TW201214920A - Battery state monitoring circuit and battery device - Google Patents

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201214920 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與用以控制複數二次電池之充放電的電 態監視電路及電池裝置相關。 【先前技術】 第4圖係傳統之電池裝置的電路圖。傳統之電池 ，係將作爲2次電池之2個電池301及3 02直列地插 池狀態監視電路之電源端子+VB及-VB之間。此外， 電池之連結點係連結於電池狀態監視電路之VI端子 池3 01之電壓，係爲電壓分割電路3 04所分割，並以 檢測電路3 05檢測該分割電壓。電壓檢測電路305之 ，係被輸入至控制電路3 0 8。控制電路3 0 8，於各電 於過充電狀態或過放電狀態時，輸出用以使2次電池 源之外部端子之間的開關（未圖示）成爲OFF之信號 所以，控制電路3 08係只由邏輯電路所構成。此外， 電池3 02，也同樣是以電壓分割電路3 06及電壓檢測 3 07來檢測過充電狀態及過放電狀態之構成。其檢測 ，則同樣以數位信號輸入至控制電路3 08。所以，控 路3 08，電池301及3 02之任一個電池處於過充電狀 過放電狀態的話，可切斷電池及外部電源，而阻止過 及過放電之進行。因爲2個電池之充電特性及放電特 不相同，故必須分別檢測控制過放電·過充電（例如 照專利文獻1)。 池狀 裝置 入電 2個 。電 電壓 輸出 池處 與電 Vs。 對於 電路 結果 制電 態或 充電 性並 ，參 201214920 [專利文獻1]日本特開平8-308 1 1 5號公報 【發明內容】 然而，傳統之技術，只有在二次電池301處於過充電 狀態或過放電狀態時，二次電池3 0 1之電力才爲電壓檢測 電路305所消耗，而有二次電池間之電壓失衡的課題。在 失衡狀態下進行充電的話，即使另一電池之充電仍然不足 ，在電壓最高之二次電池處於過充電狀態時，也會停止充 電。而且，放電時，即使在另一電池仍處於高電壓之狀態 下，在電壓最低之二次電池處於過放電之狀態時，也會止 放電，而有電池裝置之壽命縮短的課題。 爲了解決如上所述之課題，本發明提供一種電池狀態 監視電路及電池裝置，在1個二次電池處於過充電狀態或 過放電狀態時，即使電壓檢測電路動作，也不會只消耗1 個二次電池之電力。 爲了解決傳統之課題，本發明之電池狀態監視電路及 電池裝置，係如以下所示之構成。 本發明之電池狀態監視電路，係用以檢測及控制複數 二次電池之狀態的電池狀態監視電路，其特徵爲，具備： 分別配設於複數之二次電池，用以檢測二次電池之電壓的 複數電壓檢測電路；及分別配設於複數電壓檢測電路，使 電壓檢測電路之動作電流流過接地端子之電流旁通電路。 此外，本發明係具備該電池狀態監視電路之電池裝置 -6- 201214920 依據本發明之電池裝置，藉由對二次電池進行過充電 及過放電之檢測，可以不會只消耗1個二次電池之電力， 而防止二次電池間之電壓的失衡，進而防止電池裝置之壽 命縮短。 【實施方式】 第3圖係具備本發明之電池狀態監視電路之電池裝置 的電路圖。 電池裝置，其係具備電池狀態監視電路1、直列連結 之η個二次電池1 〇 1〜1 〇 1 n、以及由電池狀態監視電路1 所控制之開關2。 以下，參照圖式，針對本實施方式之電池裝置進行說 明。 [第一實施方式] 第1圖係第一實施方式之電池狀態監視電路的電路圖 〇 第一實施方式之電池狀態監視電路，其係具備著對應 於直列連結之η個二次電池1 0 1〜1 0 1 η而個別配設之η個 電壓檢測部1 2 1〜1 2 1 η。 