JP4066584B2

JP4066584B2 - 温度検出回路及び充放電回路

Info

Publication number: JP4066584B2
Application number: JP2000008227A
Authority: JP
Inventors: 泰久東島
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2020-01-17
Also published as: JP2001204143A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度検出回路及び充放電回路に係り、特に、充放電時の回路に発生する温度を検出する温度検出回路及び充放電回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、ＰＨＳ、ノート型パソコン等の携帯機器には、リチウムイオン電池が利用されている。リチウムイオン電池は、体積エネルギー密度、重量エネルギー密度の点から小型軽量化が可能であるが、充放電条件がシビアであり、安全性を確保するために保護回路を内蔵する必要がある。保護回路の機能は、過充電保護機能と過放電保護機能と過電流保護機能とがある。電池の温度が高温、低温時に電池の充電、放電が行われて電流が流され続けると、非常に危険であるため、これらの機能が利用されている。従来、電池の温度が高温となった時の危険を防ぐために、サーミスタや温度センサー等の温度を検出する素子が利用されている。
【０００３】
図４に、従来のバッテリパックの一例のブロック図を示す。
【０００４】
図４において、バッテリパック１０１は、装置本体２８に装着され、
１５に駆動電源を供給する。また、バッテリパック１０１は、充放電回路３０、充電用ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３１と放電用ＦＥＴ３２、サーミスタ３３、電池３４で構成される。
【０００５】
充放電回路３０は、電池３４、充電用ＦＥＴ３１、放電用ＦＥＴ３２と接続されている。この充放電回路３０は、電池３４の充電、放電の状態に基づいて、充電用ＦＥＴ３１、放電用ＦＥＴ３２を制御する。また、充放電回路３０は、バッテリ端子（＋Ｂ）３５、バッテリ端子（−Ｂ）３９に接続される。バッテリ端子３５は、電池３４の＋極と接続され、バッテリ端子３９は電池３４の−極と接続される。
【０００６】
サーミスタ３３は、電池３４の充電、放電時に回路の温度を検出し、検出結果に応じて抵抗値が設定される。このサーミスタ３３は温度感知端子（ＴＨ）３７と接続され、温度感知端子（ＴＨ）３７は、内部回路１５側の電源回路１４の温度感知端子（ＴＨ）３８と接続される。電源回路１４では、サーミスタ３３へ電圧をかけることで、抵抗値を検出する。この抵抗値に基づいて、電源回路１４がバッテリパック１０１からの電流を制御する。
【０００７】
上記バッテリパック１０１と接続されている端子は、内部回路１５側の端子と対応し、接続させて電流のやりとりを行う。バッテリパック１０１側のバッテリ端子３５、３９、温度感知端子３７の各々は、内部回路１５側のバッテリ端子３６、４０、温度感知端子３８に接続される。
【０００８】
内部回路１５は、バッテリ端子３６、４０、電源回路１４と接続され、バッテリパック１０１からの電流を受取る。電源回路１４は、バッテリ端子３６、４０、温度感知端子３８とＡＣアダプター１６と接続されている。この電源回路１４はバッテリ端子３６、４０の電流と温度感知端子３８からの電圧に基づき、本体へ電流の制御を行う。また、電源回路１４は、ＡＣアダプター１６からの電流を制御し、充電のためのバッテリパック１０１へ電流を送る。
【０００９】
このように、バッテリパック１０１はサーミスタ３３を用いることによって、温度に基づいて電流を調節している。しかし、サーミスタ３３は、基板に充放電回路３０と分離して配置されている。
【００１０】
図５は、従来のバッテリパックの一例の要部の断面斜視図である。
【００１１】
