TWI493828B - Battery status monitoring circuit and battery device - Google Patents

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TWI493828B TW099143033A TW99143033A TWI493828B TW I493828 B TWI493828 B TW I493828B TW 099143033 A TW099143033 A TW 099143033A TW 99143033 A TW99143033 A TW 99143033A TW I493828 B TWI493828 B TW I493828B
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Description

電池狀態監視電路及電池裝置
本發明是有關檢測二次電池的電壓或異常之電池狀態監視電路及電池裝置，特別是當二次電池的電壓降低至0V附近時，可控制充電器的充電之電池狀態監視電路及電池裝置。
電池裝置是具備：當二次電池的電壓極端地降低而形成接近0V時，一旦連接充電器，則許可或禁止往二次電池充電之機能(例如參照專利文獻1)。以下，將此機能稱為0V充電。
圖3是表示具備以往的電池狀態監視電路的電池裝置的電路圖。具備以往的電池狀態監視電路的電池裝置是具備：二次電池1、監視二次電池1的電壓的充放電控制電路2、控制二次電池1的充電及放電的開關電路3、連接充電器8或負荷9的外部端子4及5、及充電開關驅動電路7。充電開關驅動電路7是具備：位準移位器(level shifter)電路15、PMOS電晶體16、NMOS電晶體17、電阻18、反相器(Inverter)電路26、NOR電路25、PMOS電晶體20及NMOS電晶體21。開關電路3是具備放電開關10及充電開關11。
上述那樣的電池裝置是具有像以下那樣動作許可0V充電的機能。
位準移位器電路15是當輸入訊號為高位準時，輸出是輸出高位準，當輸入訊號為低位準時，輸出是輸出低位準，形成NOR電路25的輸入。以PMOS電晶體16和NMOS電晶體17及電阻素子18所構成的電池電壓檢測電路是當二次電池的電壓降低且比PMOS電晶體16的臨界值電壓更低時，輸出低位準且經由反相器電路26來輸入高位準的訊號至NOR電路25。NOR電路25的輸出是經由以PMOS電晶體20及NMOS電晶體21所構成的反轉輸出電路來使充電開關11驅動。
當位準移位器電路15的輸出為低位準，電池電壓檢測電路的輸出為高位準時，反相器電路26的輸出是成為低位準，NOR電路25的輸入是雙方皆成為低位準，NOR電路25的輸出是成為高位準。因此，充電開關11的閘極電壓成為低位準，不可能充電。
上述以外的情況，NOR電路25的輸出是成為低位準，所以充電開關11的閘極電壓會成為高位準，可充電。因此，當二次電池1的電壓接近0V時，充電開關驅動電路7許可充電。亦即，電池裝置是具有許可0V充電的機能。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2000-308266號公報
然而就以往的技術而言，上述的充放電控制電路2是以二次電池1的電壓來驅動，放電控制輸出端子12有可能在二次電池的電壓低時輸出高位準，因此具有以下所述那樣的缺點。
當二次電池1接近0V時連接充電器8，一旦NMOS電晶體17開啟，則充電控制輸出端子13的電壓會成為高位準，充電開關11開啟。然後，充電電流會從充電器8流往二次電池1。充放電控制電路2是以二次電池1的電壓來驅動，至可動作為止，輸出訊號不定，有可能從放電控制輸出端子12輸出高位準。因此，當充電開關驅動電路7許可充電時，一旦放電控制輸出端子12輸出高位準，則充電開關11開啟，放電開關10也開啟，二次電池1的負極與外部端子5幾乎成為同電位，NMOS電晶體17關閉。一旦NMOS電晶體17關閉，則充電開關驅動電路7會解除許可充電。因此，發生重複充電可能、充電禁止的不良情形。
