TW201639227A - 電池裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種抑制充放電路徑的電阻值的上升及製造成本的上升且過電流檢測電流精度為高精度的電池裝置。設為第一充放電控制裝置藉由產生於充放電控制開關的兩端的電壓來監視充放電電流，第二充放電控制裝置藉由產生於電流感測電阻的兩端的電壓來監視充放電電流的構成，且藉由所需的導通電阻值來挑選構成充放電控制開關的場效電晶體，第一充放電控制裝置的充放電控制開關包含所需的導通電阻值的場效電晶體，第二充放電控制裝置的充放電控制開關包含所需的導通電阻值以外的場效電晶體。

Description

電池裝置
本發明是有關於一種包含對二次電池的充放電進行控制的充放電控制裝置的電池裝置。
圖3中表示習知的電池裝置的電路圖。 習知的電池裝置包括二次電池11、充放電控制裝置24、外部正極端子25及外部負極端子26。充放電控制裝置24包括充放電控制電路14、電阻12及電阻15、電容13以及N通道充放電控制開關23。充放電控制電路14包括正極電源端子18、負極電源端子19、放電控制信號輸出端子20、充電控制信號輸出端子21及過電流檢測端子22。N通道充放電控制開關23包括N通道放電控制場效電晶體（field-effect transistor）16及N通道充電控制場效電晶體17。
充放電控制電路14藉由施加至正極電源端子18與負極電源端子19之間的電壓來監視二次電池11的電壓。當二次電池11的電壓超過過充電檢測電壓時，自充電控制信號輸出端子21輸出充電禁止信號，使N通道充電控制場效電晶體17斷開，而停止充電。將此稱作過充電檢測功能。當二次電池11的電池電壓低於過放電檢測電壓時，自放電控制信號輸出端子20輸出放電停止信號，使N通道放電控制場效電晶體16斷開，而停止放電。將此稱作過放電檢測功能。
又，充放電控制電路14藉由過電流檢測端子22的電壓來監視流入至電池裝置的電流。當過電流檢測端子22的電壓超過放電過電流檢測電壓時，自放電控制信號輸出端子20輸出放電停止信號，使N通道放電控制場效電晶體16斷開，而停止放電。將此稱作放電過電流檢測功能。當過電流檢測端子22的電壓低於充電過電流檢測電壓時，自充電控制信號輸出端子21輸出充電禁止信號，使N通道充電控制場效電晶體17斷開，而停止充電。將此稱作充電過電流檢測功能。
當前，為了提供更安全的電池裝置，常使用包含兩個充放電控制裝置的電池裝置。電池裝置藉由設置兩個充放電控制裝置，而使得即便在萬一第一充放電控制裝置無法運行的情況下，第二充放電控制裝置亦會運行，故而可提高電池裝置的安全性。
圖4中表示已提高安全性的電池裝置的電路圖。 圖4的電池裝置包括二次電池11、兩個充放電控制裝置24、外部正極端子25及外部負極端子26。藉由設置兩個充放電控制裝置，而使得即便在萬一第一充放電控制裝置24無法運行的情況下，第二充放電控制裝置24亦會運行，故而可提高電池裝置的安全性。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2002-34163號公報 [發明所欲解決之課題]
然而，在如圖4般的習知技術中，為了實現檢測精度良好的過電流檢測功能，存在如下的課題。 充放電控制電路14藉由負極電源端子19與過電流檢測端子22之間的電壓來監視流入至電池裝置的電流。所述電壓的精度取決於N通道放電控制場效電晶體16及N通道充電控制場效電晶體17的導通電阻的精度。通常，場效電晶體的導通電阻的製造偏差大。因此，需要挑選四個場效電晶體，且僅使用所需的導通電阻的場效電晶體，從而存在製造成本升高的課題。
[解決課題之手段] 為了解決習知的課題，本發明的電池裝置設為如下的構成。 設為第一充放電控制裝置藉由產生於充放電控制開關的兩端的電壓來監視充放電電流，第二充放電控制裝置藉由產生於電流感測電阻的兩端的電壓來監視充放電電流的構成，且藉由所需的導通電阻值來挑選構成充放電控制開關的場效電晶體，第一充放電控制裝置的充放電控制開關包含所需的導通電阻值的場效電晶體，第二充放電控制裝置的充放電控制開關包含所需的導通電阻值以外的場效電晶體。 [發明的效果]
根據本發明的電池裝置，為包括第一充放電控制裝置及第二充放電控制裝置的電池裝置，且藉由所需的導通電阻值來挑選構成充放電控制開關的場效電晶體，第一充放電控制裝置使用所需的導通電阻值的場效電晶體，第二充放電控制裝置使用制度良好的電流感測電阻，故而可提高充放電電流的檢測精度。又，第二充放電控制裝置的場效電晶體是使用所需的導通電阻值以外的場效電晶體，故而可抑制製造成本的上升。
