TWI491899B - The battery state monitoring circuit and a battery device - Google Patents

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Description

電池狀態監視電路及電池裝置
本發明係關於監視電池之狀態之電池狀態監視電路及電池裝置。
針對以往電池狀態監視電路及電池裝置予以說明。第3圖為表示以往之電池狀態監視電路及電池裝置的圖式。
電池狀態監視電路10係監測位於電池裝置之內部的電池21~23之電壓。在兩個以上之電池連接之時，設置定電流電路15及16，檢測電池脫離連接端子之情形。例如，當第1中間端子12之連接脫離時，藉由定電流電路16，第1中間端子12之電壓成為接地端子14之電壓。因此，因電源端子11和第1中間端子12之電壓差高於電池21之過充電電壓，故過充電檢測電路24檢測出過充電，而輸出檢測訊號。控制電路20係接受檢測訊號，而關閉充電控制電晶體27停止充電(例如，參照專利文獻1)。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開3581428號公報
但是，在藉由專利文獻1所揭示之技術中，電源端子 11或接地端子14之連接脫離時，則無法停止充電。於電源端子11之連接脫離時，藉由定電流電路15而成為第2中間端子13之電壓。因此，因過充電檢測電路24不檢測出過充電，故無法停止充電。於接地端子14之連接脫離時，藉由定電流電路16而成為第1中間端子12之電壓。因此，因過充電檢測電路26不檢測出過充電，故無法停止充電。
再者，電池21~23之電壓之合計不滿過充電電壓之時，即使第1中間端子12或第2中間端子13之連接脫離，過充電檢測電路24或26也不檢測過充電，故無法停止充電。
本發明係鑑於上述課題而研究出，提供與電池電壓無關係，即使在任何端子之連接脫離之時，亦可以停止充電或放電或其雙方的電池狀態監視電路及電池裝置。
本發明為了解決上述課題，提供一種電池狀態監視電路，用以監視被串聯連接之多數電池之狀態，並控制上述多數電池之充放電，其特徵為：具備多數連接端子，其係對應於上述多數電池而被設置；過充電檢測電路，其係對應於上述多數電池而被設置，監測連接所對應之電池的連接端子間之電壓，並檢測出過充電狀態；電流電路，其係被連接於上述多數連接端子中，一連接端子，和與上述一連接端子鄰接之連接端子以外的其他連接端子之間，當上述電池脫離上述一連接端子之時，將上述一連接端子之電壓設為上述其他連接端子之電壓；電壓檢測電路，其係對應於上述多數電池而被設置，監測連接所對應之電池的連接端子間之電壓，並檢測出上述電池脫離上述連接端子；和控制電路，其係接受上述過充電檢測電路和上述電壓檢測電路之訊號，而輸出控制上述多數電池之充放電的訊號。
在本發明中，藉由在電源端子和中間端子之間或中間端子和中間端子之間設置電壓檢測電路，於電池和電池狀態監視電路之電源端子或接地端子脫離之時，或電池電壓之合計為不滿過充電電壓的電壓之時，可以進行充電控制或放電控制，並可以提高電池之安全性。
以下，參照圖面說明本發明之實施型態。
首先，針對電池狀態監視電路及電池裝置之構成予以說明。第1圖為表示本發明之電池狀態監視電路及電池裝置的圖式。
電池裝置具備電池21～23、電池狀態監視電路10、充電控制電晶體27、放電控制電晶體28和電阻37及38。電池狀態監視電路10具備電源端子11、第1中間端子12、第2中間端子13、接地端子14、第1定電流電路15、第2定電流電路16、電壓檢測電路34～36、電壓分割電路17～19、過充電檢測電路24～26、控制電路20、充電控制端子32、放電控制端子33。
電池21係被設置在電源端子11和第1中間端子12之間。電池22係被設置在第1中間端子12和第2中間端子13之間。再者，電池23係被設置在第2中間端子13和接地端子14之間。充電控制電晶體27之閘極係連接於充電控制端子32，源極及逆閘極係連接於外部接地端子30，汲極係連接於放電控制電晶體28之汲極。電阻37係被設置在充電控制電晶體27之閘極和源極及逆閘極之間。放電控制電晶體28之閘極係連接於放電控制端子33，源極及逆閘極係連接於電池23之接地端子，汲極係連接於充電控制電晶體27之汲極。電阻38係被設置在放電控制電晶體28之閘極和源極及逆閘極之間。充電器29係被連接於外部電源端子31和外部接地端子30之間。