本發明是為了解決以上那樣的課題而硏發者，提供一種即使二次電池的電壓降低至0V附近時，還是可以確實地控制充電器的充電之電池狀態監視電路及電池裝置。
為了解決以往的課題，具備本發明的電池狀態監視電路的電池裝置是成為以下那樣的構成。
本發明的電池狀態監視電路，其特徵為具備：基準電壓電路；過放電檢測電路，其係比較二次電池與基準電壓電路的電壓，檢測二次電池的過放電；控制電路，其係輸入過放電檢測電路的輸出；及最低動作電壓監視電路，其係檢測電池狀態監視電路的最低動作電壓，又，最低動作電壓監視電路係具備：第一電晶體，其係檢測二次電池的電壓為未滿電池狀態監視電路的最低動作電壓；及第二電晶體，其係當二次電池的電壓為未滿電池狀態監視電路的最低動作電壓時，將過放電檢測電路的輸出成為過放電檢測狀態。
若根據具備本發明的電池狀態監視電路的電池裝置，則至二次電池的電壓形成電池狀態監視電路動作可能的電壓為止，放電控制輸出端子12為低位準，使充電開關驅動電路7確實地動作，可將二次電池1安定地充電。
因此，具有即使二次電池1的電壓降低至0V附近時還是可以安定地進行充電器8的充電之效果。
以下，參照圖面來說明有關用以實施本發明的形態。
[實施例1]
圖1是具備第一實施形態的電池狀態監視電路的電池裝置的電路圖。
本實施形態的電池裝置是具備：二次電池1、基準電壓電路37、過充電檢測電路33、過放電檢測電路34、控制電池狀態監視電路的動作的控制電路32、控制二次電池1的充電及放電的開關電路3、連接充電器8或負荷9的外部端子4及5、充電開關驅動電路7、及最低動作電壓監視電路31。充電開關驅動電路7是具備：位準移位器電路15、0V充電控制電路35及充電控制端子輸出電路36。最低動作電壓監視電路31是具備NMOS電晶體27、NMOS電晶體30、PMOS電晶體28、及反相器電路29。
基準電壓電路37、過放電檢測電路34、過充電檢測電路33、最低動作電壓監視電路31是使用二次電池1作為電源。被連接至二次電池1的兩端之基準電壓電路37的輸出是被連接至過充電檢測電路33的輸入端子及過放電檢測電路34的輸入端子以及最低動作電壓監視電路31的NMOS電晶體30的閘極。過充電檢測電路33的輸出是被連接至控制電路32的輸入端子110。過放電檢測電路34的輸出是被連接至控制電路32的輸入端子111。控制電路32的輸入112是被連接至過電流檢測端子14。控制電路32的輸出101是被連接至最低動作電壓監視電路31的PMOS電晶體28的閘極。控制電路32的輸出102是被連接至最低動作電壓監視電路31的反相器電路29的輸入。控制電路32的輸出103是被連接至放電控制輸出端子12。控制電路32的輸出104是被連接至充電開關驅動電路7的位準移位器電路15。
充電開關驅動電路7是將正極電源連接至二次電池1的正極，將負極電源連接至過電流檢測端子14，且使用過電流檢測端子14作為接地。0V充電控制電路35是輸入會被連接至二次電池1的負極，輸出會被連接至充電控制端子輸出電路36。充電控制端子輸出電路36是輸出會被連接至充電控制輸出端子13。
開關電路3的放電控制開關10是閘極會被連接至放電控制輸出端子12，汲極會被連接至充電控制開關11的汲極，源極會被連接至二次電池1的負極。充電控制開關11是閘極會被連接至充電控制輸出端子13，源極會被連接至外部端子5。
外部端子5是被連接至過電流檢測端子14，外部端子4是被連接至二次電池1的正極。
最低動作電壓監視電路31的NMOS電晶體27是汲極會被連接至過放電檢測電路34的輸出，源極會被連接至二次電池1的負極，閘極會被連接至反相器電路29的輸出及PMOS電晶體28的汲極。PMOS電晶體28是源極會被連接至二次電池1的正極，閘極會被連接至控制電路32的輸出101。反相器電路29是輸入會被連接至控制電路32的輸出102，正極電源會被連接至二次電池1的正極，負極電源會被連接至NMOS電晶體30的汲極。NMOS電晶體30是閘極會被連接至基準電壓電路37的輸出，源極會被連接至二次電池1的負極。
