JP2011055658A - バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 - Google Patents

バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】二次電池の電圧が０Ｖ付近まで低下したときにおいても、充電器による充電を確実に制御することのできるバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置を提供すること。
【解決手段】二次電池の０Ｖ付近の電圧を検出する電圧検出回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ１６とＮＭＯＳトランジスタ１７のゲート電圧を、二次電池の両端に接続した分圧抵抗回路２３によって与えるような構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の電圧や異常を検知するバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置に関し、特に、二次電池の電圧が０Ｖ付近まで低下したときに、充電器による充電を制御することのできるバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置に関する。
バッテリ装置は、二次電池の電圧が極端に低下して０Ｖ近くになったときに、充電器が接続されると、二次電池へ充電を許可、もしくは禁止するという機能を備えている（例えば、特許文献１参照）。以下、この機能を０Ｖ充電と称する。
図３に、従来のバッテリ状態監視回路を備えたバッテリ装置の回路図を示す。従来のバッテリ状態監視回路を備えたバッテリ装置は、二次電池１と、二次電池１の電圧を監視する充放電制御回路２と、二次電池１の充電と放電を制御するスイッチ回路３と、充電器８または負荷９が接続される外部端子４及び５と、充電スイッチ１１に制御信号を出力する充電スイッチ駆動回路７と、を備えている。充電スイッチ駆動回路７は、充放電制御回路２の出力端子に接続したレベルシフタ回路１５と、二次電池１の負極の電圧を検出する電圧検出回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ１６、ＮＭＯＳトランジスタ１７、抵抗１８、ＩＮＶ回路２６と、ＮＯＲ回路２５と、充電スイッチ駆動回路７の出力回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ２０とＮＭＯＳトランジスタ２１と、を備えている。図３のバッテリ装置は、０Ｖ充電を許可する機能を有している。
上述したようなバッテリ装置は、以下のように動作して０Ｖ充電を許可するように機能する。
充放電制御回路２は、二次電池１の電圧で動作し、二次電池１の電圧を監視する。充放電制御回路２は、二次電池１の電圧が増加し過充電電圧以上になった場合、充電スイッチ駆動回路７にローレベルの信号を出力する。また、充放電制御回路２は、二次電池１の電圧が過充電電圧未満になった場合、充電スイッチ駆動回路７にハイレベルの信号を出力する。充電スイッチ駆動回路７は、外部端子４と５の間の外部端子間電圧で動作する。レベルシフタ回路１５は、充放電制御回路２の信号を外部端子間電圧に変換する。ＰＭＯＳトランジスタ１６とＮＭＯＳトランジスタ１７は、ゲートが電池の負極と接続されている。二次電池１の電圧が十分あるときには、ＰＭＯＳトランジスタ１６はオンして、ＮＯＲ回路２５にローレベルの信号を出力する。また、二次電池１の電圧が０Ｖ近くになったときに、ＮＭＯＳトランジスタ１７はオンして、ＮＯＲ回路２５にハイレベルの信号を出力する。
ＮＯＲ回路２５は、入力信号のどちらかがハイレベルのときにローレベルの信号を出力する。従って、出力端子１３の電圧がハイレベルとなり、充電スイッチ１１はオンして充電を可能にする。また、ＮＡＮＤ回路１９は、入力信号がどちらもローレベルのときは、ハイレベルの信号を出力する。従って、出力端子１３の電圧がローレベルとなり、充電スイッチ１１はオフして充電を禁止にする。従って、二次電池１の電圧が０Ｖ近くになったときに、充電スイッチ駆動回路７は充電を許可にする。すなわち、バッテリ装置は、０Ｖ充電を許可するように機能する。
特開２０００-３０８２６６号公報
