TW201504653A - 電池裝置 - Google Patents

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Abstract

提供使過電流檢測的精度提升且安全性高的 電池裝置。 一種電池裝置，其係將電池狀態監視電 路的過電流檢測端子，透過電阻而連接在放電控制開關與充電控制開關的連接點所構成。

Description

電池裝置
本發明係關於感測二次電池的電壓或異常的電池裝置。
在圖3中顯示習知之電池裝置的電路圖。習知之電池裝置係由：二次電池11、Nch放電控制場效電晶體12、Nch充電控制場效電晶體13、電池狀態監視電路14、電阻22、31、電容32、及外部端子20、21所構成。電池狀態監視電路14係由：控制電路15、放電過電流檢測電路16、充電過電流檢測電路116、過電流檢測端子19、充電控制訊號輸出端子41、放電控制訊號輸出端子42、正極電源端子44、及負極電源端子43所構成。放電過電流檢測電路16係由：比較電路18、及基準電壓電路17所構成。充電過電流檢測電路116係由比較電路118、及基準電壓電路117所構成。
控制電路15係由：電阻504、505、506、507、518、基準電壓電路509、516、比較電路501、 508、514、振盪電路502、計數器電路503、邏輯電路510、520、位準移位電路511、延遲電路512、及NMOS電晶體517、519所構成。
接著，說明習知之電池裝置的動作。在外部端子20、21之間連接負載，若流通放電電流時，外部端子21的電壓即會上升。藉由放電電流，在Nch放電控制場效電晶體12與Nch充電控制場效電晶體13各自的汲極端子與源極端子間會發生電壓，其合計的電壓會被輸入至放電過電流檢測電路16。若將放電電流設為I1、Nch放電控制場效電晶體12的接通電阻值設為R12、Nch充電控制場效電晶體13的接通電阻值設為R13時，在負極電源端子43與外部端子21之間所發生的電壓係表示為I1×(R12+R13)。若I1×(R12+R13)超過基準電壓電路17的輸出時，使比較電路18的輸出反轉，且將放電過電流檢測訊號輸出至控制電路15。
過電流檢測端子19的電壓與外部端子21的電壓相等，因此若流通放電過電流而外部端子21的電壓上升時，過電流檢測端子19的電壓I1×(R12+R13)會上升至基準電壓電路516的輸出電壓或基準電壓電路17的輸出電壓以上。接著，比較電路514、或比較電路514、18之雙方反轉而檢測放電過電流或短路，對放電控制訊號輸出端子42輸出使Nch放電控制場效電晶體12呈OFF的訊號。如此一來，檢測放電過電流或短路而保護電池裝置免於受到放電過電流影響。基準電壓電路17的輸出電壓即 成為放電過電流檢測電壓、基準電壓電路516的電壓成為短路檢測電壓(參照例如專利文獻1)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開2004-104956號公報
但是，在習知技術中，檢測放電過電流時，因電池的內部電阻，電池電壓會降低，因此電池電壓低於放電過電流檢測電路16的最低動作電壓，比較電路18未正常動作，會有使電池裝置的安全性降低的課題。此外，若在外部端子20、21之間流通電流時，Nch充電控制場效電晶體13的閘極源極間電壓會變動，接通電阻亦變動，因此亦會有過電流檢測的精度降低的課題。
本發明係為解決以上課題而研創者，提供一種使電池狀態監視電路的過電流檢測的精度提升且安全性高的電池裝置。
為解決習知之課題，本發明之電池裝置係形成為以下所示之構成。
一種電池裝置，其係將電池狀態監視電路的過電流檢 測端子，透過電阻而連接在放電控制開關與充電控制開關的連接點所構成。