図５において、バッテリパック１０２が基板４４上に設置されている状態である。充放電回路４２（３０）が基板４４上に設置され、その充放電回路４２上にサーミスタ４１（３３）が設けられている。充放電回路４２（３０）とサーミスタ４１（３３）は、樹脂４３で固定される。このように、バッテリパック１０２はサーミスタ４１（３３）を用いることで、余分なスペースを必要としていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、バッテリパックに回路の温度を検出するサーミスタが内蔵されている場合、サーミスタは回路の外側に設置され、樹脂によって固定される。従って、バッテリパックに余分なスペースが必要となり、回路の小型化を妨げていた。また、余分な作業が必要となり、作業効率を悪くしていた。
【００１３】
また、サーミスタに常に電流を供給しなければならないことで消費電力がかかり、非効率的であった。
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、温度検出が可能な回路を小型化し、消費電力を抑えることのできる温度検出回路及び充放電回路を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、駆動電圧により駆動され、周囲温度に応じた検出信号を出力する温度検出手段（５３）と、周囲温度に応じて駆動電圧の供給を制御する駆動電圧制御手段（５０）とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、駆動電圧に応じて駆動され、周囲温度に応じた検出信号を出力する温度検出手段（５３）と、周囲温度に応じて駆動電圧の供給を制御する駆動電圧制御手段（５０）を有することにより、駆動可能な周囲温度の範囲内で、検出信号を基にして回路全体の制御を最適に行うことができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、温度検出手段（５３）が、温度係数を有する電圧を生成する温度検出電圧生成手段（５５）と、温度係数が略０の基準電圧を生成する基準電圧生成手段（５１）と、検出電圧と基準電圧の差電圧に応じた検出信号を出力する比較手段（５２）とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、温度検出手段（５３）が、温度係数を有する電圧を生成する温度検出電圧生成手段（５５）と、温度係数が略０の基準電圧を生成する基準電圧生成手段（５１）と、検出電圧と基準電圧の差電圧に応じた検出信号を出力する比較手段（５２）とを有することにより、より適確な周囲温度に応じた検出信号を得ることができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、温度検出手段（５３）が、比較手段（５２）の比較結果の出力を駆動電圧に応じて制御する出力手段（５４）を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、温度検出手段（５３）が、比較手段（５２）の比較結果の出力を駆動電圧に応じて制御する出力手段（５４）を有することにより、駆動可能な周囲温度の範囲内で、外部手段に信号を送ることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、駆動電圧制御手段（５０）は、所定の周囲温度の範囲内で駆動電圧を出力することを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、駆動電圧制御手段（５０）は、所定の周囲温度の範囲内で駆動電圧を出力することにより、所定の周囲温度の範囲内の時に限り、外部手段に駆動電圧を送ることが可能となる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、電池を充放電する充放電回路において、駆動電圧により駆動され、周囲温度に応じた検出信号を出力する温度検出手段（５３）と、周囲温度に応じて駆動電圧の供給を制御する駆動電圧制御手段（５０）とを有することを特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載の発明によれば、駆動電圧により駆動され、周囲温度に応じた検出信号を出力する温度検出手段（５３）と、周囲温度に応じて駆動電圧の供給を制御する駆動電圧制御手段（５０）とを有することにより、駆動可能な周囲温度の範囲内で、検出信号を基にして回路全体の制御を最適に行うことができる。また、温度検出手段（５３）と駆動電圧制御手段（５０）とを回路上に設けることで回路の小型化を図ることができる。
