TWI491139B - Charge and discharge control circuit and rechargeable power supply device - Google Patents

Description

充放電控制電路及充電式電源裝置

本發明係關於可控制具備有作串聯連接之複數2次電池之電池單元的充放電的充放電控制電路及充電式電源裝置，更詳而言之，係關於充電式電源裝置之安全性的提升。

在充電式電源裝置中，安全性的提升乃為重要課題。尤其搭載有複數個2次電池的充電式電源裝置係具有因電池單元與充放電控制電路之連接部分斷線(以下稱之為「中間端子脫落」)而造成充放電控制不良的課題。以中間端子脫落的對策而言，已知有第3圖所示之充電式電源裝置。

第3圖的充電式電源裝置係構成為如以下所示。2次電池2及3被串聯插入在充放電控制電路1的正極電源端子4與負極電源端子6之間。此外，2次電池2及3的連接點係連接於充放電控制電路1的中間端子5。2次電池2的電壓係藉由電壓分割電路7予以分割，以電壓檢測電路9來檢測該分割電壓。電壓檢測電路9的輸出係被輸入至控制電路11。控制電路11係各個2次電池在過充電狀態或過放電狀態之時，輸出將2次電池與充電式電源裝置的外部端子之間的充放電控制開關(未圖示)作OFF的訊號。因此，控制電路11係僅由邏輯電路所構成。對2次電池3亦同樣地形成為藉由電壓分割電路8與電壓檢測電路10來檢測過充電狀態及過放電狀態的構成。該檢測結果係同樣地以數位訊號被輸入至控制電路11。因此，控制電路11係當2次電池2及3的任一個2次電池成為過充電或過放電狀態時，即遮斷2次電池與外部的連接，發揮停止過充電及過放電之進行的作用。2個2次電池的充電特性及放電特性並非完全相同，因此必須要分別地檢測控制過放電、過充電。

定電流電路15係將一定的電流由正極電源端子4流至中間端子5。定電流電路15係使用將閘極端子與源極端子結線的空乏型MOS電晶體。

如上所述所構成之習知之充電式電源裝置係如以下所示進行動作，檢測中間端子脫落，停止充放電。中間端子5與2次電池2及3的連接脫落時，定電流電路15的定電流會流至電壓分割電路8，中間端子5的電壓係被上拉(pull-up)至正極電源端子4。電壓分割電路8係被施加比正常電壓為更高的電壓，因此檢測過充電。因此，控制電路11係輸出將充放電控制開關作OFF的訊號。

亦即，在正極電源端子4與中間端子5之間設有定電流電路15，因此即使中間端子5的連接脫落，2次電池亦不會形成為過充電狀態或過放電狀態。因此，可提供一種安全性高的充電式電源裝置(參照專利文獻1)。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平8-308115號公報

但是，在習知之定電流電路中，會有難以設定為用以檢測中間端子脫落所需之充分的電流值的課題。

在中間端子脫落的狀態下，中間端子的電位係藉由以上下連接的電壓分割電路予以固定。因此，定電流電路係必須以超過藉由電壓分割電路所得之電流的電流值來上拉中間端子。電壓分割電路係藉由電阻元件所構成，因此必須考慮到電阻元件的製造不均來設定定電流值，因此必須要有含有冗長的較大定電流。

另一方面，定電流電路的電流對所連接的電池而言會形成為不平衡電流，因此過大的定電流會造成電池電壓失去平衡的原因。

為了解決習知之課題，本發明之充放電控制電路係構成如下。

形成為將設在充放電控制電路之連接有2次電池的端子之作為中間端子脫落檢測電路的定電流電路，對應分割電阻之電阻元件的電阻值而使定電流值為可變的構成。更具體而言，形成為由空乏型MOS電晶體、及連接在空乏型MOS電晶體的閘極端子與源極端子間的電阻所構成。

