TWI501502B - Battery status monitoring circuit and battery device - Google Patents

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TWI501502B
TWI501502B TW100115958A TW100115958A TWI501502B TW I501502 B TWI501502 B TW I501502B TW 100115958 A TW100115958 A TW 100115958A TW 100115958 A TW100115958 A TW 100115958A TW I501502 B TWI501502 B TW I501502B
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Hiroshi Saito
Kazuaki Sano
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Seiko Instr Inc
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Description

電池狀態監視電路及電池裝置
本發明係與用以控制複數二次電池之充放電的電池狀態監視電路及電池裝置相關。
第4圖係傳統之電池裝置的電路圖。傳統之電池裝置，係將作為2次電池之2個電池301及302直列地插入電池狀態監視電路之電源端子+VB及-VB之間。此外，2個電池之連結點係連結於電池狀態監視電路之VI端子。電池301之電壓，係為電壓分割電路304所分割，並以電壓檢測電路305檢測該分割電壓。電壓檢測電路305之輸出，係被輸入至控制電路308。控制電路308，於各電池處於過充電狀態或過放電狀態時，輸出用以使2次電池與電源之外部端子之間的開關(未圖示)成為OFF之信號Vs。所以，控制電路308係只由邏輯電路所構成。此外，對於電池302，也同樣是以電壓分割電路306及電壓檢測電路307來檢測過充電狀態及過放電狀態之構成。其檢測結果，則同樣以數位信號輸入至控制電路308。所以，控制電路308，電池301及302之任一個電池處於過充電狀態或過放電狀態的話，可切斷電池及外部電源，而阻止過充電及過放電之進行。因為2個電池之充電特性及放電特性並不相同，故必須分別檢測控制過放電‧過充電(例如，參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開平8-308115號公報
然而，傳統之技術，只有在二次電池301處於過充電狀態或過放電狀態時，二次電池301之電力才為電壓檢測電路305所消耗，而有二次電池間之電壓失衡的課題。在失衡狀態下進行充電的話，即使另一電池之充電仍然不足，在電壓最高之二次電池處於過充電狀態時，也會停止充電。而且，放電時，即使在另一電池仍處於高電壓之狀態下，在電壓最低之二次電池處於過放電之狀態時，也會停止放電，而有電池裝置之壽命縮短的課題。
為了解決如上所述之課題，本發明提供一種電池狀態監視電路及電池裝置，在1個二次電池處於過充電狀態或過放電狀態時，即使電壓檢測電路動作，也不會只消耗1個二次電池之電力。
為了解決傳統之課題，本發明之電池狀態監視電路及電池裝置，係如以下所示之構成。
本發明之電池狀態監視電路，係用以檢測及控制複數二次電池之狀態的電池狀態監視電路，其特徵為，具備：分別配設於複數之二次電池，用以檢測二次電池之電壓的複數電壓檢測電路；及分別配設於複數電壓檢測電路，使電壓檢測電路之動作電流流過接地端子之電流旁通電路。
此外，本發明係具備該電池狀態監視電路之電池裝置。
依據本發明之電池裝置，藉由對二次電池進行過充電及過放電之檢測，可以不會只消耗1個二次電池之電力，而防止二次電池間之電壓的失衡，進而防止電池裝置之壽命縮短。
第3圖係具備本發明之電池狀態監視電路之電池裝置的電路圖。
電池裝置，其係具備電池狀態監視電路1、直列連結之n個二次電池101~101n、以及由電池狀態監視電路1所控制之開關2。