電壓檢測電路34～36係如第2圖所示般，由磁滯比較器5所構成。磁滯比較器5係電源端子Vdd與電源端子11連接，接地端子Vss與接地端子14連接。電壓檢測電路34之磁滯比較器5係反轉輸入端子1連接於電源端子11，非反轉輸入端子2連接於第1中間端子12，輸出端子3連接於VO1端子。電壓檢測電路35之磁滯比較器5係反轉輸入端子1連接於第1中間端子12，非反轉輸入端子2連接於第2中間端子13，輸出端子3連接於VO2端子。電壓檢測電路36之磁滯比較器5係反轉輸入端子1連接於第2中間端子13，非反轉輸入端子2連接於接地端子14，輸出端子3連接於VO3端子。
充電控制電晶體27係控制電池21～23之充電。放電控制電晶體28係控制電池21～23之放電。電壓分割電路17係分割電池21之電壓。電壓分割電路18係分割電池22之電壓。電壓分割電路19係分割電池23之電壓。過充電檢測電路24係監測來自電壓分割電路17之電壓，檢測出電池21之過充電狀態。過充電檢測電路25係監測來自電壓分割電路18之電壓，檢測出電池22之過充電狀態。過充電檢測電路26係監測來自電壓分割電路19之電壓，檢測出電池23之過充電狀態。第1定電流電路15係於電源端子11脫離時，下拉至第2中間端子13之電壓，並且於第2中間端子13脫離之時，上拉至電源端子11之電壓。第2定電流電路16係於第1中間端子12脫離時，下拉至接地端子14之電壓，於接地端子14脫離之時，上拉至第1中間端子12之電壓。控制電路20係接受過充電檢測電路24～26之檢測訊號，將用以關閉充電控制電晶體27之訊號輸出至充電控制端子32。再者，電壓檢測電路34～36之檢測訊號，將用以關閉放電控制電晶體28之訊號輸出至放電控制端子33，並將用以關閉充電控制電晶體27之訊號輸出至充電控制端子32。
接著，針對電池狀態監視電路及電池裝置之動作予以說明。
充電器29連接於電池裝置，並充電電池21～23。過充電檢測電路24係經電壓分割電路17而監測電池21之電壓。電池21之電壓低於過充電電壓之期間，過充電檢測電路24係將用以關閉充電控制電晶體27之訊號輸出至控制電路20。同樣，過充電檢測電路25係經電壓分割電路18而監測電池22之電壓，過充電檢測電路26係經電壓分割電路19而監測電池23之電壓。控制電路20係當過充電檢測電路24～26檢測出通常狀態時，將高位準之電壓輸出至充電控制端子32，而開啓充電控制電晶體。因此，電池21～23持續藉由充電器29進行充電。
以下，在上述般之充電狀態下，針對電池與連接端子脫離之時的檢測動作予以說明。
於電源端子11與電池之連接脫離時，電源端子11藉由第1定電流電路15而被下拉至第2中間端子13之電壓。此時，電池狀態監視電路10之內部之電壓檢測電路34～36、過充電檢測電路24～26和控制電路20係以電池23之電壓來執行動作。因電壓分割電路17輸出之電源端子11和第1中間端子12間之電壓之分割電壓低於過充電電壓，故過充電檢測電路24不輸出檢測訊號。此時，電壓檢測電路34之磁滯比較器5之反轉輸入端子1之電壓成為第2中間端子13之電壓，當從第1中間端子12之電壓減少磁滯電壓部分時，電壓檢測電路34進行檢測而將檢測訊號輸出至控制電路20。控制電路20係將高阻抗之訊號輸出至充電控制端子32。充電控制端子32之電壓係藉由電阻37之下拉功能而靠近充電控制電晶體27之源極及逆閘極之電壓，關閉成低於充電控制電晶體27之臨界值電壓。因此，電池21～23停止藉由充電器29進行充電。此時，即使同時關閉放電控制電晶體28而停止放電亦可。
於第1中間端子12與電池之連接脫離時，第1中間端子12藉由第2定電流電路16而被下拉至接地端子14之電壓。此時，電池狀態監視電路10之內部之電壓檢測電路34～36、過充電檢測電路24～26和控制電路20係以電池21～23之電壓來執行動作。若電壓分割電路17輸出之電源端子11和第1中間端子12間之電壓之分割電壓為過充電電壓以上時，過充電檢測電路24輸出檢測訊號，若低於過充電電壓時，過充電檢測電路24則不輸出檢測訊號。此時，電壓檢測電路35之磁滯比較器5之反轉輸入端子1之電壓成為接地端子14之電壓，當從第2中間端子13之電壓減少磁滯電壓部分時，電壓檢測電路35進行檢測而將檢測訊號輸出至控制電路20。控制電路20係將高阻抗之訊號輸出至充電控制端子32。同樣，電池21～23停止藉由充電器29進行充電。此時，即使同時關閉放電控制電晶體28而停止放電亦可。
於第2中間端子13與電池之連接脫離時，第2中間端子13藉由第1定電流電路15而被上拉至電源端子11之電壓。此時，電池狀態監視電路10之內部之電壓檢測電路34～36、過充電檢測電路24～26和控制電路20係以電池21～23之電壓來執行動作。若電壓分割電路19輸出之第2中間端子13與接地端子14間之電壓之分割電壓為過充電電壓以上時，過充電檢測電路26輸出檢測訊號，若低於過充電電壓時，過充電檢測電路26則不輸出檢測訊號。此時，電壓檢測電路35之磁滯比較器5之非反轉輸入端子2之電壓成為電源端子11之電壓，當從第1中間端子12之電壓增加磁滯電壓部分時，電壓檢測電路35進行檢測而將檢測訊號輸出至控制電路20。控制電路20係將高阻抗之訊號輸出至充電控制端子32。同樣，電池21～23停止藉由充電器29進行充電。此時，即使同時關閉放電控制電晶體28而停止放電亦可。
