JP4646875B2

JP4646875B2 - 充放電制御回路

Info

Publication number: JP4646875B2
Application number: JP2006232196A
Authority: JP
Inventors: 和亮佐野; 智幸小池; 敦司桜井
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: JP2008061306A

Description

本発明は、二次電池の充放電を制御する充放電制御回路に関する。

現在、携帯型電子機器が広く利用され、これに伴い、携帯型電子機器に電力を供給する二次電池装置も広く利用されている。

この二次電池装置は、二次電池を備え、二次電池を保護するために二次電池の過充電状態、過放電状態または過電流状態を検出している。過充電状態、過放電状態または過電流状態を検出した場合、直ちに二次電池の充電または放電の停止を行わず、これらの状態が所定時間維持されてから二次電池の充電または放電の停止を行う。換言すると、これらの状態の検出から二次電池の充電または放電の停止までの間に、遅延時間が存在することになる。

遅延時間は、二次電池装置がテスト状態の場合、量産工程でのテスト時間を短縮するために短くなっている。このテスト状態は、リセット信号が入力されると、通常状態に戻るようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−０９４９０７号公報

しかし、リセット信号が入力されたときのみテスト状態は解除されて通常状態に戻るので、ノイズなどによって誤ってテスト状態になった場合、リセット信号が入力されることはなく、誤ったテスト状態は解除されなくなってしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、テスト状態を解除して確実に通常状態に戻ることができる充放電制御回路を提供することを目的とする。

本発明では、上記課題を解決するために、二次電池の充放電を制御する充放電制御回路において、前記二次電池の過充電状態、過放電状態または過電流状態を検出し、検出した旨を示す検出信号を出力する検出手段と、前記検出手段から前記検出信号を受信すると、遅延回路によって決定された遅延時間を経てから、前記二次電池の充電または放電を停止させるよう制御する制御回路と、セット信号を受信すると通常状態からテスト状態になり、前記遅延時間を短縮させるための遅延時間短縮信号を出力するテスト回路と、前記テスト回路から前記遅延時間短縮信号を受信すると、前記遅延時間を短縮し、前記テスト回路が前記通常状態から前記テスト状態になってから所定時間が経過した場合または前記テスト状態で前記検出信号が出力されてから所定時間が経過した場合、短縮された前記遅延時間を前記通常状態のときの前記遅延時間に戻す前記遅延回路と、を備えていることを特徴とする充放電制御回路が提供される。

本発明では、通常状態からテスト状態になってから所定時間が経過した場合またはテスト状態で検出信号が出力されてから所定時間が経過した場合、遅延時間をテスト状態のときのものから通常状態のときのものに戻すので、例えば、誤って通常状態からテスト状態になっても、誤ったテスト状態を解除して確実に通常状態に戻ることができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。

［第一の実施形態］
まず、二次電池の充放電を制御する充放電制御回路を備えた二次電池装置について説明する。図１は、二次電池装置の概略を示す図である。

二次電池装置は、一端が外部端子２０４に接続され、他端が電流を制限することができるスイッチ回路２０３を介して外部端子２０５に接続された二次電池２０１を備えている。この二次電池２０１には、二次電池２０１の電圧及び電流を検出して二次電池２０１の充放電を制御する充放電制御回路２０２が並列に接続されている。外部端子２０４と外部端子２０５との間には、二次電池２０１を充電する充電器３０１または負荷３０２が接続されている。

スイッチ回路２０３は、二次電池２０１の電圧が充電可能な上限電圧以上であって過充電状態のとき、放電可能な下限電圧未満であって過放電状態のとき、または、スイッチ回路２０３の電流が上限電流以上であって過電流状態のとき、オフに制御され、二次電池２０１の充電または放電を停止している。

充放電制御回路２０２は、過充電状態、過放電状態または過電流状態のとき、スイッチ回路２０３をオフにするための信号を、スイッチ回路２０３に出力している。

次に、第一の実施形態の充放電制御回路２０２について説明する。図２は、第一の実施形態の充放電制御回路の概略を示す図である。

充電制御用ＦＥＴ７に接続された充放電制御回路２０２は、セトリング回路１、セトリング回路１にセット端子が接続されたテスト回路５、セトリング回路１とテスト回路５のリセット端子とに接続されたテスト状態維持時間計数回路６、テスト回路５に接続された遅延回路８、遅延回路８に接続された制御回路９、及び、制御回路９に接続された過充電検出手段１０を備えている。遅延回路８は、制御回路９に接続された発振回路２、発振回路２に接続された分周回路３、及び、テスト回路５と分周回路３と制御回路９とに接続されたデコーダ４を備えている。この分周回路３は、フリップフロップ回路１１がＮ個連ねた形で構成されている。なお、充電制御用ＦＥＴ７は、図示しない二次電池２０１に接続されている。また、図１のスイッチ回路２０３は充電制御用ＦＥＴ７に対応し、図示はしないが、放電制御用ＦＥＴも用意されている。