以下，參照圖式，針對本實施方式之電池裝置進行說明。
[第一實施方式]
第1圖係第一實施方式之電池狀態監視電路的電路圖。
第一實施方式之電池狀態監視電路，其係具備著對應於直列連結之n個二次電池101~101n而個別配設之n個電壓檢測部121~121n。
電壓檢測部121，其係具備：由定電流電路104及NMOS電晶體107所構成之電壓檢測電路；及由NMOS電晶體108、109、110、PMOS電晶體105、106所構成之電流旁通電路。
其他電壓檢測部121a~121n，係由與電壓檢測部121相同之構成要素所構成。
其他電壓檢測部121之連結，電阻102之其中一方係連結於二次電池101之正極端子(以下，稱為VDD端子)，另一方則連結於NMOS電晶體107及108之閘極。電阻103之其中一方係連結於二次電池101之負極端子，另一方則連結於NMOS電晶體107及108之閘極。NMOS電晶體107，汲極係連結於輸出端子120，源極則連結於二次電池101之負極端子。定電流電路104之其中一方係連結VDD端子，另一方則連結於輸出端子120。NMOS電晶體108，汲極係連結於PMOS電晶體105之閘極及汲極，源極則係連結於二次電池101之負極端子。PMOS電晶體105，源極係連結於VDD端子。PMOS電晶體106，閘極係連結於PMOS電晶體105之閘極，汲極係連結於NMOS電晶體110之汲極及閘極，源極則係連結於VDD端子。NMOS電晶體110，源極係連結於二次電池101n之負極端子(以下，稱為接地端子)。NMOS電晶體109，閘極係連結於NMOS電晶體110之閘極，汲極係連結於二次電池101之負極端子，源極則係連結於接地端子。
電壓檢測部121a之連結與電壓檢測部121不同之處，係將電阻102a之一方之連結變更至二次電池101a之正極端子，且將二次電池101之負極端子變更成二次電池101a之負極端子。此外，電壓檢測部121n之連結與電壓檢測部121不同之處，係將電阻102n之一方之連結變更 至二次電池101n之正極端子，且將二次電池101之負極端子變更成二次電池101n之負極端子。
其次，針對第一實施方式之電池裝置的動作進行說明。
二次電池101之電壓若上昇而成為過充電狀態的話，在構成過充電檢測電路之電阻102、103及定電流電路104、NMOS電晶體107，由電阻102及電阻103進行分壓之NMOS電晶體107的閘極電壓上昇。而且，NMOS電晶體107導通而使輸出端子120之信號從H反轉成L。雖然並未圖示，然而，該信號被輸入控制電路，而由控制電路輸出用以斷開二次電池與外部端子間之開關的信號。以此方式來實施過充電保護。NMOS電晶體108之閘極，因為係連結於電阻102及103之連結點，故與NMOS電晶體107同時導通。如此一來，電流從構成電流鏡電路之PMOS電晶體105流向106，同樣的，電流從構成電流鏡電路之NMOS電晶體110流向109。藉此，形成流過NMOS電晶體107之電流路徑，而從NMOS電晶體107藉由NMOS電晶體109流向接地端子。藉由該電流路徑，流過NMOS電晶體107之電流不流過二次電池101之負極端子，而不會有只消耗二次電池101之電力的情形。而且，呈現消耗直列連結之全部二次電池之電力的情形。
二次電池101a之電壓上昇而處於過充電狀態時，亦相同。NMOS電晶體107a導通而對輸出端子輸出L之信號，NMOS電晶體108a導通而電流流過。該電流，從構 成電流鏡電路之PMOS電晶體105a流向106a，同樣的，電流從構成電流鏡電路之NMOS電晶體110a流向109a。藉此，形成流過NMOS電晶體107a之電流路徑，而從NMOS電晶體107a藉由NMOS電晶體109a流向接地端子。藉由該電流路徑，流過NMOS電晶體107a之電流不流過二次電池101a之負極端子，而不會有只消耗二次電池101a之電力的情形。而且，呈現消耗直列連結之全部二次電池之電力的情形。此外，在連結於全部二次電池101~101n之電壓檢測部121~121n，執行相同之動作。
如以上之說明所示，即使檢測到1個二次電池處於過充電狀態，因為不會只消耗一個二次電池的電力，而是消耗直列連結之全部二次電池的電力，故可在二次電池間之電壓不失衡之情形下執行動作。而且，可以在不會縮短電池裝置之壽命的情形下執行動作。
