JP5265934B2 - 充放電制御回路 - Google Patents

Description

本発明は、充放電経路に第一ＭＯＳ及び第二ＭＯＳが設けられるバッテリの充放電を制御する充放電制御回路に関する。

現在、様々な携帯型電子機器が、普及している。これらの携帯型電子機器は、通常、バッテリを搭載したバッテリパックによって駆動されている。

携帯型電子機器が使用される場合、バッテリは携帯型電子機器に接続され、バッテリが充電される場合、バッテリは充電器に接続される。ここで、バッテリの危険状態として、バッテリの充電時にバッテリに充電器が極性を逆に接続される充電器逆接続状態がある。

この対策とし、バッテリに充電器が極性を逆に接続され、検出端子の電圧が電源電圧よりも高くなると、バッテリの放電が停止する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２１００２６号公報

しかし、検出端子の電圧が電源電圧よりも高くなると、検出端子及び電源端子の間の寄生ダイオードに電流が流れ、他の回路が誤動作する可能性がある。

また、検出端子の電圧が電源電圧よりも高くなってバッテリの放電が停止するまでの待機時間が存在してしまう。よって、バッテリの危険状態が継続する時間が長くなってしまう。よって、バッテリに対する安全性が低くなっている。

上記のようなことを防止するため、バッテリに対する安全性を高くできる、バッテリの充放電を制御する充放電制御回路が求められている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、バッテリに対する安全性を高くできる充放電制御回路を提供する。

本発明は、上記課題を解決するため、充放電経路に第一ＭＯＳ及び第二ＭＯＳが設けられるバッテリの充放電を制御する充放電制御回路において、前記バッテリに充電器が極性を逆に接続されることを検出するための検出端子と、前記検出端子の電圧が電源電圧よりも低い所定電圧になると、オンすると電流を流してオフすると寄生ダイオードによる放電電流だけを流す前記第一ＭＯＳがオンするよう動作し、オンすると電流を流してオフすると寄生ダイオードによる充電電流だけを流す前記第二ＭＯＳがオフするよう動作し、前記バッテリの放電を停止させる充電器逆接続検出回路と、を備え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、バッテリに充電器が極性を逆に接続されることが充電器逆接続検出回路によって検出される時の検出端子の電圧が、電源電圧よりも高い電圧でなくて電源電圧よりも低い所定電圧である。よって、その分、充電器逆接続検出回路によって検出するための時間が短くなり、充電器逆接続検出回路による検出速度が速くなる。よって、放電が直ちに停止するので、バッテリに対する安全性が高くなる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

まず、バッテリパックの構成について説明する。図１は、バッテリパックを示すブロック図である。図２は、充放電制御回路を示すブロック図である。

バッテリパックは、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。保護回路１００は、バッテリ２００を保護する。充放電制御回路１１０は、ＭＯＳ１２０及びＭＯＳ１３０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。

バッテリパックは、保護回路１００及びバッテリ２００を有する。バッテリパックは、端子ＥＢ＋及び端子ＥＢ−を有する。保護回路１００は、充放電制御回路１１０とＭＯＳ１２０とＭＯＳ１３０とを有する。充放電制御回路１１０は、過充電検出回路１１１、過放電検出回路１１２、過電流検出回路１１３、遅延回路１１５、充電器逆接続検出回路１１６、及び、ロジック回路１１７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、及び、検出端子ＶＭ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、負極端子が端子ＥＢ−にＭＯＳ１２０及びＭＯＳ１３０を介して接続される。充放電制御回路１１０は、制御端子ＤＯがＭＯＳ１３０に接続され、制御端子ＣＯがＭＯＳ１２０に接続され、検出端子ＶＭが端子ＥＢ−に接続される。過充電検出回路１１１は、一端が電源端子ＶＤＤに接続され、他端が遅延回路１１５の第一入力端子に接続される。過放電検出回路１１２は、一端が電源端子ＶＤＤに接続され、他端が遅延回路１１５の第二入力端子に接続される。過電流検出回路１１３は、一端が検出端子ＶＭに接続され、他端が遅延回路１１５の第三入力端子に接続される。遅延回路１１５は、出力端子がロジック回路１１７第一入力端子に接続される。充電器逆接続検出回路１１６は、一端が検出端子ＶＭに接続され、他端がロジック回路１１７の第二入力端子に接続される。ロジック回路１１７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、検出端子ＶＭは、バッテリ２００に充電器が極性を逆に接続されることを検出するための端子である。

