KR20090060170A

KR20090060170A - 배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치

Info

Publication number: KR20090060170A
Application number: KR1020080122443A
Authority: KR
Inventors: 도시유키 고이케; 아츠시 사쿠라이; 가즈아키 사노; 요시히사 단게; 무네하루 가와나
Original assignee: 세이코 인스트루 가부시키가이샤
Priority date: 2007-12-06
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2009-06-11
Also published as: JP2009159811A; CN101453130A; TW200941017A

Abstract

배터리 장치의 제조 코스트가 낮은 배터리 상태 감시 회로 및 그 배터리 장치를 제공한다.

충방전 제어 트랜지스터는, 배터리의 전압에 기초한 전원 전압(VDD)보다도 낮은 볼티지 레귤레이터의 전압에 기초한 하이레벨 신호, 및 접지 전압(VSS)에 기초한 로우레벨 신호 동작하는 구성으로 했다. 따라서, 충방전 제어 트랜지스터는, 게이트에 인가되는 전압이 낮아지므로 저내압용의 소자를 사용하는 것이 가능해진다. 충방전 제어 트랜지스터의 코스트가 낮아져, 배터리 장치의 제조 코스트도 낮아진다.

Description

배터리 상태 감시 회로 및 배터리 장치{BATTERY STATE MONITORING CIRCUIT AND BATTERY APPARATUS}

본 발명은, 복수개의 배터리 상태를 감시하는 배터리 상태 감시 회로, 및 배터리 상태 감시 회로를 구비한 배터리 장치에 관한 것이다.

종래의 배터리 장치에 대해 설명한다. 도 2는, 배터리 장치를 나타내는 블럭도이다.

배터리 상태 감시 회로(60)는, 배터리(71) 상태를 감시한다. 검출 회로(61)는, 배터리(71)의 과충전 상태 및 과방전 상태를 검출한다. 지연 회로(62)는, 검출 회로(61)로부터 신호가 입력되면, 소정의 지연 시간 경과 후에 그 신호를 출력한다. 제어 회로(64)는, 소정시에 충전 경로가 차단되도록 동작한다. 충전 제어 트랜지스터(81)는 오프함으로써, 충전기(도시 생략함)로부터 배터리(71)로의 충전 경로를 차단한다. 또, 제어 회로(64)는, 소정시에 방전 경로가 차단되도록 동작한다. 방전 제어 트랜지스터(82)는 오프함으로써, 배터리(71)로부터 부하(도시 생략함)로의 방전 경로를 차단한다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

[특허 문헌 1] 일본 공개특허 공보 2007－195303호

여기서 배터리 장치는, 도 2에서는 배터리를 1개 가지고 있지만, 배터리를 복수개 가지는 경우가 있다. 이 때, 제어 회로(64)에 전원으로서 공급되는 전압은, 복수개의 배터리의 전압에 기초한 전원 전압(VDD)이 되고, 제어 회로(64)는, 그 전원 전압(VDD)에 기초한 하이레벨 신호 및 접지 전압(VSS)에 기초한 로우레벨 신호를 충전 제어 트랜지스터(81) 및 방전 제어 트랜지스터(82)의 게이트에 출력하게 된다.

또, 충전 제어 트랜지스터(81) 및 방전 제어 트랜지스터(82)의 내압은, 게이트에 인가되는 전압에 기초하여 회로 설계되어 있다.

따라서, 충전 제어 트랜지스터(81) 및 방전 제어 트랜지스터(82)는, 게이트에 인가되는 전압이 높아지므로 고내압용의 소자가 사용되게 된다. 따라서, 충전 제어 트랜지스터(81) 및 방전 제어 트랜지스터(82)의 제조 코스트가 높아져, 배터리 장치의 제조 코스트도 높아져 버린다.