[第二實施方式]
第2圖係第二實施方式之電池狀態監視電路的電路圖。
與第1圖不同之處，係將NMOS電晶體107、108、107a、108a、107n、108n變更成PMOS電晶體207、208、207a、208a、207n、208n，並追加了NMOS電晶體209、210、209a、210a、209n、210n。
電壓檢測部221之連結，PMOS電晶體207，閘極係連結於電阻102及103之連結點及PMOS電晶體208之閘 極，汲極係連結於輸出端子120，源極則係連結於VDD端子。PMOS電晶體208，汲極係連結於NMOS電晶體209之汲極及閘極，源極係連結於VDD端子。定電流電路204，其中一方係連結於輸出端子120，另一方則連結於二次電池101之負極端子。NMOS電晶體209，源極係連結於二次電池101之負極端子。NMOS電晶體210，閘極係連結於NMOS電晶體209之閘極，源極係連結於二次電池101之負極端子，汲極則係連結於PMOS電晶體105之閘極及汲極。其他之連結，則與第1圖相同。
電壓檢測部221a之連結，與電壓檢測部221不同之處，係將二次電池101之正極端子變更成二次電池101a之正極端子，且將二次電池101之負極端子變更成二次電池101a之負極端子。此外，電壓檢測部221n之連結與電壓檢測部221不同之處，係將二次電池101之正極端子變更成二次電池101n之正極端子，且將二次電池101之負極端子變更成二次電池101n之負極端子。
其次，針對第二實施方式之電池裝置的動作進行說明。
二次電池101之電壓若下降而處於過放電狀態的話，在構成過放電檢測電路之電阻102、103及定電流電路104、PMOS電晶體207，由電阻102及電阻103進行分壓之PMOS電晶體207的閘極電壓下降。而且，PMOS電晶體207導通而使輸出端子120之信號從L反轉成H。雖然未圖示，然而，該信號被輸入控制電路，而由控制電路輸出 用以斷開二次電池與外部端子間之開關的信號。以此方式來實施過放電保護。PMOS電晶體208之閘極，因為係連結於電阻102及103之連結點，故與PMOS電晶體207同時導通。如此一來，電流從構成電流鏡電路之NMOS電晶體209流向210，同樣的，電流從構成電流鏡電路之PMOS電晶體105流向106。而且，電流從構成電流鏡電路之NMOS電晶體110流向109。藉此，形成流過PMOS電晶體207之電流路徑，而從PMOS電晶體207藉由NMOS電晶體109流向接地端子。藉由該電流路徑，流過PMOS電晶體207之電流不流過二次電池101之負極端子，而不會有只消耗二次電池101之電力的情形。而且，呈現消耗直列連結之全部二次電池之電力的情形。
二次電池101a之電壓下降而處於過放電狀態時，亦相同。PMOS電晶體207a導通而對輸出端子輸出H之信號，PMOS電晶體208a導通而電流流過。該電流，從構成電流鏡電路之NMOS電晶體209a流向210a，同樣的，電流從構成電流鏡電路之PMOS電晶體105a流向106a。而且，電流從構成電流鏡電路之NMOS電晶體110a流向109a。藉此，形成流過PMOS電晶體207a之電流路徑，而從PMOS電晶體207a藉由NMOS電晶體109a流向接地端子。藉由該電流路徑，流過PMOS電晶體207a之電流不流過二次電池101a之負極端子，而不會有只消耗二次電池101a之電力的情形。而且，呈現消耗直列連結之全部二次電池之電力的情形。此外，在連結於全部二次電池101 ~101n之電壓檢測部221~221n，執行相同的動作。
如以上之說明所示，即使檢測到1個二次電池處於過放電狀態，因為不會只消耗一個二次電池的電力，而是消耗直列連結之全部二次電池的電力，故可在二次電池間之電壓不失衡之情形下執行動作。而且，可以在不會縮短電池裝置之壽命的情形下執行動作。
101、101a、101n、301、302‧‧‧二次電池
104、104a、104n、204、204a、204n‧‧‧定電流電路
120、120a、120n‧‧‧輸出端子
303‧‧‧定電流電路
304、306‧‧‧電壓分割電路
305、307‧‧‧電壓檢測電路