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が過充電状態になる場合＞
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、過充電検出回路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１１５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、ロジック回路１１７はロー信号及びハイ信号をＭＯＳ１２０及びＭＯＳ１３０のゲートに出力する。すると、ＭＯＳ１２０がオフして寄生ダイオードによる放電電流だけを流し、ＭＯＳ１３０がオンして電流を流し、過充電検出回路１１１はバッテリ２００の充電を停止させる。

＜バッテリ２００が過放電状態になる場合＞
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、過放電検出回路１１２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１１５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、ロジック回路１１７はハイ信号及びロー信号をＭＯＳ１２０及びＭＯＳ１３０のゲートに出力する。すると、ＭＯＳ１２０がオンして電流を流し、ＭＯＳ１３０がオフして寄生ダイオードによる充電電流だけを流し、過放電検出回路１１２はバッテリ２００の放電を停止させる。

＜バッテリ２００が過電流状態になる場合＞
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、過電流検出回路１１３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１１５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、ロジック回路１１７はハイ信号及びロー信号をＭＯＳ１２０及びＭＯＳ１３０のゲートに出力する。すると、ＭＯＳ１２０がオンして電流を流し、ＭＯＳ１３０がオフして寄生ダイオードによる充電電流だけを流し、過電流検出回路１１３はバッテリ２００の放電を停止させる。

＜バッテリ２００に充電器が極性を逆に接続される場合＞
充電器がバッテリ２００に接続してバッテリ２００の充電が行われる場合、充電器の正極端子は端子ＥＢ＋に接続され、充電器の負極端子は端子ＥＢ−に接続されるが、充電器がバッテリ２００に誤って接続し、充電器の正極端子が端子ＥＢ−に接続され、充電器の負極端子が端子ＥＢ＋に接続される。つまり、充電器がバッテリ２００に極性を逆に接続される。すると、検出端子ＶＭ及び端子ＥＢ−の電圧は、通常、接地電圧ＶＳＳ付近であるが、バッテリ２００の電圧である電源電圧ＶＤＤ付近になってしまう。検出端子ＶＭの電圧が充電器逆接続検出回路１１６の閾値電圧である電源電圧ＶＤＤよりも低い所定電圧以上になると、充電器逆接続検出回路１１６はその旨を検出し、ロジック回路１１７はハイ信号及びロー信号をＭＯＳ１２０及びＭＯＳ１３０のゲートに出力する。すると、ＭＯＳ１２０がオンして電流を流し、ＭＯＳ１３０がオフして寄生ダイオードによる充電電流だけを流し、充電器逆接続検出回路１１６はバッテリ２００の放電を停止させる。

次に、第一実施形態の充電器逆接続検出回路の構成について説明する。図３は、第一実施形態の充電器逆接続検出回路を示す図である。

充電器逆接続検出回路１１６は、インバータ２１を有する。

インバータ２１は、入力端子が検出端子ＶＭに接続され、出力端子がロジック回路１１７の第二入力端子に接続される。

ここで、インバータ２１の反転電圧は、電源電圧ＶＤＤよりも低い所定電圧である。例えば、インバータ２１の反転電圧は、電源電圧ＶＤＤから１ボルトを減算した電圧である。

次に、第一実施形態の充電器逆接続検出回路の動作について説明する。

検出端子ＶＭの電圧が電源電圧ＶＤＤ付近になってしまい、検出端子ＶＭの電圧が電源電圧ＶＤＤよりも低い所定電圧になると、インバータ２１の出力電圧は反転し、インバータ２１はロジック回路１１７の第二入力端子にロー信号を検出信号として出力する。

なお、充電器逆接続検出回路１１６による検出信号はロー信号であるが、インバータ２１の出力端子にインバータ（図示せず）が設けられることにより、検出信号はハイ信号でも良くなる。