しかしながら、上述の充電スイッチ駆動回路７は、電圧検出回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ１６とＮＭＯＳトランジスタ１７のゲートが電池の負極と接続されているため、以下に述べるような欠点であった。
電圧検出回路が充電許可を解除する二次電池１の電圧は、ＰＭＯＳトランジスタ１６の閾値電圧によって決定されている。そして、ＰＭＯＳトランジスタ１６の閾値電圧はバラツキを持っている。充放電制御回路２は、二次電池１の電圧が動作可能になるまでは、出力信号は不定となっている。従って、電圧検出回路が充電許可を解除したときに、充放電制御回路２の出力信号が不定となっている可能性がある。その出力信号が充電禁止の信号であった場合、二次電池の充電は禁止されてしまう。従って、二次電池は充電が禁止され、そのまま充電禁止が解除されない、という不具合が発生する。
本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、二次電池の電圧が０Ｖ付近まで低下したときにおいても、充電器による充電を確実に制御することのできるバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置を提供するものである。
従来の課題を解決するために、本発明のバッテリ状態監視回路を備えたバッテリ装置は以下のような構成とした。
二次電池の０Ｖ付近の電圧を検出する電圧検出回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ１６とＮＭＯＳトランジスタ１７のゲート電圧を、二次電池の両端に接続した分圧抵抗回路２３によって与えるようにしたバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置とした。
本発明のバッテリ状態監視回路を備えたバッテリ装置によれば、二次電池の両端に接続した分圧抵抗回路２３によって電圧検出回路に電圧を与えるようにしたので、電圧検出回路が検出する電圧を充放電制御回路が動作可能な電圧以上に設定することが出来、確実に二次電池を充電することが出来る。
従って、二次電池の電圧が０Ｖ付近まで低下したときにおいても、充電器による充電を確実に制御することが出来るという効果がある。
本実施形態のバッテリ状態監視回路を備えたバッテリ装置の回路図である。 他の実施形態のバッテリ状態監視回路を備えたバッテリ装置の回路図である。 従来のバッテリ状態監視回路を備えたバッテリ装置の回路図である。
図１は、本実施形態のバッテリ装置の回路図である。
本実施形態のボルテージレギュレータは、二次電池１と、二次電池１の電圧を監視する充放電制御回路２と、二次電池１の充電と放電を制御するスイッチ回路３と、充電器８または負荷９が接続される外部端子４及び５と、充電スイッチ１１に制御信号を出力する充電スイッチ駆動回路７と、を備えている。充電スイッチ駆動回路７は、充放電制御回路２の出力端子に接続したレベルシフタ回路１５と、二次電池１の負極の電圧を検出する電圧検出回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ１６、ＮＭＯＳトランジスタ１７、抵抗１８、ＩＮＶ回路２６、分圧抵抗回路２３と、ＮＯＲ回路２５と、充電スイッチ駆動回路７の出力回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ２０とＮＭＯＳトランジスタ２１と、を備えている。図１のバッテリ装置は、０Ｖ充電を許可する機能を有している。
電圧検出回路は、二次電池１の正極と外部端子５の間にＰＭＯＳトランジスタ１６とＮＭＯＳトランジスタ１７と抵抗１８とが直列に接続されている。また、電池の正極と負極の間に接続された分圧抵抗回路２３は、分圧電圧をＰＭＯＳトランジスタ１６とＮＭＯＳトランジスタ１７のゲートに出力する。なお、ＮＭＯＳトランジスタ１７をよりオンさせるためには、分圧電圧ではなく二次電池１の正極電圧を入力しても良い。
ＮＯＲ回路２５は、レベルシフタ回路１５の出力信号とＩＮＶ回路２６を介した電圧検出回路の出力信号を入力し、出力回路に制御信号を出力する。
上述したようなバッテリ装置は、以下のように動作して０Ｖ充電を許可するように機能する。