【００２５】
尚、上記の括弧内の符号は本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、これらに限定されるものではない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例のブロック図を示す。
【００２７】
図１において、バッテリパック１００は、充放電回路１１、充電用ＦＥＴ１２と放電用ＦＥＴ１３、電池１７で構成されている。このバッテリパック１００では、電池１７の充電や放電、電池の温度検出を行う。
【００２８】
充電回路１１は、１チップのＩＣから構成されている。充放電回路１１は、温度検出部１０を有し、電池１７、充電用ＦＥＴ１２、放電用ＦＥＴ１３と接続されている。この充放電回路１１は、電池１７の電圧及び充放電電流を検出する。その検出結果に応じて、充電用ＦＥＴ１２、放電用ＦＥＴ１３を制御し、電池１７の充電、放電を行う。また、充放電回路１１は、バッテリ端子（＋Ｂ）１８、バッテリ端子（−Ｂ）２２に接続される。また、バッテリ端子１８は電池１７の＋極と接続され、バッテリ端子２２は電池１７の−極に接続される。
【００２９】
温度検出部１０は、充放電回路１１の周囲の温度を検出し、温度に応じた信号を温度感知端子（ＴＨ）２０から電源回路２４に送出する。
【００３０】
バッテリパック１００側のバッテリ端子１８、２２、温度感知端子２０の各々は、装置本体２７側のバッテリ端子１９、２３、温度感知端子２１に接続される。
【００３１】
装置本体２７は、電源回路２４、内部回路２５、ＡＣアダプター２６で構成される。電源回路２４はバッテリ端子１９からバッテリ端子２３へ流れる電流を温度感知端子２１からの信号に基づいてバッテリパック１００を制御する。
【００３２】
また、電源回路２４は、バッテリ端子１９、２３間の電圧を検出し、バッテリパック１００からの電流を制御し、装置本体２７に印加する電圧を一定に制御する。ＡＣアダプター２６は、商用電源からの交流電圧を所定の直流電圧に変換し、電源回路２４に印加する。
【００３３】
このように、電池の周囲温度を検出する温度検出部１０が充放電回路１１に設けられることにより、ＩＣの小型化が可能となる。
【００３４】
図２に、本発明の一実施例の温度検出部の回路図を示す。
【００３５】
図２において、温度検出部１０は、バッテリを起動させる起動回路５０、電池の周囲温度を検出する温度検出回路５３で構成される。温度検出回路５３は、基準電圧を生成する基準電圧回路５１、検出温度を検出する検出回路５５、検出温度と基準電圧とを比較する比較回路５２、比較結果を出力する出力回路５４とで構成される。この温度検出部１０は、端子５７の入力電圧Ｖｃｃと端子５８の接地電圧ＧＮＤに電圧がかけられる。温度に関する電圧が検出され、検出結果に基づいて出力端子５６から信号を出力する。
【００３６】
起動回路５０は、トランジスタＱ１〜Ｑ１１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で構成される。トランジスタＱ１〜Ｑ９は各々ダイオードを構成しており、各々に一定の順方向電圧が印加されるとオンする。トランジスタＱ１〜Ｑ９がオンすると、抵抗Ｒ１、Ｒ２に電圧が印加される。抵抗Ｒ１、Ｒ２は印加された電圧を分圧してトランジスタＱ１０のベースに印加する。トランジスタＱ１０はベースがハイレベルになるとオンになる。
【００３７】
また、トランジスタＱ１〜Ｑ９は温度に応じて、ベースエミッタ間電圧が低下するような温度特性を持つ。電池の周囲温度が上がると、トランジスタＱ１〜Ｑ１０のベースエミッタ間電圧（Ｖｆ）が低下する。
【００３８】
電池の周囲温度が上がり、Ｖｆが小さくなるとトランジスタＱ１〜Ｑ１０の総電圧（９×Ｖｆ）が小さくなり、抵抗Ｒ１に電流が流れ、トランジスタＱ１０がオンになる。
【００３９】