このような充放電制御回路２０２によると、二次電池２０１の電圧が上昇し、その電圧が二次電池２０１の過充電状態を示す過充電検出電圧以上になったとき、過充電検出手段１０は二次電池２０１の過充電状態を検出して検出信号を制御回路９に出力する。その検出信号を制御回路９は遅延回路８内の発振回路２に出力し、発振回路２は発振を開始する。このとき、発振回路２の周波数ｆの出力は分周回路３によって分周され、例えば、一段目のフリップフロップ回路１１の出力Ｑ１は周波数ｆ／（２¹）になり、出力Ｑ２は周波数ｆ／（２²）になり、出力ＱＮは周波数ｆ／（２^N）になる。デコーダ４は出力Ｑ１〜Ｎから予め設定された出力を選択して制御回路９に遅延時間信号として出力する。その選択された出力に基づいた所定時間が経過したとき、制御回路９は検出信号を充電制御用ＦＥＴ７に充電制御信号として出力する。ここで、検出信号が出力されてから充電制御信号が出力されるまでの間に、所定時間の遅延時間が存在することになる。このとき、フリップフロップ回路１１からの周波数の高い出力がデコーダ４によって選択されるほど遅延時間が短くなり、周波数の低い出力が選択されるほど遅延時間が長くなり、この遅延時間はデコーダ４が選択した出力の周波数に依存する。この充電制御信号により、充電制御用ＦＥＴ７はオフに制御され、二次電池２０１の充電は停止する。この充電制御信号が出力された後、制御回路９は発振回路２の発振を停止する。

ここで、セトリング回路１がセット信号をテスト回路５に出力すると、テスト回路５はテスト状態になり、充放電制御回路２０２もテスト状態になる。このときのテスト回路５は遅延時間短縮信号をデコーダ４に出力し、デコーダ４は遅延時間が短くなるようフリップフロップ回路１１の各出力から所定の出力を選択してその出力を遅延時間信号として制御回路９に出力する。例えば、デコーダ４は、通常状態では周波数ｆ／（２^N）の出力ＱＮが選択されていた場合、周波数を高くし、周波数ｆ／（２²）の出力Ｑ２を選択して制御回路９に出力している。

また、セトリング回路１がセット信号をテスト回路５に出力すると、テスト状態維持時間計数回路６はテスト状態が維持されている時間を計数し始める。ここで計数された時間が所定時間以上になると、テスト状態維持時間計数回路６は信号をテスト回路５に出力し、テスト回路５はテスト状態を解除する。すると、テスト回路５は通常状態における信号をデコーダ４に出力し、デコーダ４は通常状態における遅延時間信号を制御回路９に出力し、遅延時間は通常状態のときのものに戻る。

このようにすると、過充電検出手段１０が二次電池２０１の過充電状態を検出してから所定時間の遅延時間を経て充電制御用ＦＥＴ７がオフされるので、その所定時間内に過充電状態が解除された場合、充電制御用ＦＥＴ７がオフされなくなる。

また、充放電制御回路２０２がテスト状態になると、通常状態のときよりも遅延時間が短くなるので、テスト時間が短くなる。

また、テスト状態維持時間計数回路６はテスト状態が維持されている時間を計数して所定時間が経過すると、自動的にテスト状態が解除されて通常状態になるので、テスト状態を解除するためのリセット信号が不要になる。

また、テスト状態維持時間計数回路６はテスト状態が維持されている時間を計数して所定時間が経過すると、自動的にテスト状態が解除されて通常状態になるので、ノイズなどによって誤ってテスト状態になっても、誤ったテスト状態は解除されて確実に通常状態に戻る。

なお、上記の構成では、過充電状態を検出し、二次電池２０１を保護するために充電制御用ＦＥＴ７を制御して二次電池２０１の充電を制御しているが、過放電状態を検出し、図示しないＦＥＴを制御して二次電池２０１の放電を制御してもよい。また、過電流状態を検出し、図示しないＦＥＴを制御して二次電池２０１の電流を制御してもよい。

［第二の実施形態］
次に、第二の実施形態の充放電制御回路２０２ａについて説明する。図３は、第二の実施形態の充放電制御回路の概略を示す図である。

第二の実施形態の充放電制御回路２０２ａは、第一の充放電制御回路２０２と比較すると、テスト状態維持時間計数回路６が削除され、テスト回路５のリセット端子が三段目のフリップフロップ回路１１の出力Ｑ３に接続されている。

このような充放電制御回路２０２ａによると、セトリング回路１がセット信号をテスト回路５に出力すると、テスト回路５はテスト状態になり、充放電制御回路２０２ａもテスト状態になる。このときのテスト回路５は遅延時間短縮信号をデコーダ４に出力し、デコーダ４は遅延時間が短くなるようフリップフロップ回路１１の各出力から所定の出力を選択してその出力を遅延時間信号として制御回路９に出力する。