電壓檢測部1 2 1，其係具備：由定電流電路1 04及 NMOS電晶體107所構成之電壓檢測電路；及由NMOS電 晶體108、109、110、PMOS電晶體105、106所構成之電 流旁通電路 201214920 其他電壓檢測部121a〜121η，係由與電壓檢測部121 相同之構成要素所構成。 其他電壓檢測部121之連結，電阻102之其中一方係 連結於二次電池101之正極端子（以下，稱爲VDD端子）， 另一方則連結於NMOS電晶體107及108之閘極。電阻 103之其中一方係連結於二次電池101之負極端子，另一 方則連結於NMOS電晶體107及108之閘極。NMOS電晶 體1〇7，汲極係連結於輸出端子120，源極則連結於二次 電池101之負極端子。定電流電路104之其中一方係連結 VDD端子，另一方則連結於輸出端子120。NMOS電晶體 108，汲極係連結於PMOS電晶體105之閘極及汲極，源 極則係連結於二次電池1 〇 1之負極端子。PMOS電晶體 105，源極係連結於VDD端子。PMOS電晶體106，閘極 係連結於PMOS電晶體105之閘極，汲極係連結於NMOS 電晶體1 1 〇之汲極及閘極，源極則係連結於VDD端子。 NMOS電晶體1 10，源極係連結於二次電池l〇ln之負極端 子（以下，稱爲接地端子）。NMOS電晶體109，閘極係連 結於NMOS電晶體1 1 0之閘極，汲極係連結於二次電池 1 〇 1之負極端子，源極則係連結於接地端子。 電壓檢測部1 2 1 a之連結與電塵檢測部1 2 1不同之處 ，係將電阻l〇2a之一方之連結變更至二次電池101a之正 極端子，且將二次電池101之負極端子變更成二次電池 l〇la之負極端子。此外，電壓檢測部121η之連結與電壓 檢測部121不同之處，係將電阻102η之一方之連結變更 -8 - 201214920 至二次電池l〇ln之正極端子，且將二次電池101之負極 端子變更成二次電池101η之負極端子。 其次，針對第一實施方式之電池裝置的動作進行說明 〇 二次電池101之電壓若上昇而成爲過充電狀態的話， 在構成過充電檢測電路之電阻102、103及定電流電路104 、NMOS電晶體107，由電阻102及電阻103進行分壓之 NMOS電晶體107的閘極電壓上昇。而且，NMOS電晶體 107導通而使輸出端子120之信號從Η反轉成L。雖然並 未圖示，然而，該信號被輸入控制電路，而由控制電路輸 出用以斷開二次電池與外部端子間之開關的信號。以此方 式來實施過充電保護。NMOS電晶體1 08之閘極，因爲係 連結於電阻102及103之連結點，故與NMOS電晶體107 同時導通。如此一來，電流從構成電流鏡電路之PMOS電 晶體105流向106，同樣的，電流從構成電流鏡電路之 NMOS電晶體110流向109。藉此，形成流過NMOS電晶 體107之電流路徑，而從NMOS電晶體107介由NMOS電 晶體109流向接地端子。藉由該電流路徑，流過NMOS電 晶體107之電流不流過二次電池1〇1之負極端子，而不會 有只消耗二次電池1 0 1之電力的情形。而且，呈現消耗直 列連結之全部二次電池之電力的情形。 二次電池101a之電壓上昇而處於過充電狀態時，亦 相同。NMOS電晶體107 a導通而對輸出端子輸出l之信 號，NMOS電晶體l〇8a導通而電流流過。該電流，從構 201214920 成電流鏡電路之PMOS電晶體l〇5a流向106a，同樣的’ 電流從構成電流鏡電路之NMOS電晶體110a流向109a。 藉此，形成流過NMOS電晶體107a之電流路徑，而從 NMOS電晶體107a介由NMOS電晶體109a流向接地端子 。藉由該電流路徑，流過NMOS電晶體107a之電流不流 過二次電池l〇la之負極端子，而不會有只消耗二次電池 l〇la之電力的情形。而且，呈現消耗直列連結之全部二次 電池之電力的情形。