藉由本發明，由於可使過電流檢測電壓降低，因此可使過電流檢測電路的最低動作電壓降低，可防止過電流檢測電路的錯誤動作而使電池裝置的安全性提升。此外，由於可忽略因過電流所致之Nch充電控制場效電晶體的接通電阻的變動，因此可使過電流檢測的精度提升。
11‧‧‧二次電池
12‧‧‧Nch放電控制場效電晶體
13‧‧‧Nch充電控制場效電晶體
14‧‧‧電池狀態監視電路
15‧‧‧控制電路
16‧‧‧放電過電流檢測電路
17、117‧‧‧基準電壓電路
18、118‧‧‧比較電路
19‧‧‧過電流檢測端子
20、21‧‧‧外部端子
23、31‧‧‧電阻
32‧‧‧電容
41‧‧‧充電控制訊號輸出端子
42‧‧‧放電控制訊號輸出端子
43‧‧‧負極電源端子
44‧‧‧正極電源端子
116‧‧‧充電過電流檢測電路
501、508、514‧‧‧比較電路
502‧‧‧振盪電路
503‧‧‧計數器電路
504、505、506、507、518‧‧‧電阻
509、516‧‧‧基準電壓電路
510、520‧‧‧邏輯電路
511‧‧‧位準移位電路
512‧‧‧延遲電路
517、519‧‧‧NMOS電晶體
圖1係第一實施形態的電池裝置的電路圖。
圖2係第二實施形態的電池裝置的電路圖。
圖3係習知之電池裝置的電路圖。
以下參照圖示，說明本實施形態。
<實施形態1>
圖1係第一實施形態的電池裝置的電路圖。
第一實施形態的電池裝置係由：二次電池11、Nch放電控制場效電晶體12、Nch充電控制場效電晶 體13、電池狀態監視電路14、電阻23、31、電容32、及外部端子20、21所構成。電池狀態監視電路14係由：控制電路15、放電過電流檢測電路16、充電過電流檢測電路116、過電流檢測端子19、充電控制訊號輸出端子41、放電控制訊號輸出端子42、正極電源端子44、及負極電源端子43所構成。放電過電流檢測電路16係由：比較電路18、及基準電壓電路17所構成。充電過電流檢測電路116係由：比較電路118、及基準電壓電路117所構成。
二次電池11係正極被連接在外部端子20與電阻31，負極被連接在電容32與負極電源端子43與Nch放電控制場效電晶體12的源極及背閘極。正極電源端子44係被連接在電阻31與電容32的連接點。Nch放電控制場效電晶體12係閘極被連接在放電控制訊號輸出端子42，汲極被連接在Nch充電控制場效電晶體13的汲極與電阻23的連接點。電阻23的另一方端子係被連接在過電流檢測端子19。Nch充電控制場效電晶體13係閘極被連接在充電控制訊號輸出端子41，源極及背閘極被連接在外部端子21。比較電路18係反轉輸入端子被連接在基準電壓電路17，非反轉輸入端子被連接在過電流檢測端子19，輸出端子被連接在控制電路15。基準電壓電路17的另一方端子係被連接在負極電源端子43。比較電路118係非反轉輸入端子被連接在基準電壓電路117，反轉輸入端子被連接在過電流檢測端子19，輸出端子被連接在控 制電路15。基準電壓電路117的另一方端子係被連接在負極電源端子43。控制電路15係第一輸入端子被連接在正極電源端子44，第二輸入端子被連接在負極電源端子43，第一輸出被連接在充電控制訊號輸出端子41，第二輸出被連接在放電控制訊號輸出端子42。
接著，說明第一實施形態的電池裝置的動作。
當二次電池11處於過充電檢測電壓以下且過放電檢測電壓以上時，Nch放電控制場效電晶體12、及Nch充電控制場效電晶體13係以呈ON的方式予以控制。
在該狀態下，在外部端子20、21之間連接負載，若流通放電電流時，在二次電池11的負極與Nch放電控制場效電晶體12的汲極端子間發生電壓，且被輸入至過電流檢測端子19。該電壓係藉由放電電流的電流量I1、Nch放電控制場效電晶體12的接通電阻值R12來決定，以I1×R12表示。若被輸入至過電流檢測端子19的電壓I1×R12超過基準電壓電路17的輸出電壓時，放電過電流檢測電路16係使輸出反轉且將放電過電流檢測訊號輸出至控制電路15。控制電路15係將使Nch放電控制場效電晶體12呈OFF的訊號輸出至放電控制訊號輸出端子42，且保護電池裝置免於受到放電過電流影響。