其次說明有關最低動作電壓監視電路31的動作。最低動作電壓監視電路31是檢測電池狀態監視電路的最低動作電壓。
NMOS電晶體27是以控制電路32的輸出102之訊號所控制，一旦開啟，則會將過放電檢測電路34的輸出強制性地形成低位準，成為過放電檢測狀態。當二次電池1的電壓降低為接近0V的電壓時，因為基準電壓電路37的輸出是形成0V附近，所以NMOS電晶體30關閉。於是，反相器電路29是即使控制電路32輸出高位準的訊號至輸出102，還是會因為負極電源被切斷，所以無法輸出低位準。PMOS電晶體28雖未圖示但是取控制電路32之中的電晶體及電流反射鏡(Current mirror)的構成，經常流動定電流。因為此定電流是流動可開啟NMOS電晶體27的程度的電流，所以可將反相器電路29的輸出形成高位準。由於反相器電路29的輸出為高位準，因此NMOS電晶體27會開啟，過放電檢測電路34的輸出是形成低位準，成為過放電檢測狀態。
因為過放電檢測狀態，所以控制電路32的輸出103是輸出低位準的訊號，使放電控制開關10關閉。然後連接充電器8流動充電電流時，充電電流是流動於放電控制開關10的寄生二極體。因此，外部端子5的電位從二次電池1的負極的電位下降寄生二極體的Vf部分時安定。藉此，充電開關驅動電路7會輸出充電許可的訊號，使二次電池1安定地充電。如此一來，即使二次電池1的電壓降低，未滿電池狀態監視電路的最低動作電壓，還是可成為過放電檢測狀態，能安定地進行充電。
在此，最低動作電壓監視電路31是監視最低動作電壓為最高的基準電壓電路37的輸出。因此，當2次電池1降低時，可確實地檢測電池狀態監視電路的最低動作電壓。
另外，本實施形態的電池狀態監視電路是基準電壓電路37的最低動作電壓為最高，因此像如此的構成那樣，其他的要素只要是最低動作電壓比基準電壓電路37更高的要素，最低動作電壓監視電路31亦可監視該要素的輸出。
像以上說明那樣，若根據本實施形態的電池裝置，則即使二次電池1成為0V附近的電壓，還是可過放電檢測，可使充電許可的訊號從充電開關驅動電路7輸出，可將二次電池1安定地充電。
[實施例2]
圖2是具備第二實施形態的電池狀態監視電路的電池裝置的電路圖。與圖1的不同是在於使最低動作電壓監視電路51對應於過放電檢測電路34在高位準成為過放電檢測狀態時的點。
有關連接方面，最低動作電壓監視電路51的PMOS電晶體40是汲極會被連接至過放電檢測電路34的輸出，源極會被連接至二次電池1的正極，閘極會被連接至反相器電路38的輸出及NMOS電晶體39的汲極。NMOS電晶體39是源極會被連接至二次電池1的負極，閘極會被連接至控制電路32的輸出105。反相器電路38是輸入會被連接至反相器電路29的輸出。反相器電路29是輸入會被連接至控制電路32的輸出102，正極電源是被連接至二次電池1的正極，負極電源是被連接至NMOS電晶體30的汲極。反相器電路41是輸入會被連接至過放電檢測電路34的輸出，輸出會被連接至控制電路32的輸入111。NMOS電晶體30是閘極會被連接至基準電壓電路37的輸出，源極會被連接至二次電池1的負極。
其次，說明有關第二實施形態的最低動作電壓監視電路51的動作。
PMOS電晶體40是以控制電路32的輸出102之訊號所控制，一旦開啟，則會將過放電檢測電路34的輸出強制性地形成高位準，成為過放電檢測狀態。當二次電池1的電壓降低為接近0V的電壓時，因為基準電壓電路37的輸出是形成0V附近，所以NMOS電晶體30關閉。於是，反相器電路29是被切斷負極電源，所以無法輸出低位準。NMOS電晶體30雖未圖示但是取控制電路32之中的電晶體及電流反射鏡的構成，經常流動定電流。此定電流是流動可開啟PMOS電晶體40的程度的電流，所以可將反相器電路38的輸出成為低位準。由於反相器電路38的輸出為低位準，因此PMOS電晶體40會開啟，過放電檢測電路34的輸出是形成高位準，成為過放電檢測狀態。