藉由形成為以上述構成的定電流電路所構成的中間端子脫落檢測電路，以構成電壓分割電路的電阻元件的電阻值變大的方式呈不均，而不需要較大的上拉電流時，係減小定電流值，相反地，以構成電壓分割電路的電阻元件的電阻值變小的方式呈不均，而需要較大的上拉電流時，係藉由加大定電流值，可得中間端子脫落所需之充分的定電流值。

第1圖係本發明之充電式電源裝置之一例的方塊圖。

本發明之充電式電源裝置係具備有構成電池單元的2次電池2及3、及充放電控制電路1。作串聯連接的2次電池2及3係被連接在充放電控制電路1的正極電源端子4與負極電源端子6之間。此外，2次電池2與3的連接點係被連接在中間端子5。

充放電控制電路1係具備有：被連接在正極電源端子4與中間端子5的電壓分割電路7、被連接在負極電源端子6與中間端子5的電壓分割電路8、連接有電壓分割電路7及8之輸出端子的控制電路11、及被連接在正極電源端子4與中間端子5之屬於中間端子脫落檢測電路的定電流電路15。控制電路11的輸出端子係被連接在控制端子12及13。

定電流電路15係具備有：空乏型MOS電晶體、及連接於空乏型MOS電晶體的閘極端子與源極端子間的電阻。在此，連接於閘極端子與源極端子間的電阻係使用與電壓分割電路8所使用的電阻為相同種類的電阻。

如上所述之充電式電源裝置係動作如下來檢測中間端子脫落，具有保護2次電池的功能。

2次電池2的電壓係藉由電壓分割電路7予以分割，作為分割電壓而被輸出。該分割電壓係利用電壓檢測電路9予以檢測。電壓檢測電路9的輸出係被輸入至控制電路11。控制電路11係在各個2次電池為過充電狀態或過放電狀態之時，透過控制端子12及13，輸出將2次電池2及3與外部端子之間的充放電控制開關(未圖示)作OFF的訊號。因此，控制電路11係僅由邏輯電路所構成。

此外，對2次電池3亦同樣地形成為藉由電壓分割電路8與電壓檢測電路10來檢測過充電狀態及過放電狀態的構成。該檢測結果係以數位訊號同樣地被輸入至控制電路11。

因此，控制電路11係若2次電池2及3的任一個2次電池成為過充電或過放電狀態時，即遮斷與外部的連接，發揮停止過充電及過放電之進行的作用。2次電池2及3的充電特性及放電特性並非完全相同，因此必須分別檢測控制過放電、過充電。

中間端子5的連接為正常時，定電流電路15係由正極電源端子4流通電流至中間端子5。

接著，針對中間端子5的連接脫落時的動作加以說明。

中間端子5與2次電池2及3的連接脫落時，定電流電路15的定電流流至電壓分割電路8，中間端子5的電壓係被上拉至正極電源端子4。電壓分割電路8係被施加比正常電壓為更高的電壓，因此檢測過充電。因此，控制電路11係輸出將充放電控制開關作OFF的訊號。

在此，藉由在空乏型MOS電晶體的閘極端子與源極端子之間連接電阻，閘極端子電壓係比源極端子電壓更為降低電阻的電壓降下份。當以構成電壓分割電路的電阻元件的電阻值變大的方式呈不均時，由於對電阻兩端施加的電壓變高，因此空乏型MOS電晶體的源極電壓會變高，電流值會變小。相反地，當以構成電壓分割電路的電阻元件的電阻值變小的方式呈不均時，由於對電阻兩端施加的電壓變小，因此空乏型MOS電晶體的源極電壓會變低，電流值會變大。