圖1是本發明的實施形態的電池裝置的電路圖。 本實施形態的電池裝置包括二次電池11、第一充放電控制裝置24、第二充放電控制裝置44、外部正極端子25及外部負極端子26。
第一充放電控制裝置24包括充放電控制電路14、充放電控制開關23、電阻12及電阻15、以及電容13。充放電控制開關23包括N通道放電控制場效電晶體16及N通道充電控制場效電晶體17。充放電控制電路14包括正極電源端子18、負極電源端子19、放電控制信號輸出端子20、充電控制信號輸出端子21及過電流檢測端子22。
第二充放電控制裝置44包括充放電控制電路34、充放電控制開關43、電流感測電阻49、電阻12及電阻15、以及電容13。充放電控制開關43包括N通道放電控制場效電晶體36及N通道充電控制場效電晶體37。充放電控制電路34包括正極電源端子18、負極電源端子19、放電控制信號輸出端子20、充電控制信號輸出端子21、過電流檢測端子42及外部電位輸入端子41。
本實施形態的電池裝置是按第二充放電控制裝置44、第一充放電控制裝置24、二次電池11的順序連接至外部正極端子25及外部負極端子26。即，按外部正極端子25、二次電池11的正極、二次電池11的負極、充放電控制開關23、電流感測電阻49、充放電控制開關43、外部負極端子26的順序加以連接。
第一充放電控制裝置24是以如下方式來連接。 電阻12的一個端子連接至二次電池11的正極，另一個端子連接至電容13的一個端子及充放電控制電路14的正極電源端子18。電容13的另一個端子連接至二次電池11的負極及充放電控制電路14的負極電源端子19。N通道放電控制場效電晶體16的源極（source）及後閘極（back gate）連接至二次電池11的負極，N通道放電控制場效電晶體16的閘極連接至充放電控制電路14的放電控制信號輸出端子20，N通道放電控制場效電晶體16的汲極（drain）連接至N通道充電控制場效電晶體17的汲極。N通道充電控制場效電晶體17的閘極連接至充放電控制電路14的充電控制信號輸出端子21，N通道充電控制場效電晶體17的源極及後閘極連接至電阻15的一個端子。電阻15的另一個端子連接至充放電控制電路14的過電流檢測端子22。
第二充放電控制裝置44是以如下方式來連接。 電阻12的一個端子連接至二次電池11的正極，另一個端子連接至電容13的一個端子及充放電控制電路34的正極電源端子18。電容13的另一個端子連接至第一充放電控制裝置24的電阻15的一個端子及充放電控制電路34的負極電源端子19。電流感測電阻49的一個端子連接至第一充放電控制裝置24的N通道充電控制場效電晶體17的源極及後閘極，另一個端子連接至過電流檢測端子42。N通道放電控制場效電晶體36的源極及後閘極連接至電流感測電阻49的另一個端子，N通道放電控制場效電晶體36的閘極連接至充放電控制電路34的放電控制信號輸出端子20，N通道放電控制場效電晶體36的汲極連接至N通道充電控制場效電晶體37的汲極。N通道充電控制場效電晶體37的閘極連接至充放電控制電路34的充電控制信號輸出端子21，N通道充電控制場效電晶體37的源極及後閘極連接至電阻15的一個端子。電阻15的另一個端子連接至充放電控制電路34的外部電位輸入端子41。
其次，對本實施形態的電池裝置的放電過電流檢測動作進行說明。 當二次電池11為過充電檢測電壓以下且過放電檢測電壓以上時，將N通道放電控制場效電晶體16、N通道放電控制場效電晶體36及N通道充電控制場效電晶體17、N通道充電控制場效電晶體37控制成導通。當在所述狀態下將負載連接至外部正極端子25與外部負極端子26之間時，放電電流流經電流感測電阻49。
第二充放電控制裝置44藉由過電流檢測端子42來監視電流感測電阻49的兩端的電壓。充放電控制電路34在過電流檢測端子42的電壓超過放電過電流檢測電壓V42 時，自放電控制信號輸出端子20輸出放電停止信號，使N通道放電控制場效電晶體36斷開，而進行放電過電流保護。因此，第二充放電控制裝置44的放電過電流檢測電流值IDOP41 在將電流感測電阻49的電阻值設為R49 時，成為下式。
IDOP41 =V42 /R49 又，放電電流流經第一充放電控制裝置24的充放電控制開關23。第一充放電控制裝置24藉由過電流檢測端子22來監視充放電控制開關23的兩端的電壓。充放電控制電路14在過電流檢測端子22的電壓超過放電過電流檢測電壓V22 時，自放電控制信號輸出端子20輸出放電停止信號，使N通道放電控制場效電晶體16斷開，而進行放電過電流保護。因此，第一充放電控制裝置24的放電過電流檢測電流值IDOP24 在將充放電控制開關23的導通電阻值設為R23 時，成為下式。