在此，最低動作電壓監視電路51是監視最低動作電壓為最高的基準電壓電路37的輸出。因此，當2次電池1降低時，可確實地檢測電池狀態監視電路的最低動作電壓。
另外，本實施形態的電池狀態監視電路是基準電壓電路37的最低動作電壓為最高，因此像如此的構成那樣，其他的要素只要是最低動作電壓比基準電壓電路37更高的要素，最低動作電壓監視電路51亦可監視該要素的輸出。
像以上說明那樣，若根據本實施形態的電池裝置，則即使二次電池1成為0V附近的電壓，還是可過放電檢測，可使充電許可的訊號從充電開關驅動電路7輸出，可將二次電池1安定地充電。
1．．．二次電池
2．．．充放電控制電路
3．．．開關電路
4、5．．．外部端子
7．．．充電開關驅動電路
8‧‧‧充電器
9‧‧‧負荷
10‧‧‧放電控制開關
11‧‧‧充電控制開關
12‧‧‧放電控制輸出端子
13‧‧‧充電控制輸出端子
14‧‧‧過電流檢測端子
15‧‧‧位準移位器電路
31、51‧‧‧最低動作電壓監視電路
32‧‧‧控制電路
33‧‧‧過充電檢測電路
34‧‧‧過放電檢測電路
35‧‧‧0V充電控制電路
36‧‧‧充電控制端子輸出電路
37‧‧‧基準電壓電路
110、111、112‧‧‧控制輸入端子
圖1是具備第一實施形態的電池狀態監視電路的電池裝置的電路圖。
圖2是具備第二實施形態的電池狀態監視電路的電池裝置的電路圖。
圖3是具備以往的電池狀態監視電路的電池裝置的電路圖。
1．．．二次電池
3．．．開關電路
4、5．．．外部端子
7．．．充電開關驅動電路
8．．．充電器
9．．．負荷
10．．．放電控制開關
11．．．充電控制開關
12．．．放電控制輸出端子
13．．．充電控制輸出端子
14．．．過電流檢測端子
15．．．位準移位器電路
27．．．NMOS電晶體
28．．．PMOS電晶體
29．．．反相器電路
30．．．NMOS電晶體
31．．．最低動作電壓監視電路
32．．．控制電路
33．．．過充電檢測電路
34．．．過放電檢測電路
35．．．0V充電控制電路
36．．．充電控制端子輸出電路
37．．．基準電壓電路
101、102、103、104．．．輸出
110、111、112．．．控制輸入端子

Claims (5)

  1. 一種電池狀態監視電路，係為控制二次電池的充放電，其特徵為具備：基準電壓電路；過放電檢測電路，其係比較前述二次電池與前述基準電壓電路的電壓，檢測前述二次電池的過放電；控制電路，其係輸入前述過放電檢測電路的輸出；及最低動作電壓監視電路，其係以最低動作電壓為最高的電路的最低動作電壓作為基準，檢測前述電池狀態監視電路的最低動作電壓，又，前述最低動作電壓監視電路係具備：第一電晶體，其係檢測前述二次電池的電壓為前述電池狀態監視電路的最低動作電壓以下；及第二電晶體，其係汲極被連接至前述過放電檢測電路的輸出端子，依據前述第一電晶體的檢測結果來控制閘極，藉此當前述二次電池的電壓為前述電池狀態監視電路的最低動作電壓以下時，將前述過放電檢測電路的輸出成為過放電檢測狀態，當前述二次電池的電壓為前述電池狀態監視電路的最低動作電壓以下時，確實地停止前述二次電池的放電。
  2. 如申請專利範圍第1項之電池狀態監視電路，其中，前述最低動作電壓監視電路係具備：提昇(pull-up)或下拉(pull-down)前述第二電晶體的閘極之第三電晶體。
  3. 如申請專利範圍第1項之電池狀態監視電路，其中 ，前述第一電晶體係前述基準電壓電路的輸出被連接至閘極。
  4. 如申請專利範圍第2項之電池狀態監視電路，其中，前述第一電晶體係前述基準電壓電路的輸出被連接至閘極。
  5. 一種電池裝置，其特徵係具備：可充放電的二次電池；及充放電控制開關，其係設於前述二次電池的充放電路徑；及如申請專利範圍第1~4項的其中任一項所記載的電池狀態監視電路，其係監視前述二次電池的電壓，藉由開閉前述充放電控制開關來控制前述二次電池的充放電。
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