308‧‧‧控制電路
第1圖係第一實施方式之電池狀態監視電路的電路圖。
第2圖係第二實施方式之電池狀態監視電路的電路圖。
第3圖係具備本發明之電池狀態監視電路之電池裝置的電路圖。
第4圖係具備傳統電池狀態監視電路之電池裝置的電路圖。
101‧‧‧二次電池
101a‧‧‧二次電池
101n‧‧‧二次電池
102‧‧‧電阻
102a‧‧‧電阻
102n‧‧‧電阻
103‧‧‧電阻
103a‧‧‧電阻
103n‧‧‧電阻
104‧‧‧定電流電路
104a‧‧‧定電流電路
104n‧‧‧定電流電路
105‧‧‧PMOS電晶體
105a‧‧‧PMOS電晶體
105n‧‧‧PMOS電晶體
106‧‧‧PMOS電晶體
106a‧‧‧PMOS電晶體
106n‧‧‧PMOS電晶體
107‧‧‧NMOS電晶體
107a‧‧‧NMOS電晶體
107n‧‧‧NMOS電晶體
108‧‧‧NMOS電晶體
108a‧‧‧NMOS電晶體
108n‧‧‧NMOS電晶體
109‧‧‧NMOS電晶體
109a‧‧‧NMOS電晶體
109n‧‧‧NMOS電晶體
110‧‧‧NMOS電晶體
110a‧‧‧NMOS電晶體
110n‧‧‧NMOS電晶體
120‧‧‧輸出端子
120a‧‧‧輸出端子
120n‧‧‧輸出端子
121‧‧‧電壓檢測部
121a‧‧‧電壓檢測部
121n‧‧‧電壓檢測部

Claims (4)

  1. 一種電池狀態監視電路，係用以檢測及控制複數之二次電池之狀態的電池狀態監視電路，其特徵為具備：複數之電壓檢測電路，其係分別配設於前述複數之二次電池，用以檢測前述二次電池之電壓；及電流旁通電路，其係分別配設於前述複數之電壓檢測電路，用以使前述電壓檢測電路之動作電流流過接地端子，前述電流旁通電路，係具備：檢測電晶體，其係用以檢測前述電壓檢測電路之動作電流；及複數之電流鏡電路，其係依據前述檢測電晶體之電流，使前述電壓檢測電路之動作電流流過接地端子。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電池狀態監視電路，其中前述電壓檢測電路，係過充電檢測電路，該過充電檢測電路具備：分壓電路，其係連結於前述二次電池之兩端；定電流電路，其係連結於VDD端子；以及第一NMOS電晶體，其閘極係連結於前述分壓電路之輸出端子，其汲極係連結於前述定電流電路，其源極係連結於前述二次電池之負極，前述電流旁通電路，係具備：第二NMOS電晶體，其係前述檢測電晶體； 第一電流鏡電路，其係連結於前述第二NMOS電晶體之源極及VDD端子；以及第二電流鏡電路，其係連結於前述第一電流鏡電路及接地端子及前述二次電池之負極。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電池狀態監視電路，其中前述電壓檢測電路，係過放電檢測電路，該過放電檢測電路具備：分壓電路，其係連結於前述二次電池之兩端；定電流電路，其係連結於前述二次電池之負極；以及第一PMOS電晶體，其閘極連結於前述分壓電路之輸出端子，其汲極連結於前述定電流電路，其源極連結於VDD端子，前述電流旁通電路，係具備：第二PMOS電晶體，其係前述檢測電晶體；第一電流鏡電路，其係連結於前述第二PMOS電晶體之汲極及前述二次電池之負極；第二電流鏡電路，其係連結於前述第一電流鏡電路及VDD端子；以及第三電流鏡電路，其係連結於前述第二電流鏡電路及接地端子及前述二次電池之負極。
  4. 一種電池裝置，係具備：複數之二次電池；充放電控制開關，其係配設於前述二次電池之充放電 路徑；以及如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之電池狀態監視電路，其係藉由監視前述複數之二次電池的電壓並開關前述充放電控制開關，來控制前述複數之二次電池的充放電。
TW100115958A 2010-06-04 2011-05-06 Battery status monitoring circuit and battery device TWI501502B (zh)

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