充放電制御回路２は、二次電池１の電圧で動作し、二次電池１の電圧を監視する。充放電制御回路２は、二次電池１の電圧が増加し過充電電圧以上になった場合、充電スイッチ駆動回路７にローレベルの信号を出力する。また、充放電制御回路２は、二次電池１の電圧が過充電電圧未満になった場合、充電スイッチ駆動回路７にハイレベルの信号を出力する。充電スイッチ駆動回路７は、外部端子４と５の間の外部端子間電圧で動作する。レベルシフタ回路１５は、充放電制御回路２の信号を外部端子間電圧に変換する。
二次電池１の電圧が十分あるときには、ＰＭＯＳトランジスタ１６はオンして、ＮＯＲ回路２５にＩＮＶ回路２６を介してローレベルの信号を出力する。また、二次電池１の電圧が０Ｖ近くになったときに、ＮＭＯＳトランジスタ１７はオンして、ＮＯＲ回路２５にハイレベルの信号を出力する。
ＮＯＲ回路２５は、入力信号のどちらかがハイレベルのときにローレベルの信号を出力する。従って、出力端子１３の電圧がハイレベルとなり、充電スイッチ１１はオンして充電を可能にする。また、ＮＡＮＤ回路１９は、入力信号がどちらもローレベルのときは、ハイレベルの信号を出力する。従って、出力端子１３の電圧がローレベルとなり、充電スイッチ１１はオフして充電を禁止にする。
ＰＭＯＳトランジスタ１６とＮＭＯＳトランジスタ１７のゲートには分圧抵抗回路２３の出力端子が接続されている。従って、ＰＭＯＳトランジスタ１６がオフする電圧は、分圧電圧とＰＭＯＳトランジスタ１６の閾値電圧によって決定される。すなわち、分圧抵抗回路２３の抵抗値を調整することによって、ＰＭＯＳトランジスタ１６がオフする電圧を充放電制御回路２が動作可能な電圧以上に設定することが出来る。
ここで、二次電池１の電圧が０Ｖ近くになったときの動作について説明する。
二次電池１の電圧が０Ｖ近くになったときは、充放電制御回路２が動作可能な電圧以下であり、レベルシフタ回路１５への出力信号は不定である。分圧抵抗回路２３の出力は、二次電池１の正極の電圧に近い値となる。従って、ＰＭＯＳトランジスタ１６はＶｇｓが小さくなりオフする。従って、二次電池１の電圧が０Ｖ近くになったときに、充電スイッチ駆動回路７は充電を許可にする。すなわち、バッテリ装置は、０Ｖ充電を許可するように機能する。
なお、分圧抵抗回路２３は二次電池１の電流が流れるため、二次電池１の正極との間にスイッチ回路２２を設けて、０Ｖ充電の検出機能が必要のない時には、電流が流れないような構成としても良い。
図２に、他の実施形態のバッテリ状態監視回路を備えたバッテリ装置の回路図を示す。図２のバッテリ装置は、０Ｖ充電を禁止するように回路を構成した例である。電圧検出回路の出力信号は、ＮＡＮＤ回路１９を介して出力回路に入力されている。
このような構成のバッテリ状態監視回路に本発明の電圧検出回路を設けることで、分圧抵抗回路２３の抵抗値を設定によって、ＰＭＯＳトランジスタ１６やＮＭＯＳトランジスタ１７のオンオフ電圧の精度を良くすることが出来る。
なお、本実施形態は二次電池１の負極側にスイッチ回路３を設けた構成で説明した。しかし、二次電池１の正極側にスイッチ回路３を設けた構成であっても、基準の電圧を二次電池１の負極側にするように構成すれば、同様の効果を得ることが出来る。
２ 充放電制御回路
３ スイッチ回路
７ 充電スイッチ駆動回路
８ 充電器
１５ レベルシフト回路
２３ 分圧抵抗回路

Claims (2)

  1. 二次電池の両端に接続され、前記二次電池の電圧を監視する充放電制御回路と、
    前記充放電制御回路の出力信号を充電スイッチに出力する充電スイッチ制御回路と、を備え、前記二次電池の充放電を制御するバッテリ状態監視回路であって、
    前記充電スイッチ制御回路は、前記バッテリ状態監視回路の外部端子の電圧で動作し、
    前記充放電制御回路の出力信号を前記外部端子の電圧に変換するレベルシフト回路と、
    前記二次電池の両端に接続され、分圧電圧を発生する分圧抵抗回路と、
    前記分圧電圧が入力され０Ｖ充電の電圧を検出する電圧検出回路と、
    前記レベルシフト回路と前記電圧検出回路との出力電圧を入力され、前記充電スイッチを制御する出力回路と、を備えたことを特徴とするバッテリ状態監視回路。
  2. 充放電が可能な二次電池と、
    前記二次電池と外部端子の間に設けられて、前記二次電池の充放電を制御するスイッチ回路と、
    前記二次電池の両端の電圧を監視する請求項１に記載のバッテリ状態監視回路と、を備えたことを特徴とするバッテリ装置。
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