於接地端子14和電池之連接脫離之時，接地端子14藉由第2定電流電路16，上拉至第1中間端子12之電壓。此時，電池狀態監視電路10之內部之電壓檢測電路34～36、過充電檢測電路24～26和控制電路20係以電池21之電壓來執行動作。電壓分割電路19輸出之第2中間端子13和接地端子14間之電壓之分割電壓因低於過充電電壓，故過充電檢測電路26不輸出檢測訊號。此時，電壓檢測電路36之磁滯比較器5之非反轉輸入端子2之電壓成為第1中間端子12之電壓，當從第2中間端子13之電壓減少磁滯比較器5之磁滯電壓部分時，電壓檢測電路36進行檢測而將檢測訊號輸出至控制電路20。控制電路20係將高阻抗之訊號輸出至充電控制端子32。充電控制端子32之電壓係藉由電阻37之下拉功能而靠近充電控制電晶體27之源極及逆閘極之電壓，關閉成低於充電控制電晶體27之臨界值電壓。依此，停止藉由充電器29之充電。當設成上述般時，電池狀態監視電路10雖以電池21之電壓來執行動作，但是可以關閉充電控制電晶體27。
如上述說明般，在電池狀態監視電路10中，因在電池和連接端子間設置電壓檢測電路34～36，故於電池21和電源端子11、電池23和接地端子14脫離之時，或電池21～23電壓之合計為不滿過充電電壓的電壓之時，可以進行充電停止或放電停止，並可以提高電池之安全性。
並且，在本實施型態中，雖然將電池設為3個而予以說明，但是若為兩個以上之電池的電池裝置，即可取得同樣效果。
再者，第1定電流電路15及第2定電流電路16即使為電阻電路亦可。
5．．．磁滯比較器
10．．．電池狀態監視電路
11．．．電源端子
12．．．第1中間端子
13．．．第2中間端子
14．．．接地端子
15．．．第1定電流電路
16．．．第2定電流電路
17～19．．．電壓分割電路
20．．．控制電路
21～23．．．電池
24～26．．．過充電檢測電路
27．．．充電控制電晶體
28．．．放電控制電晶體
29．．．充電器
30．．．外部接地端子
31．．．外部電源端子
32．．．充電控制端子
33．．．放電控制端子
34～36．．．電壓檢測電路
第1圖為表示本發明之電池狀態監視電路及電池裝置之圖式。
第2圖為表示電壓檢測電路之一例的電路圖。
第3圖為表示以往電池狀態監視電路及電池裝置之圖式。
10．．．電池狀態監視電路
11．．．電源端子
12．．．第1中間端子
13．．．第2中間端子
14．．．接地端子
15．．．第1定電流電路
16．．．第2定電流電路
17～19．．．電壓分割電路
20．．．控制電路
21～23．．．電池
24～26．．．過充電檢測電路
27．．．充電控制電晶體
28．．．放電控制電晶體
29．．．充電器
30．．．外部接地端子
31．．．外部電源端子
32．．．充電控制端子
33．．．放電控制端子
34～36．．．電壓檢測電路
37、38．．．電阻

Claims (4)

  1. 一種電池狀態監視電路，用以監視被串聯連接之多數電池之狀態，並控制上述多數電池之充放電，其特徵為：具備多數連接端子，其係對應於上述多數電池而被設置；過充電檢測電路，其係對應於上述多數電池而被設置，監測連接所對應之電池的連接端子間之電壓，並檢測出過充電狀態；電流電路，其係被連接於上述多數連接端子中，一連接端子，和與上述一連接端子鄰接之連接端子以外的其他連接端子之間，當上述電池脫離上述一連接端子之時，將上述一連接端子之電壓設為上述其他連接端子之電壓；電壓檢測電路，其係對應於上述多數電池而被設置，監測連接所對應之電池的連接端子間之電壓，並檢測出上述電池脫離上述連接端子；和控制電路，其係接受上述過充電檢測電路和上述電壓檢測電路之訊號，而輸出控制上述多數電池之充放電的訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電池狀態監視電路，其中上述電流電路為電阻電路。
  3. 一種電池裝置，其特徵為：具備多數電池、充電控制電晶體及放電控制電晶體，該些係被串聯連接於外部電源端子和外部接地端子之間；和如申請專利範圍第1項所記載之電池狀態監視電路，其係用以監測上述多數電池之電壓，並控制上述多數電池之充放電。
  4. 一種電池裝置，其特徵為：具備多數電池、充電控制電晶體及放電控制電晶體，該些係被串聯連接於外部電源端子和外部接地端子之間；和如申請專利範圍第2項所記載之電池狀態監視電路，其係用以監測上述多數電池之電壓，並控制上述多數電池之充放電。
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