如上所示藉由在空乏型MOS電晶體的閘極端子與源極端子間連接電阻，可對電阻元件的製造不均，調整定電流值，而得所需之充分的上拉電流。

第2圖係本發明之充電式電源裝置之其他例的方塊圖。

第2圖的充放電控制電路1係將作為中間端子脫落檢測電路的定電流電路15連接在中間端子5與負極電源端子6之間。定電流電路15係與第1圖同樣地，具備有：空乏型MOS電晶體、及連接在空乏型MOS電晶體的閘極端子與源極端子間的電阻。在此，連接在閘極端子與源極端子間的電阻係使用與電壓分割電路7所使用的電阻為相同種類的電阻。

如上所述的充電式電源裝置係動作如下來檢測中間端子脫落，具有保護2次電池的功能。

中間端子5的連接為正常時，定電流電路15係由中間端子5流通電流至負極電源端子6。

接著，針對中間端子5的連接脫落時的動作加以說明。

中間端子5與2次電池2及3的連接脫落時，定電流電路15的定電流由電壓分割電路7流通，中間端子5的電壓係被下拉(pull-down)至負極電源端子6。電壓分割電路7係被施加比正常電壓為更高的電壓，因此檢測過充電。因此，控制電路11係輸出將充放電控制開關作OFF的訊號。

在此，藉由在空乏型MOS電晶體的閘極端子與源極端子之間連接電阻，閘極端子電壓係比源極端子電壓更為降低電阻的電壓降下份。當以構成電壓分割電路的電阻元件的電阻值變大的方式呈不均時，由於對電阻兩端施加的電壓變高，因此空乏型MOS電晶體的源極電壓會變高，電流值會變小。相反地，當以構成電壓分割電路的電阻元件的電阻值變小的方式呈不均時，由於對電阻兩端施加的電壓變小，因此空乏型MOS電晶體的源極電壓會變低，電流值會變大。

如上所示藉由在空乏型MOS電晶體的閘極端子與源極端子間連接電阻，可對電阻元件的製造不均，調整定電流值，而得所需之充分的上拉電流。

其中，本發明之充電式電源裝置係以具備有2個2次電池之例加以說明，但是即使具備有3個以上的2次電池，亦藉由每隔1個設置中間端子脫落檢測電路，可得同樣的效果。

1．．．充放電控制電路

2、3．．．2次電池

4．．．正極電源端子

5．．．中間端子

6．．．負極電源端子

7、8．．．電壓分割電路

9、10．．．電壓檢測電路

11．．．控制電路

12、13．．．控制端子

15．．．定電流電路

第1圖係顯示本發明之充電式電源裝置之一例的方塊圖。

第2圖係顯示本發明之充電式電源裝置之其他例的方塊圖。

第3圖係顯示習知之充電式電源裝置的方塊圖。

1．．．充放電控制電路

2、3．．．2次電池

4．．．正極電源端子

5．．．中間端子

6．．．負極電源端子

7、8．．．電壓分割電路

9、10．．．電壓檢測電路

11．．．控制電路

12、13．．．控制端子

15．．．定電流電路

Claims (4)

1. 一種充放電控制電路，係對於具備有作串聯連接之複數2次電池之電池單元予以控制充放電，該充放電控制電路之特徵為具備有：將前述電池單元之2次電池間的連接端子相連接的1個或複數中間端子；與前述複數2次電池相對應而設的複數分割電阻；及與前述中間端子相連接的中間端子脫落檢測電路，前述中間端子脫落檢測電路係對應前述分割電阻之電阻元件之電阻值的各所不同，流通前述中間端子脫落檢測所需之充分的電流的定電流電路。
2. 如申請專利範圍第1項之充放電控制電路，其中，前述定電流電路係具備有：空乏型MOS電晶體、及連接在前述空乏型MOS電晶體之閘極端子與源極端子間的電阻。
3. 如申請專利範圍第2項之充放電控制電路，其中，前述電阻係使用與前述分割電阻的電阻為相同種類的電阻。
4. 一種充電式電源裝置，其特徵為具備有：具備有作串聯連接之複數2次電池的電池單元；控制前述電池單元之充放電之如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之充放電控制電路；及藉由前述充放電控制電路予以控制的充放電控制開關。