逆に、周囲温度が下がり、Ｖｆが大きくなり、トランジスタＱ１〜Ｑ１０の総電圧より電池電圧が小さいと抵抗Ｒ１に流れる電流が遮断され、トランジスタＱ１０はオフとなる。
【００４０】
その後、トランジスタＱ１０がオンするとトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ２１、Ｑ２８、Ｑ３２、Ｑ３７がオンする。これらのトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ２１、Ｑ２８、Ｑ３２、Ｑ３７は、カレントミラー回路を構成している。
【００４１】
トランジスタＱ１０のスイッチング状態により、これらのトランジスタＱ１１、Ｑ１２、Ｑ２１、Ｑ２８、Ｑ３２、Ｑ３７のスイッチが制御される。
【００４２】
基準電圧回路５１は、トランジスタＱ１２〜Ｑ２７と、抵抗Ｒ４〜Ｒ１０で構成される。基準電圧回路５１には、トランジスタＱ１２、Ｑ２１がオンすることにより駆動電流が流れて供給される。
【００４３】
基準電圧回路５１は、トランジスタＱ１２、Ｑ２１からの電流により駆動され、温度係数が略０の基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。
【００４４】
検出回路５５は、トランジスタＱ２８〜Ｑ３１と、抵抗Ｒ１１で構成される。
【００４５】
検出回路５５には、トランジスタＱ２８がオンすることにより、駆動電流が供給される。トランジスタＱ２８がオンすると、検出回路５５は、トランジスタＱ２８からの駆動電流により起動する。検出回路５５は、起動後、周囲温度に応じた電圧を出力する。尚、トランジスタＱ２９、Ｑ３１は互いに同極性のトランジスタから構成され、素子のバラツキを補正する。
【００４６】
比較回路５２は、トランジスタＱ３２〜Ｑ３６と、抵抗Ｒ１１で構成される。比較回路５２には、トランジスタＱ３２がオンすることにより駆動電流が供給され、回路が起動される。比較回路５２は、基準電圧回路５１で生成された電圧と、検出回路５５で検出された電圧とを比較し、検出回路５５の検出電圧が基準より大きければローレベル、小さければハイレベルの信号を出力する。検出電圧は、所定の温度より大きくなると小さくなり、小さくなると大きくなる。比較回路５２の出力は、出力回路５４に供給される。
【００４７】
出力回路５４はトランジスタＱ３７からＱ３９で構成され、出力端子５６と接続されている。比較回路５２からの出力がハイレベルのときに、トランジスタＱ３８がオンし、トランジスタＱ３９はオフし、出力がローレベルの時にトランジスタＱ３８がオフし、トランジスタＱ３９がオンする。よって、トランジスタＱ３８へ電流が流され、トランジスタＱ３９のベース電圧がハイレベルになり、オンになる。その結果、信号はローレベルになり、出力端子５６は、トランジスタＱ３９がオンすると、出力電流が流れる。また、出力端子５６はトランジスタＱ３９がオフすると、出力電流が流れなくなることによりローレベルになる。
【００４８】
図３は、本発明の一実施例の出力信号と消費電力の関係を示す図である。
【００４９】
図３において、周囲温度がＴ１〜Ｔ２の間で出力がハイレベルとなり、通常の動作温度であることを認識できる。また、周囲温度がＴ１より低くなると、出力信号はローレベルとなり、低温状態であることを認識できる。また、この起動回路５０がオフして、基準電圧回路５１、比較回路５２、温度検出回路５３、出力回路５４への駆動電流の供給が停止されるので、消費電流を低減できる。
【００５０】
電池の温度がＴ１を超えた場合、出力信号はローレベルからハイレベルへ切り換えられ、電流がかかる。出力信号が切り換えられたとき、消費電流は出力信号がローレベルの消費電流に抑えられる。
【００５１】
また、周囲温度がＴ２を超えると、出力信号はハイレベルからローレベルへ切り替えられる。また、この時起動回路５０がオフして、基準電圧回路５１、比較回路５２、温度検出回路５３、出力回路５４への駆動電流の供給が停止されるので、消費電流を抑えられる。
【００５２】
このように、温度を検出すべき温度範囲で回路駆動させることにより、消費電流を低減でき、また、低温の検出も可能となる。
【００５３】