IDOP24 =V22 /R23 此處，放電過電流檢測電流值IDOP24 依存於充放電控制開關的導通電阻值R23 ，放電過電流檢測電流值IDOP41 依存於電流感測電阻49的電阻值R49 。即，充放電控制開關23的導通電阻值對於所需的電阻值需要精度，充放電控制開關43的導通電阻值則不需要精度。
因此，針對導通電阻值藉由所需的電阻值來挑選場效電晶體。並且，導通電阻值分成與所需的電阻值相近者A及與所需的電阻值不相近者B兩種。劃分方法例如是以A為50%以上的方式來設定。並且，在充放電控制開關23中使用至少A的場效電晶體，作為充放電控制開關43則使用B的場效電晶體。如此一來，即使已挑選構成充放電控制開關的場效電晶體，亦不會廢棄精度差的場效電晶體，故而不會因挑選廢棄而使成本上升。又，在充放電路徑中僅追加一根電流感測電阻，故而充放電路徑的電阻值不會升高。並且，本實施形態的電池裝置可提高放電過電流檢測電流精度。又，藉由同樣的方法亦可實現充電過電流檢測電流精度的提高。
如以上所說明般，本實施形態的電池裝置包括使用充放電控制開關的導通電阻來進行過電流檢測的第一充放電控制裝置、以及使用電流感測電阻來進行過電流檢測的第二充放電控制裝置，故而充放電路徑的電阻值不會升高，亦不會因構成充放電控制開關的場效電晶體的挑選而引起成本上升，可實現精度良好的過電流檢測功能。
圖2是表示本實施形態的電池裝置的另一例的電路圖。 與圖1的電池裝置的不同之處是將第一充放電控制裝置24與第二充放電控制裝置44的連接關係加以調換。本實施形態的電池裝置即使以此種方式而構成，亦可獲得同樣的效果。 再者，當然，在僅對電池的充放電電流、僅對放電電流、或僅對充電電流進行控制的情況下，亦可利用本發明。
如以上所述，本實施形態的電池裝置是包括第一充放電控制裝置及第二充放電控制裝置的電池裝置，其成為抑制充放電路徑的電阻值的上升及製造成本的上升、過電流檢測電流精度高且安全性高的電池裝置。
11‧‧‧二次電池
12、15‧‧‧電阻
13‧‧‧電容
14、34‧‧‧充放電控制電路
16、36‧‧‧N通道放電控制場效電晶體
17、37‧‧‧N通道充電控制場效電晶體
18‧‧‧正極電源端子
19‧‧‧負極電源端子
20‧‧‧放電控制信號輸出端子
21‧‧‧充電控制信號輸出端子
22、42‧‧‧過電流檢測端子
23、43‧‧‧充放電控制開關
24、44‧‧‧充放電控制裝置
25‧‧‧外部正極端子
26‧‧‧外部負極端子
41‧‧‧外部電位輸入端子
49‧‧‧電流感測電阻
圖1是本發明的實施形態的電池裝置的電路圖。 圖2是表示本實施形態的電池裝置的另一例的電路圖。 圖3是使用有充放電控制裝置的電池裝置的電路圖。 圖4是習知的提高安全性的電池裝置的電路圖。
11‧‧‧二次電池
12、15‧‧‧電阻
13‧‧‧電容
14、34‧‧‧充放電控制電路
16、36‧‧‧N通道放電控制場效電晶體
17、37‧‧‧N通道充電控制場效電晶體
18‧‧‧正極電源端子
19‧‧‧負極電源端子
20‧‧‧放電控制信號輸出端子
21‧‧‧充電控制信號輸出端子
22、42‧‧‧過電流檢測端子
23、43‧‧‧充放電控制開關
24、44‧‧‧充放電控制裝置
25‧‧‧外部正極端子
26‧‧‧外部負極端子
41‧‧‧外部電位輸入端子
49‧‧‧電流感測電阻

Claims (2)

  1. 一種電池裝置，包括：二次電池；以及第一充放電控制裝置及第二充放電控制裝置，與所述二次電池並聯連接，所述電池裝置的特徵在於設為如下構成： 所述第一充放電控制裝置藉由產生於所述第一充放電控制裝置的充放電控制開關的兩端的電壓來監視充放電電流， 所述第二充放電控制裝置藉由產生於電流感測電阻的兩端的電壓來監視充放電電流。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池裝置，其中 藉由所需的導通電阻值來挑選構成所述充放電控制開關的場效電晶體， 所述第一充放電控制裝置的充放電控制開關包含所述所需的導通電阻值的場效電晶體， 所述第二充放電控制裝置的充放電控制開關包含所述所需的導通電阻值以外的場效電晶體。
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