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어져, 배터리 장치의 제조 코스트가 낮아지는 배터리 상태 감시 회로 및 그 배터리 장치를 제공한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해, 배터리의 충방전 상태를 검출하여, 그 상태를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출 회로와, 검출 신호를 입력하고, 소정의 지연 시간 경과 후에 검출 신호를 출력하는 지연 회로와, 복수개의 배터리의 전압에 기초한 전원 전압을 입력하고, 전원 전압보다도 낮은 정전압을 출력하는 볼티지 레귤레이터와, 검출 신호가 입력되면, 접지 전압에 기초한 로우레벨 신호와, 상기 볼티지 레귤레이터가 출력하는 정전압에 기초한 하이레벨 신호를, 충방전 제어용 트랜지스터의 게이트에 출력하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 감시 회로를 제공한다.

또, 본 발명은, 상기 배터리 상태 감시 회로를 구비한 배터리 장치를 제공한다.

본 발명에서는, 충전 제어 트랜지스터 및 방전 제어 트랜지스터는, 복수개의 배터리의 전압에 기초한 전원 전압보다도 낮은 볼티지 레귤레이터의 출력 전압에 기초한 하이레벨 신호에 기초하여 동작한다. 따라서, 충전 제어 트랜지스터 및 방전 제어 트랜지스터는, 게이트에 인가되는 전압이 낮아지므로 저내압용의 소자를 사용할 수 있다. 따라서, 충전 제어 트랜지스터 및 방전 제어 트랜지스터의 제조 코스트가 낮아져, 배터리 장치의 제조 코스트도 낮아진다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

우선, 배터리 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 1은 배터리 장치를 나타내는 블럭도이다.

배터리 장치는, 배터리(21~24), 배터리 상태 감시 회로(10), 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)를 구비하고 있다. 또, 배터리 장치는, 외부 단자(EB＋) 및 외부 단자(EB-)를 구비하고 있다.

배터리 상태 감시 회로(10)는, 검출 회로(11), 지연 회로(12), 볼티지 레귤레이터(13) 및 제어 회로(14)를 가지고 있다. 또, 배터리 상태 감시 회로(10)는, 모니터 단자(V1~V5), 제어 단자(CO) 및 제어 단자(DO)를 가지고 있다.

배터리(21~24)는 직렬 접속되고, 배터리(21)는 외부 단자(EB＋)에 접속되며, 배터리(24)는 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)에 접속되어 있다. 배터리(21)의 +단자는 모니터 단자(V1)에 접속되고, 배터리(22)의 +단자는 모니터 단자(V2)에 접속되며, 배터리(23)의 ＋단자는 모니터 단자(V3)에 접속되고, 배터리(24)의 +단자는 모니터 단자(V4)에 접속되며, 배터리(24)의 -단자는 모니터 단자(V5)에 접속되어 있다. 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31)는, 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)와 외부 단자(EB-) 사이에 설치되어 있다. 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31)의 게이트는 제어 단자(CO)에 접속되고, 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 게이트는 제어 단자(DO)에 접속되어 있다.

검출 회로(11)는, 모니터 단자(V1~V5) 및 지연 회로(12)에 접속되어 있다. 지연 회로(12)는, 모니터 단자(V1), 모니터 단자(V5) 및 제어 회로(14)에 접속되어 있다. 볼티지 레귤레이터(13)는, 모니터 단자(V1), 모니터 단자(V5) 및 제어 회로(14)에 접속되어 있다. 제어 회로(14)는, 모니터 단자(V5), 제어 단자(CO) 및 제어 단자(DO)에 접속되어 있다.

여기서, 배터리 상태 감시 회로(10)는, 배터리(21~24) 상태를 감시한다. 검출 회로(11)는, 배터리(21~24)의 과충전 상태 및 과방전 상태를 검출한다. 지연 회로(12)는, 검출 회로(11)로부터 신호가 입력되면, 소정의 지연 시간 경과 후에 그 신호를 출력한다. 볼티지 레귤레이터(13)는, 일정한 출력 전압을 출력한다. 제어 회로(14)는, 소정시에 충전 경로가 차단되도록 동작한다. 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31)는 오프함으로써, 충전기(도시 생략함)로부터 배터리(21~24)로의 충전 경로를 차단한다. 또, 제어 회로(14)는, 소정시에 방전 경로가 차단되도록 동작한다. 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)는 오프함으로써, 배터리(21~24)로부터 부하(도시 생략함)로의 방전 경로를 차단한다.