また、制御回路９が検出信号を発振回路２に出力すると、発振回路２は発振し始める。ここでの発振時間が所定時間以上になると、三段目のフリップフロップ回路１１は信号をテスト回路５に出力し、テスト回路５はテスト状態を解除する。すると、テスト回路５は通常状態における信号をデコーダ４に出力し、デコーダ４は通常状態における遅延時間信号を制御回路９に出力し、遅延時間は通常状態のときのものに戻る。テスト状態維持時間は、三段目のフリップフロップ回路１１の出力Ｑ３の周波数によって決定される。

なお、テスト回路５のリセット端子が三段目のフリップフロップ回路１１の出力Ｑ３に接続されているが、他の出力に接続されてもよい。

［第三の実施形態］
次に、第三の実施形態の充放電制御回路２０２ｂについて説明する。図４は、第三の実施形態の充放電制御回路の概略を示す図である。

第三の実施形態の充放電制御回路２０２ｂは、第二の実施形態の充放電制御回路２０２ａと比較すると、スイッチ回路１２が追加され、そのスイッチ回路１２にテスト回路５の出力が接続されている。また、このスイッチ回路１２は、スイッチ１３〜１４を備えていて、スイッチ１３がオフしてスイッチ１４がオンすると、ｉ段目のフリップフロップ回路１１とｉ＋１段目のフリップフロップ回路１１とを接続し、スイッチ１３がオンしてスイッチ１４がオフすると、ｉ段目のフリップフロップ回路１１とｉ＋１段目のフリップフロップ回路１１との接続を遮断し、発振回路２とｉ＋１段目のフリップフロップ回路１１とを接続している。

このような充放電制御回路２０２ｂによると、セトリング回路１がセット信号をテスト回路５に出力すると、テスト回路５はテスト状態になり、充放電制御回路２０２ｂもテスト状態になる。このときのテスト回路５は遅延時間短縮信号をスイッチ回路１２に出力し、スイッチ回路１２はスイッチ１３をオンしてスイッチ１４をオフすることによって遅延時間が短くなるよう１〜ｉ段目のフリップフロップ回路１１を短絡し、デコーダ４はｉ＋１〜Ｎ段目のフリップフロップ回路１１の各出力から所定の出力を選択してその出力を遅延時間信号として制御回路９に出力する。例えば、デコーダ４は、通常状態では周波数ｆ／（２^N）の出力ＱＮが選択されていた場合、１〜ｉ段目のフリップフロップ回路１１が短絡され、周波数ｆ／（２^N-i）の出力ＱＮを選択して制御回路９に出力している。

また、制御回路９が検出信号を発振回路２に出力すると、発振回路２は発振し始める。ここでの発振時間が所定時間以上になると、ｉ段目のフリップフロップ回路１１は信号をテスト回路５に出力し、テスト回路５はテスト状態を解除する。すると、テスト回路５は通常状態における信号をスイッチ回路１２に出力し、デコーダ４は通常状態における遅延時間信号を制御回路９に出力し、遅延時間は通常状態のときのものに戻る。テスト状態維持時間は、ｉ段目のフリップフロップ回路１１の出力Ｑｉの周波数によって決定される。

二次電池装置の概略を示す図である。第一の実施形態の充放電制御回路の概略を示す図である。第二の実施形態の充放電制御回路の概略を示す図である。第三の実施形態の充放電制御回路の概略を示す図である。

符号の説明

１セトリング回路２発振回路３分周回路４デコーダ
５テスト回路６テスト状態維持時間計数回路７充電制御用ＦＥＴ
８遅延回路９制御回路１０過充電検出回路
１１フリップフロップ回路

Claims

二次電池の充放電を制御する充放電制御回路において、
前記二次電池の過充電状態、過放電状態または過電流状態を検出し、検出した旨を示す検出信号を出力する検出手段と、
前記検出手段から前記検出信号を受信すると、遅延時間を経てから、前記二次電池の充電または放電を停止させるよう制御する制御回路と、
前記充放電制御回路をテスト状態にするセット信号を受信すると、遅延時間短縮信号を出力するテスト回路と、
前記検出信号を受信すると遅延時間を計数し前記制御回路に遅延時間信号を出力し、前記テスト回路から前記遅延時間短縮信号を受信すると前記遅延時間を短縮する、遅延回路と、
を備え、
前記テスト状態において所定時間が経過した後に、前記テスト回路に前記充放電制御回路を通常状態にするリセット信号を入力し、自動的に前記テスト状態を解除することを特徴とする充放電制御回路。
前記セット信号を受信すると、前記所定時間を計数し、前記所定時間を経過すると、前記テスト回路に前記リセット信号を出力するテスト状態維持時間計数回路と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の充放電制御回路。
前記遅延回路は、発振回路を備え、前記発振回路は前記検出信号が出力されると発振を開始し、前記発振が開始されてから前記所定時間が経過すると、前記テスト回路に前記リセット信号を出力することを特徴とする請求項１記載の充放電制御回路。