若在外部端子20、21連接有充電器時，以與放電電流為相反方向流通電流量I2的充電電流，以I2×R12表示的電壓被輸入至過電流檢測端子19。若I2×R12低於 基準電壓電路117的輸出電壓時，充電過電流檢測電路116係使輸出反轉且將充電過電流檢測訊號輸出至控制電路15。控制電路15係將使Nch充電控制場效電晶體13呈OFF的訊號輸出至充電控制訊號輸出端子41，保護電池裝置免於受到充電過電流影響。
若連接有負載時，被輸入至過電流檢測端子19的電壓係僅藉由放電電流的電流量I1、Nch放電控制場效電晶體12的接通電阻值R12來決定。因此，即使負極電源端子43與過電流檢測端子19的電位差小，亦可檢測放電過電流。亦即，放電過電流檢測電路16係可將最低動作電壓設計為較低。如此一來，在檢測放電過電流時，即使因電池的內部電阻，電池電壓降低，亦可使放電過電流檢測電路16正常動作，可提高電池裝置的安全性。
此外，由於未連同放電過電流檢測、充電過電流檢測一起使用Nch充電控制場效電晶體13的接通電阻，因此Nch充電控制場效電晶體13的接通電阻因流通過電流而發生變動的影響會消失，可精度佳地檢測過電流。
其中，使用在Nch充電控制場效電晶體13與Nch放電控制場效電晶體12的汲極連接電阻來檢測過電流的構成來進行說明，惟並非侷限於該構成，若為可由Nch放電控制場效電晶體12的汲極來檢測過電流的構成，則可為任何構成。
藉由以上，藉由僅以Nch放電控制場效電晶 體12的接通電阻來檢測過電流，可將比較電路18的最低動作電壓設定為較低，在檢測放電過電流時，即使電池電壓因電池的內部電阻而降低，亦可防止放電過電流檢測電路16的錯誤動作而使電池裝置的安全性提升。此外，由於未使用Nch充電控制場效電晶體13的接通電阻，因此Nch充電控制場效電晶體13的接通電阻因流通過電流而發生變動的影響會消失，可精度佳地檢測過電流。
<實施形態2>
圖2係第二實施形態的電池裝置的電路圖。與圖1的不同之處在於：將Nch放電控制場效電晶體12及Nch充電控制場效電晶體13變更為Pch放電控制場效電晶體212及Pch充電控制場效電晶體213。
以下說明連接。二次電池11係負極被連接在外部端子21與電阻31，正極被連接在電容32與正極電源端子44與Pch放電控制場效電晶體212的源極及背閘極。負極電源端子43係被連接在電阻31與電容32的連接點。Pch放電控制場效電晶體212係閘極被連接在放電控制訊號輸出端子42，汲極被連接在Pch充電控制場效電晶體213的汲極與電阻23的連接點。電阻23的另一方端子係被連接在過電流檢測端子19。Pch充電控制場效電晶體213係閘極被連接在充電控制訊號輸出端子41，源極及背閘極被連接在外部端子20。比較電路18係反轉輸入端子被連接在基準電壓電路17，非反轉輸入端子被連 接在過電流檢測端子19，輸出端子被連接在控制電路15。基準電壓電路17的另一方端子係被連接在正極電源端子44。比較電路118係非反轉輸入端子被連接在基準電壓電路117，反轉輸入端子被連接在過電流檢測端子19，輸出端子被連接在控制電路15。基準電壓電路117的另一方端子係被連接在正極電源端子44。控制電路15係第一輸入端子被連接在正極電源端子44，第二輸入端子被連接在負極電源端子43，第一輸出被連接在充電控制訊號輸出端子41，第二輸出被連接在放電控制訊號輸出端子42。