또, 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압은, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 내압 전압 미만으로 회로 설계되어 있다.

다음에, 배터리 장치의 동작에 대해 설명한다.

［충전기가 배터리를 충전하여, 배터리가 과충전 상태가 되는 경우］

충전기가 배터리 장치에 접속되어 충전이 개시된다. 볼티지 레귤레이터(13)는, 배터리(21~24)의 전압에 기초한 전원 전압(VDD)에 기초하여, 전원 전압(VDD)보다도 낮은 일정한 출력 전압을 출력한다.

배터리(21~24) 중 어느 1개의 배터리가 과충전 상태가 되면, 검출 회로(11)는, 그 배터리의 과충전 상태를 검출하여 그 취지를 나타내는 과충전 검출 신호를 지연 회로(12)에 출력한다. 지연 회로(12)는, 소정의 지연 시간 경과 후에 과충전 검출 신호를 제어 회로(14)에 출력한다. 그러면, 제어 회로(14)는 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압에 기초한 하이레벨 신호를 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 게이트에 출력하고, 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)는 온한다. 또, 제어 회로(14) 는 접지 전압(VSS)에 기초한 로우레벨 신호를 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31)의 게이트에 출력하고, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31)는 오프한다. 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31)가 오프하면, 기생 다이오드에 의해 방전 전류는 흐르지만, 충전 전류는 흐르지 않게 된다. 따라서, 충전기로부터 배터리(21~24)로의 충전 경로가 차단되어 충전이 금지된다.

［배터리가 부하로 방전되어, 배터리가 과방전 상태가 되는 경우］

부하가 배터리 장치에 접속되어 방전이 개시된다. 볼티지 레귤레이터(13)는, 배터리(21~24)의 전압에 기초한 전원 전압(VDD)에 기초하여, 전원 전압(VDD)보다도 낮은 일정한 출력 전압을 출력하고 있다.

배터리(21~24) 중 어느 1개의 배터리가 과방전 상태가 되면, 검출 회로(11)는, 그 배터리의 과방전 상태를 검출하여 그 취지를 나타내는 과방전 검출 신호를 지연 회로(12)에 출력한다. 지연 회로(12)는, 소정의 지연 시간 경과 후에 과방전 검출 신호를 제어 회로(14)에 출력한다. 그러면, 제어 회로(14)는 하이레벨 신호를 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31)의 게이트에 출력하고, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31)는 온한다. 또, 제어 회로(14)는 로우레벨 신호를 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 게이트에 출력하고, 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)는 오프한다. 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)가 오프하면, 기생 다이오드에 의해 충전 전류는 흐르지만, 방전 전류는 흐르지 않게 된다. 따라서, 배터리(21~24)로부터 부하로의 방전 경로가 차단되어 방전이 금지된다.

이와 같이 하면, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지 스터(32)는, 배터리(21~24)의 전압에 기초한 전원 전압(VDD)이 아니라 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압에 기초한 하이레벨 신호 및 접지 전압(VSS)에 기초한 로우레벨 신호에 기초하여 동작한다. 따라서, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)는, 게이트에 인가되는 전압이 낮아지므로 내압이 낮아도 되고, 고내압용의 소자가 사용되지 않아도 된다. 따라서, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 제조 코스트가 낮아져, 배터리 장치의 제조 코스트도 낮아진다.

또, 제어 회로(14)는, 전원 전압(VDD)이 아니라 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압이 공급되어 전원으로서 공급되는 전압이 낮아지므로 내압이 낮아도 되고, 고내압용의 소자가 사용되지 않아도 되어 면적이 작아진다. 또, 제어 회로(14)는, 전원으로서 공급되는 전압이 낮아지므로 소비 전력이 적어진다.

또, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 게이트에 인가되는 전압은, 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압이므로 일정하다. 따라서, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 온 저항이 일정해진다.

또, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 게이트에 인가되는 전압은, 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압이므로, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 내압 전압 미만이다. 따라서, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 내압을 보호하기 위한 부품이 배터리 장치에 불필요해지므로, 배터리 장치의 제조 코스 트가 낮아진다.

또한, 충전 경로를 차단하는 소자 및 방전 경로를 차단하는 소자는, 배터리(24)와 외부 단자(EB-) 사이에 설치되는 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)이지만, 배터리(21)와 외부 단자(EB＋) 사이에 설치되는 충전 제어 PMOS 트랜지스터(도시 생략함) 및 방전 제어 PMOS 트랜지스터(도시 생략함)여도 된다. 여기서, 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)의 게이트에 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압과 접지 전압(VSS) 사이의 전압이 인가되고, 충전 제어 PMOS 트랜지스터(도시 생략함) 및 방전 제어 PMOS 트랜지스터(도시 생략함)의 게이트에 전원 전압(VDD)과 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압 사이의 전압이 인가되도록, 제어 회로(14)는 적절히 회로 설계된다.

또, 지연 회로(12)에 전원으로서 공급되는 전압은, 전원 전압(VDD)과 접지 전압(VSS) 사이의 전압이지만, 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압과 접지 전압(VSS) 사이의 전압이어도 되고, 전원 전압(VDD)과 볼티지 레귤레이터(13)의 출력 전압 사이의 전압이어도 된다.

그러면, 지연 회로(12)는, 전원으로서 공급되는 전압이 낮아지므로 내압이 낮아도 되고, 고내압용의 소자가 사용되지 않아도 되어 면적이 작아진다. 또, 지연 회로(12)는, 전원으로서 공급되는 전압이 낮아지므로 소비 전력이 적어진다.

또, 배터리 장치의 배터리수는 4개로 되어 있지만, 4개 미만이어도 5개 이상이어도 된다.

또, 배터리 상태 감시 회로(10)는 1개의 반도체 장치이며 충전 제어 NMOS 트 랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)는 FET이지만, 배터리 상태 감시 회로(10), 충전 제어 NMOS 트랜지스터(31) 및 방전 제어 NMOS 트랜지스터(32)가 1개의 반도체 장치여도 된다.

도 1은 배터리 장치를 나타내는 블럭도이다.

도 2는 종래의 배터리 장치를 나타내는 블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 배터리 상태 감시 회로 11 검출 회로

12 지연 회로 13 볼티지 레귤레이터

14 제어 회로 21~24 배터리

31 충전 제어 NMOS 트랜지스터 32 방전 제어 NMOS 트랜지스터

EB+ 외부 단자 EB- 외부 단자

V1~V5 모니터 단자 CO 제어 단자

DO 제어 단자 VDD 전원 전압

VSS 접지 전압

Claims

직렬로 접속된 복수개의 배터리의 상태를 감시하는 배터리 상태 감시 회로에 있어서,

상기 배터리의 충방전 상태를 검출하여, 그 상태를 나타내는 검출 신호를 출력하는 검출 회로와,

상기 검출 신호를 입력하고, 소정의 지연 시간 경과 후에 상기 검출 신호를 출력하는 지연 회로와,

상기 복수개의 배터리의 전압에 기초한 전원 전압을 입력하고, 상기 전원 전압보다도 낮은 정전압을 출력하는 볼티지 레귤레이터와,

상기 검출 신호가 입력되면, 접지 전압에 기초한 로우레벨 신호와, 상기 볼티지 레귤레이터가 출력하는 정전압에 기초한 하이레벨 신호를, 충방전 제어용 트랜지스터의 게이트에 출력하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 상태 감시 회로.
복수개의 배터리와,

충방전 제어용 트랜지스터와,

상기 복수개의 배터리의 충방전 상태를 감시하여, 상기 충방전 제어용 트랜지스터를 제어하는 청구항 1에 기재된 배터리 상태 감시 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.