TWI673932B - 電池裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種電池裝置，其在進入放電過電流檢測狀態之後，容易恢復為通常狀態，安全性高，使用方便。電池裝置的特徵在於包括：第一充放電控制裝置，包括第一充放電控制電晶體、及偵測二次電池的電壓並控制充放電的第一充放電控制電路；以及第二充放電控制裝置，包括經由第一充放電控制電晶體而與外部端子連接的第二充放電控制電晶體、及偵測二次電池的電壓並控制充放電的第二充放電控制電路，在第二充放電控制電路的過電流檢測端子與外部端子之間具備開關電路，開關電路藉由第二充放電控制電路的放電停止信號來導通。

Description

電池裝置
本發明是有關於一種電池裝置，其具備對二次電池的充放電進行控制的充放電控制裝置。
圖3表示習知的電池裝置的電路圖。
習知的電池裝置具備二次電池11、充放電控制裝置23、外部正極端子24以及外部負極端子25。充放電控制裝置23具備N通道放電控制場效電晶體(transistor)16、N通道充電控制場效電晶體17、充放電控制電路14、電阻12、電阻15以及電容13。充放電控制電路14具備正極電源端子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以及過電流檢測端子22。
充放電控制電路14藉由對正極電源端子18、負極電源端子19之間施加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，從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，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，從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，停止放電。將此稱作過放電檢測功能。
而且，充放電控制電路14藉由過電流檢測端子22的電壓來對流經電池裝置的電流進行監視。當過電流檢測端子22的電壓超過放電過電流檢測電壓時，從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，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，從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，停止充電。將此稱作充電過電流檢測功能。
當前，為了提供更為安全的電池裝置，常使用具備2個充放電控制裝置的電池裝置。電池裝置藉由設置2個充放電控制裝置，從而即使萬一在第一充放電控制裝置無法動作的情況下，第二充放電控制裝置亦可進行動作，因此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
然而，習知的具備2個充放電控制裝置的電池裝置中，在第二充放電控制裝置進行放電過電流檢測之後，第一充放電控制裝置會進行過放電檢測，N通道放電控制場效電晶體將斷開， 因此即使斷開成為放電過電流原因的負載，第二充放電控制裝置的過電流檢測端子的電壓亦不會引起變化，因此有存在無法恢復為通常狀態的情況的課題。
為了解決習知的課題，本發明的電池裝置採用了如下所述的結構。
一種電池裝置，其特徵在於包括：第一充放電控制裝置，具有第一充放電控制電晶體、及偵測二次電池的電壓並控制充放電的第一充放電控制電路；以及第二充放電控制裝置，具有經由第一充放電控制電晶體而與外部端子連接的第二充放電控制電晶體、及偵測二次電池的電壓並控制充放電的第二充放電控制電路，在第二充放電控制電路的過電流檢測端子與外部端子之間具備開關電路，開關電路藉由第二充放電控制電路的放電停止信號來導通。
根據本發明，當第二充放電控制電路進行放電過電流檢測時，使過電流檢測端子的電壓超過放電過電流解除電路的臨限值，以使外部負極端子與第二充放電控制電路的過電流檢測端子成為同電壓，藉此，在斷開成為放電過電流原因的負載時，將會低於放電過電流解除電路的臨限值，而可恢復為通常狀態，從而 可提供安全性高、使用方便的電池裝置。
11‧‧‧二次電池
12、15、32、35、49‧‧‧電阻
13、33‧‧‧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、38‧‧‧正極電源端子
19、39‧‧‧負極電源端子
20、40‧‧‧放電控制信號輸出端子
21、41‧‧‧充電控制信號輸出端子
22、42、50‧‧‧過電流檢測端子
23、43、63‧‧‧充放電控制裝置
24‧‧‧外部正極端子
25‧‧‧外部負極端子
26、46‧‧‧控制電路
27、47‧‧‧放電過電流檢測電路
28、48‧‧‧放電過電流解除電路
51、52‧‧‧P通道場效電晶體
53‧‧‧開關電路
54‧‧‧第二充放電控制電路
60‧‧‧節點
62‧‧‧外部電壓輸入端子
63‧‧‧第二充放電控制裝置
圖1是本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是習知的電池裝置的電路圖。
以下，參照圖式來說明本實施形態。
圖1是本實施形態的電池裝置的電路圖。
本實施形態的電池裝置具備二次電池11、第一充放電控制裝置23、第二充放電控制裝置43、外部正極端子24、外部負極端子25以及開關電路53。
第一充放電控制裝置23具備N通道放電控制場效電晶體16、N通道充電控制場效電晶體17、充放電控制電路14、電阻12及電阻15以及電容13。充放電控制電路14具備正極電源端子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以及過電流檢測端子22。開關電路53包含P通道場效電晶體51、P通道場效電晶體52。