尚、上記温度検出部はバッテリパックに限られるものではなく、温度監視を行う必要のある機器に適応可能である。
【００５４】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、駆動電圧により駆動され、周囲温度に応じた検出信号を出力する温度検出手段と、周囲温度に応じて駆動電圧の供給を制御する駆動電圧制御手段を有することにより、駆動可能な周囲温度の範囲内で、検出信号を基にして回路全体の制御を最適に行うことができる。また、温度検出手段と駆動電圧制御手段とを回路上に設けることで、回路の小型化を図ることができると共に消費電力を抑えることができる。
【００５５】
また、本発明によれば、温度係数を有する検出電圧と温度係数が略０の基準電圧の差電圧に応じた検出信号を出力する比較手段とを有することにより、より適確な周囲温度に応じた検出信号を得ることができる。
【００５６】
また、本発明によれば、比較手段の比較結果の出力を駆動電圧に応じて制御する出力手段を有することにより、駆動可能な周囲温度の範囲内で、外部手段に周囲温度に応じた検出信号を送ることができる。
【００５７】
また、本発明によれば、駆動電圧制御手段は、所定の周囲温度の範囲内で前記駆動電圧を出力することにより、所定の周囲温度の範囲内の時に限り、外部手段に駆動電圧を送ることが可能となり、温度検出の機能性を向上させることができる。
【００５８】
また、本発明によれば、温度検出手段と、駆動電圧制御手段を有することにより、駆動可能な周囲温度の範囲内で、検出信号を基にして回路全体の制御を最適に行うことができる。また、温度検出手段と、駆動電圧制御手段とを回路上に設けることで回路の小型化を図ることができると共に消費電力を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のブロック図を示す。
【図２】本発明の一実施例の温度検出部の回路図を示す。
【図３】本発明の一実施例の出力信号と消費電力の関係を示す図である。
【図４】従来のバッテリパックの一例のブロック図を示す。
【図５】従来のバッテリパックの一例の要部の断面斜視図である。
【符号の説明】
１０温度検出部
１４電源回路
１５、２５内部回路
１６ＡＣアダプター
１１、３０、４２充放電回路
１２、３１充電用ＦＥＴ
１３、３２放電用ＦＥＴ
３３、４１サーミスタ
１７、３４電池
１８、１９、２２、２３、３５、３６、３９、４０バッテリ端子
２０、２１、３７、３８温度感知端子
２７、２８装置本体
４３樹脂
４４基板
５０起動回路
５１基準電圧回路
５２比較回路
５３温度検出回路
５４出力回路
５５検出回路
５６出力信号
５７入力電圧
５８接地電圧
１００、１０１バッテリパック
Ｑ１〜Ｑ３９トランジスタ
Ｒ１〜Ｒ１１抵抗

Claims

駆動電圧により駆動され、周囲温度に応じた検出信号を出力する温度検出手段と、
前記周囲温度に応じて前記駆動電圧の供給を制御する駆動電圧制御手段とを有し、
前記温度検出手段は、
温度係数を有する検出電圧を生成する温度検出電圧生成手段と、
温度係数が略０の基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記検出電圧と前記基準電圧の差電圧に応じた検出信号を出力する比較手段とを有する、ことを特徴とする温度検出回路。
前記温度検出手段は、
前記比較手段の比較結果の出力を前記駆動電圧に応じて制御する出力手段を有することを特徴とする請求項１記載の温度検出回路。
前記駆動電圧制御手段は、
所定の周囲温度の範囲内で前記駆動電圧を出力することを特徴とする請求項１又は２記載の温度検出回路。
電池を充放電する充放電回路において、
駆動電圧により駆動され、周囲温度に応じた検出信号を出力する温度検出手段と、
前記周囲温度に応じて前記駆動電圧の供給を制御する駆動電圧制御手段とを有し、
前記温度検出手段は、
温度係数を有する検出電圧を生成する温度検出電圧生成手段と、
温度係数が略０の基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記検出電圧と前記基準電圧の差電圧に応じた検出信号を出力する比較手段とを有する、ことを特徴とする充放電回路。