次に、第二実施形態の充電器逆接続検出回路の構成について説明する。図４は、第二実施形態の充電器逆接続検出回路を示す図である。

充電器逆接続検出回路１１６は、分圧回路３１、基準電圧回路３２、及び、コンパレータ３３を有する。

分圧回路３１は、入力端子が検出端子ＶＭに接続され、出力端子がコンパレータ３３の反転入力端子に接続される。基準電圧回路３２は、出力端子がコンパレータ３３の非反転入力端子に接続される。コンパレータ３３は、出力端子がロジック回路１１７の第二入力端子に接続される。

次に、第二実施形態の充電器逆接続検出回路の動作について説明する。

検出端子ＶＭの電圧が電源電圧ＶＤＤ付近になってしまい、検出端子ＶＭの電圧が電源電圧ＶＤＤよりも低い所定電圧以上になると、分圧回路３１の出力電圧も高くなり、その出力電圧が基準電圧回路３２の基準電圧よりも高くなると、コンパレータ３３は出力電圧を反転し、コンパレータ３３はロジック回路１１７の第二入力端子にロー信号を検出信号として出力する。

なお、充電器逆接続検出回路１１６による検出信号はロー信号であるが、コンパレータ３３の反転入力端子と非反転入力端子とが交換されることやコンパレータ３３の出力端子にインバータ（図示せず）が設けられることにより、検出信号はハイ信号でも良くなる。

このようにすると、バッテリ２００に充電器が極性を逆に接続されることが充電器逆接続検出回路１１６によって検出される時の検出端子ＶＭの電圧が、電源電圧ＶＤＤよりも高い電圧でなくて電源電圧ＶＤＤよりも低い所定電圧である。よって、その分、充電器逆接続検出回路１１６によって検出するための時間が短くなり、充電器逆接続検出回路１１６による検出速度が速くなる。よって、放電が直ちに停止するので、バッテリ２００に対する安全性が高くなる。

なお、ＭＯＳ１２０及びＭＯＳ１３０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、ＭＯＳ１２０及びＭＯＳ１３０はＭＯＳＦＥＴとしてその半導体装置外部に設けられても良いしＭＯＳとしてその半導体装置内部に設けられても良い。

バッテリパックを示すブロック図である。 充放電制御回路を示すブロック図である。 第一実施形態の充電器逆接続検出回路を示す図である。 第二実施形態の充電器逆接続検出回路を示す図である。

符号の説明

１００……保護回路 １１０……充放電制御回路 １２０……ＭＯＳ １３０……ＭＯＳ ２００……バッテリ

Claims (3)

1. 充電器または負荷が接続される外部端子とバッテリの間に設けられた充放電制御用ＭＯＳトランジスタを制御して、前記バッテリの充放電を制御する充放電制御回路であって、
   前記バッテリが接続される電源端子と、
   前記バッテリの充放電を制御する充放電制御信号を出力する充放電制御端子と、
   前記外部端子と前記充放電制御用ＭＯＳトランジスタとの接続ノードが接続される検出端子と、
   前記検出端子に接続され、前記検出端子の電圧が前記電源端子の電圧より低い所定電圧以上なると、前記外部端子に前記充電器が逆接続されたことを検出する充電器逆接続検出回路と、を備え、
   前記充電器逆接続検出回路が前記外部端子に前記充電器が逆接続されたことを検出すると、前記充放電制御用ＭＯＳトランジスタを制御して放電を停止する、ことを特徴とする充放電制御回路。
2. 前記充電器逆接続検出回路は、
   入力端子が前記検出端子に接続され、反転電圧を前記所定電圧に設定されたインバータで構成されることを特徴とする請求項１記載の充放電制御回路。
3. 前記充電器逆接続検出回路は、
   入力端子が前記検出端子に接続される分圧回路と、
   第一の入力端子が基準電圧回路の出力端子に接続され、第二の入力端子が前記分圧回路の出力端子に接続され、出力が前記ロジック回路に接続されるコンパレータとで構成され、
   前記検出端子の電圧が前記所定電圧以上になると、前記コンパレータの出力を反転させることを特徴とする請求項１記載の充放電制御回路。

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