此外，在連結於全部二次電池101〜 101η之電壓檢測部121〜121η，執行相同之動作》 如以上之說明所示，即使檢測到1個二次電池處於過 充電狀態，因爲不會只消耗一個二次電池的電力，而是消 耗直列連結之全部二次電池的電力，故可在二次電池間之 電壓不失衡之情形下執行動作。而且，可以在不會縮短電 池裝置之壽命的情形下執行動作。 [第二實施方式] 第2圖係第二實施方式之電池狀態監視電路的電路圖 〇 與第1圖不同之處，係將NMOS電晶體107、108、 107a、108a、107η、108η 變更成 PMOS 電晶體 207、208 、207a、208 a、207n、208 n，並追加了 NMO S 電晶體 2 09 、210、 209a、 210a、 209η、 210n» 電壓檢測部221之連結，PMOS電晶體207，閘極係 連結於電阻102及103之連結點及PMOS電晶體208之閘 10 - 201214920 極，汲極係連結於輸出端子120 ’源極則係連結於VDD端 子。PMOS電晶體208，汲極係連結於NMOS電晶體209 之汲極及閘極，源極係連結於VDD端子。定電流電路204 ，其中一方係連結於輸出端子120，另一方則連結於二次 電池101之負極端子。NMOS電晶體209，源極係連結於 二次電池1 0 1之負極端子。Ν Μ Ο S電晶體2 1 0，閘極係連 結於NMOS電晶體209之閘極，源極係連結於二次電池 101之負極端子，汲極則係連結於PMOS電晶體105之閘 極及汲極。其他之連結，則與第1圖相同》 電壓檢測部221a之連結，與電壓檢測部221不同之 處，係將二次電池101之正極端子變更成二次電池l〇la 之正極端子，且將二次電池101之負極端子變更成二次電 池1 0 1 a之負極端子。此外，電壓檢測部22 1 η之連結與電 壓檢測部221不同之處，係將二次電池101之正極端子變 更成二次電池101η之正極端子，且將二次電池101之負 極端子變更成二次電池1〇1η之負極端子。 其次，針對第二實施方式之電池裝置的動作進行說明 〇 二次電池101之電壓若下降而處於過放電狀態的話， 在構成過放電檢測電路之電阻102、103及定電流電路104 、PMOS電晶體207，由電阻102及電阻103進行分壓之 PMOS電晶體2〇7的閘極電壓下降。而且，PMOS電晶體 2 07導通而使輸出端子120之信號從L反轉成Η。雖然未 圖示，然而，該信號被輸入控制電路，而由控制電路輸出 -11 - 201214920 用以斷開二次電池與外部端子間之開關的信號。以此方式 來實施過放電保護。PMOS電晶體208之閘極，因爲係連 結於電阻102及103之連結點，故與PMOS電晶體207同 時導通。如此一來，電流從構成電流鏡電路之NMOS電晶 體209流向210，同樣的，電流從構成電流鏡電路之 PMOS電晶體105流向106。而且，電流從構成電流鏡電 路之NMOS電晶體1 10流向109。藉此，形成流過PMOS 電晶體207之電流路徑，而從PMOS電晶體207介由 NMOS電晶體109流向接地端子。藉由該電流路徑，流過 PMOS電晶體207之電流不流過二次電池101之負極端子 ，而不會有只消耗二次電池101之電力的情形。而且，呈 現消耗直列連結之全部二次電池之電力的情形。 二次電池l〇la之電壓下降而處於過放電狀態時，亦 相同》PMOS電晶體207a導通而對輸出端子輸出Η之信 號，PMOS電晶體208a導通而電流流過。該電流，從構成 電流鏡電路之NMOS電晶體209a流向210a，同樣的，電 流從構成電流鏡電路之PMOS電晶體105a流向106a。而 且，電流從構成電流鏡電路之NMOS電晶體110a流向 l〇9a。藉此，形成流過PMOS電晶體2〇7a之電流路徑， 而從PMOS電晶體207a介由NMOS電晶體109a流向接地 端子。