスタ１２０及びＭＯＳトランジスタ１３０のゲートに出力する。すると、ＭＯＳトランジスタ１２０がオフして寄生ダイオードによる放電電流だけを流し、ＭＯＳトランジスタ１３０がオンして電流を流し、検出回路１１１はバッテリ２００の充電を停止させる。

バッテリ２００の電圧が低くなって所定電圧未満になり、バッテリ２００が過放電状態になると、検出回路１１１はバッテリ２００が過放電したことを検出する。その後、バッテリ２００が過放電状態であるままで遅延回路１１２によって設定された遅延時間が経過すると、つまり、バッテリ２００の過放電状態の時間が遅延時間以上になると、制御回路１１３はハイ信号及びロー信号をＭＯＳトランジスタ１２０及びＭＯＳトランジスタ１３０のゲートに出力する。すると、ＭＯＳトランジスタ１２０がオンして電流を流し、ＭＯＳトランジスタ１３０がオフして寄生ダイオードによる充電電流だけを流し、検出回路１１１はバッテリ２００の放電を停止させる。

異常な電流が負荷に流れ、バッテリ２００が過電流状態になると、コンパレータ１１４はバッテリ２００が過電流を流していることを検出する。その後、バッテリ２００が過電流状態であるままで遅延回路１１２によって設定された遅延時間が経過すると、つまり、バッテリ２００の過電流状態の時間が遅延時間以上になると、制御回路１１３はハイ信号及びロー信号をＭＯＳトランジスタ１２０及びＭＯＳトランジスタ１３０のゲートに出力する。すると、ＭＯＳトランジスタ１２０がオンして電流を流し、ＭＯＳトランジスタ１３０がオフして寄生ダイオードによる充電電流だけを流し、コンパレータ１１４はバッテリ２００の放電を停止させる。

次に、第一実施形態である過電流検出電圧を任意に設定できる構成について説明する。図１は、第一実施形態の構成を示す図である。

バッテリ装置における過電流状態を検出する動作は、下記のように行われる。

外部端子ＥＢ＋とＥＢ−の間に過大な電流が流れる負荷が接続されると、バッテリ２００から過大な電流が充放電経路に流れる。充放電経路に直列に接続されている充電遮断トランジスタ１２０と放電遮断トランジスタ１３０のオン抵抗とそこに流れる過大な電流との積で検出端子ＶＭにある電圧が発生する。この電圧が過電流検出電圧以上であれば検出端子VMに接続されているコンパレータ１１４が検出して、過電流状態を検出することが可能となる。

ここで、過電流検出回路の検出電圧を決定する基準電圧出力回路として、一方の端子が基準電圧回路１１５に接続された分圧回路１１６の他方の端子を外部端子である抵抗接続端子１１７に接続し、抵抗接続端子１１７に接続した抵抗素子１４０によって分圧回路１１６の分圧比を任意に可変できる構成とした。従って、過電流検出電圧を所望の電圧値に設定することが可能となる。

なお、ＭＯＳトランジスタ１２０及びＭＯＳトランジスタ１３０は、端子ＥＢ−及びバッテリ２００の負極端子の間に設けられるＮＭＯＳトランジスタであるが、端子ＥＢ＋及びバッテリ２００の正極端子の間に設けられるＰＭＯＳトランジスタであっても良い。

また、充放電制御回路１１０は１個の半導体装置として構成され、ＭＯＳトランジスタ１２０及びＭＯＳトランジスタ１３０はＭＯＳＦＥＴとしてその半導体装置外部に設けられても良いし、半導体装置内部に設けられても良い。

１００ バッテリ装置
１１０ 充放電制御回路
１１１ 検出回路
１１２ 遅延回路
１１３ 制御回路
１１４ コンパレータ
１１５ 基準電圧回路
１１６ 分圧回路
１１７ 抵抗接続端子
２００ バッテリ

Claims (1)

1つの半導体装置として構成され、バッテリの充放電を制御する充放電制御回路において、
前記充放電制御回路は少なくとも、
外部端子である過電流検出端子、及び素子接続端子と、
基準電圧を出力する基準電圧回路と、
前記基準電圧回路に接続され、前記基準電圧を分圧する分圧回路と、
一方の入力端子が前記過電流検出端子に接続され、他方の入力端子が前記分圧回路の出力端子に接続され、過電流を検出するコンパレータと、を備えた、過電流検出回路を有し、
前記過電流検出回路は、前記素子接続端子に抵抗素子を接続することで、前記コンパレータが検出する電圧値を任意の値に設定できることを特徴とする充放電制御回路。

Images