接著，說明動作。若二次電池11處於過充電檢測電壓以下且過放電檢測電壓以上時，Pch放電控制場效電晶體212、Pch充電控制場效電晶體213係以呈ON的方式予以控制。在該狀態下，在外部端子20、21之間連接負載，若流通放電電流時，在二次電池11的正極與Pch放電控制場效電晶體212的汲極端子間發生電壓，且被輸入至過電流檢測端子19。該電壓係藉由流至外部端子20、21間的電流量I1、Pch放電控制場效電晶體212的接通電阻值R212來決定，以I1×R212表示。若被輸入至過電流檢測端子19的電壓I1×R212低於基準電壓電路17的輸出電壓時，使放電過電流檢測電路16的輸出反轉，且將放電過電流檢測訊號輸出至控制電路15。控制電路15係將使Pch放電控制場效電晶體212呈OFF的訊號輸出至放電控制訊號輸出端子42，保護電池裝置免於受到 放電過電流影響。
若在外部端子20、21連接有充電器時，以與連接有負載的情形為相反方向流通充電電流I2，以I2×R212表示的電壓被輸入至過電流檢測端子19。若I2×R212超過基準電壓電路117的輸出電壓時，充電過電流檢測電路116係使輸出反轉且將充電過電流檢測訊號輸出至控制電路15。控制電路15係將使Pch充電控制場效電晶體213呈OFF的訊號輸出至充電控制訊號輸出端子41，保護電池裝置免於受到充電過電流影響。
若連接有負載時，被輸入至過電流檢測端子19的電壓係僅藉由流至外部端子20、21間的電流量I1、Pch放電控制場效電晶體212的接通電阻值R212來決定，因此即使正極電源端子44與過電流檢測端子19的電位差小，亦可檢測過電流。由於用以檢測放電過電流所需的電位差小，放電過電流檢測電路16係可將最低動作電壓設計為較低。如此一來，檢測放電過電流時，即使電池電壓因電池的內部電阻而降低，亦可使放電過電流檢測電路16正常動作，可提高電池裝置的安全性。
此外，由於未連同放電過電流檢測、充電過電流檢測一起使用Pch充電控制場效電晶體213的接通電阻，因此Pch充電控制場效電晶體213的接通電阻因流通過電流而發生變動的影響會消失，可精度佳地檢測過電流。
其中，使用在Pch充電控制場效電晶體213 與Pch放電控制場效電晶體212的汲極連接電阻來檢測過電流的構成來進行說明，惟並非侷限於該構成，若為可由Pch放電控制場效電晶體212的汲極來檢測過電流的構成，則可為任何構成。
藉由以上，藉由僅以Pch放電控制場效電晶體212的接通電阻來檢測過電流，放電過電流檢測電路16係可降低最低動作電壓，在檢測放電過電流時，即使電池電壓因電池的內部電阻而降低，亦可防止放電過電流檢測電路16的錯誤動作而提高電池裝置的安全性。此外，由於未使用Pch充電控制場效電晶體213的接通電阻，因此Pch充電控制場效電晶體213的接通電阻因流通過電流而發生變動的影響會消失，可精度佳地檢測過電流。
11‧‧‧二次電池
12‧‧‧Nch放電控制場效電晶體
13‧‧‧Nch充電控制場效電晶體
14‧‧‧電池狀態監視電路
15‧‧‧控制電路
16‧‧‧放電過電流檢測電路
17、117‧‧‧基準電壓電路
18、118‧‧‧比較電路
19‧‧‧過電流檢測端子
20、21‧‧‧外部端子
23、31‧‧‧電阻
32‧‧‧電容
41‧‧‧充電控制訊號輸出端子
42‧‧‧放電控制訊號輸出端子
43‧‧‧負極電源端子
44‧‧‧正極電源端子
116‧‧‧充電過電流檢測電路

Claims (1)

  1. 一種電池裝置，其特徵為：具備有：第一外部端子及第二外部端子；二次電池，其係被連接在前述第一外部端子與前述第二外部端子之間；放電控制開關及充電控制開關，其係被設在前述二次電池與前述第二外部端子之間；及電池狀態監視電路，其係具有：第一及第二電源端子、放電控制端子及充電控制端子、及過電流檢測端子，前述二次電池的兩端被連接在前述第一及第二電源端子，前述放電控制開關被連接在前述放電控制端子，前述充電控制開關被連接在前述充電控制端子，前述過電流檢測端子透過電阻而被連接在前述放電控制開關與前述充電控制開關的連接點。
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