藉由該電流路徑，流過PMOS電晶體207a之電流 不流過二次電池l〇la之負極端子，而不會有只消耗二次 電池101a之電力的情形。而且，呈現消耗直列連結之全 部二次電池之電力的情形。此外’在連結於全部二次電池 -12- 201214920 101〜101η之電壓檢測部221〜221η，執行相同的動作. 如以上之說明所示，即使檢測到1個二次電池處於過 放電狀態’因爲不會只消耗一個二次電池的電力，而是消 耗直列連結之全部二次電池的電力，故可在二次電池間之 電壓不失衡之情形下執行動作。而且，可以在不會縮短電 池裝置之壽命的情形下執行動作。 【圖式簡單說明】 第1圖係第一實施方式之電池狀態監視電路的電路圖。 第2圖係第二實施方式之電池狀態監視電路的電路圖。 第3圖係具備本發明之電池狀態監視電路之電池裝置 的電路圖。 第4圖係具備傳統電池狀態監視電路之電池裝置的電 路圖。 【主要元件符號說明】 101、101a ' 101η ' 301、302 ：二次電池 104、l〇4a ' 104η、204、204a、204η ：定電流電路 120 、 120a 、 120η :輸出端子 3〇3 :定電流電路 3 04、306:電壓分割電路 3 05、3 07 :電壓檢測電路 3 08 :控制電路 13-

Claims (1)

1. 201214920 七、申請專利範圍： 1 · 一種電池狀態監視電路，係用以檢測及控制複數之 二次電池之狀態的電池狀態監視電路，其特徵爲具備： 複數之電壓檢測電路，其係分別配設於前述複數之二 次電池，用以檢測前述二次電池之電壓；及 電流旁通電路，其係分別配設於前述複數之電壓檢測 電路，用以使前述電壓檢測電路之動作電流流過接地端子 〇 2. 如申請專利範圍第1項所述之電池狀態監視電路， 其中 前述電流旁通電路，係具備： 檢測電晶體，其係用以檢測前述電壓檢測電路之動作 電流；及 複數之電流鏡電路，其係依據前述檢測電晶體之電流 ，使前述電壓檢測電路之動作電流流過接地端子。 3. 如申請專利範圍第2項所述之電池狀態監視電路， 其中 前述電壓檢測電路，係過充電檢測電路，該過充電檢 測電路具備： 分壓電路，其係連結於前述二次電池之兩端； 定電流電路，其係連結於V D D端子；以及 第一 NMOS電晶體，其閘極係連結於前述分壓電路之 輸出端子，其汲極係連結於前述定電流電路，其源極係連 結於前述二次電池之負極， -14- 201214920 前述電流旁通電路，係具備： 第二NMOS電晶體，其係前述檢測電晶體； 第一電流鏡電路，其係連結於前述第二NMOS電晶體 之源極及VDD端子；以及 第二電流鏡電路，其係連結於前述第一電流鏡電路及 接地端子及前述二次電池之負極。 4. 如申請專利範圍第2項所述之電池狀態監視電路， 其中 前述電壓檢測電路，係過放電檢測電路，該過放電檢 測電路具備= 分壓電路，其係連結於前述二次電池之兩端； 定電流電路，其係連結於前述二次電池之負極；以及 第一 PMOS電晶體，其閘極連結於前述分壓電路之輸 出端子，其汲極連結於前述定電流電路，其源極連結於 VDD端子， 前述電流旁通電路，係具備： 第二PMOS電晶體，其係前述檢測電晶體； 第一電流鏡電路，其係連結於前述第二PMOS電晶體 之汲極及前述二次電池之負極； 第二電流鏡電路，其係連結於前述第一電流鏡電路及 VDD端子；以及 第三電流鏡電路，其係連結於前述第二電流鏡電路及 接地端子及前述二次電池之負極。 5. —種電池裝置，係具備： -15- 201214920 複數之二次電池； 充放電控制開關，其係配設於前述二 路徑；以及 如申請專利範圍第1至4項中任一項所 視電路，其係藉由監視前述複數之二次電 前述充放電控制開關，來控制前述複數之 電。 次電池之充放電 述之電池狀態監 池的電壓並開關 二次電池的充放 -16-