充放電控制電路14具備控制電路26、放電過電流檢測電路27以及放電過電流解除電路28。
第二充放電控制裝置43具備N通道放電控制場效電晶體36、N通道充電控制場效電晶體37、充放電控制電路34、電阻32、電阻35以及電容33。充放電控制電路34具備正極電源端子38、負極電源端子39、放電控制信號輸出端子40、充電控制信號輸出端子41以及過電流檢測端子42。充放電控制電路34具備控制電路46、放電過電流檢測電路47以及放電過電流解除電路48。
二次電池11的正極連接於外部正極端子24與電阻12、電阻32，負極連接於電容33、負極電源端子39、N通道放電控制場效電晶體36的源極(source)及背閘極(back gate)。正極電源端子38連接於電阻32與電容33的連接點。N通道放電控制場效電晶體36的閘極連接於放電控制信號輸出端子40，N通道放電控制場效電晶體36的汲極(drain)連接於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的閘極連接於充電控制信號輸出端子41，N通道充電控制場效電晶體37的源極及背閘極連接於電容13、負極電源端子19與N通道放電控制場效電晶體16的源極及背閘極、以及電阻35的其中一個端子(稱作節點(node)60)。電阻35的另一個端子連接於過電流檢測端子42與P通道場效電晶體51的源極及背閘極。P通道場效電晶體51的閘極連接於放電控制信號輸出端子40與P通道場效電晶體52的閘極。P通道場效電晶體51的汲極與P通道場效電晶體52的汲極連接。P通道場效電晶體52的源極及背閘極連接於外部負極端子25、電阻15的其中一個端子、N通道充電控制場效電晶體 17的源極及背閘極。電阻15的另一個端子與過電流檢測端子22連接。正極電源端子18連接於電阻12與電容13的連接點。N通道放電控制場效電晶體16的閘極與放電控制信號輸出端子20連接，N通道放電控制場效電晶體16的汲極與N通道充電控制場效電晶體17的汲極連接。N通道充電控制場效電晶體17的閘極與充電控制信號輸出端子21連接。
接下來，對本實施形態的電池裝置的動作進行說明。
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，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與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被控制為導通。在此狀態下，若放電電流流經連接於外部正極端子24與外部負極端子25之間的負載，則在負極電源端子19與外部負極端子25之間產生電壓差。第一充放電控制裝置23藉由過電流檢測端子22來監視該電壓差，當超過在放電過電流檢測電路27中設定的放電過電流檢測電壓時，從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，以實施放電過電流保護。
控制電路26在放電過電流狀態下，使放電過電流檢測端子22與負極電源端子19短路(short)，當成為放電過電流原因的負載被斷開時，過電流檢測端子22的電壓將下降。放電過電流解除電路28將臨限值設定為比放電過電流檢測電壓高的值。當過電流檢測端子22的電壓不超過放電過電流解除電路28的臨限值 時，放電過電流狀態的解除是藉由低於放電過電流檢測電壓來進行。若過電流檢測端子22的電壓超過放電過電流解除電路28的臨限值，則放電過電流解除電路28進行動作，利用放電過電流解除電路28的臨限值來解除放電過電流狀態。因而，在負載被斷開的情況下進行控制，以使得容易恢復為通常狀態。
當放電過電流保護功能進行動作而N通道放電控制場效電晶體16斷開時，外部負極端子25及過電流檢測端子22的電壓因負載而成為接近外部正極端子24的值。此時，過電流檢測端子22的電壓超過放電過電流解除電路28的臨限值，因此在負載被斷開時，利用高電壓即放電過電流解除電路28的臨限值來解除放電過電流狀態，因此使用變得方便。
接下來，考慮第二充放電控制裝置43實施放電過電流保護的情況。第二充放電控制裝置43藉由過電流檢測端子42來監視負極電源端子39與節點60之間產生的電壓差，當超過在放電過電流檢測電路47中設定的放電過電流檢測電壓時，從放電控制信號輸出端子40輸出放電停止信號，使N通道放電控制場效電晶體36斷開，實施放電過電流保護。
當第二充放電控制電路34輸出放電停止信號時，開關電路53導通，使第二充放電控制電路34的過電流檢測端子42與外部負極端子25成為相同的電壓。藉此，當第二充放電控制裝置43的放電過電流保護起作用時，過電流檢測端子42可確實地超過放電過電流解除電路48的臨限值，在斷開成為放電過電流原因的 負載的情況下，可藉由設定為較高的放電過電流解除電路48的臨限值來解除放電過電流狀態，因此可提供一種容易恢復為通常狀態且使用方便的電池裝置。
另外，P通道場效電晶體51的源極及背閘極連接於第二充放電控制電路34的過電流檢測端子42，但亦可連接於節點60。而且，顯而易見的是，在僅進行電池的放電電流的控制的情況下，亦可利用本發明。
根據以上，本實施形態的電池裝置設置有開關電路，該開關電路在第二充放電控制裝置進行放電過電流檢測的情況下，將外部負極端子與第二充放電控制電路的過電流檢測端子設為同電壓，藉此，在斷開成為原因的負載時，可解除放電過電流狀態而恢復為通常狀態，從而可製成安全性高、使用方便的電池裝置。
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在於，對於第二充放電控制裝置的過電流檢測，對電流流經電阻而產生的電壓進行監視，在第二充放電控制裝置63中追加有電阻49，並追加有第二充放電控制電路54的過電流檢測端子50，且將過電流檢測端子42設為外部電壓輸入端子62。
電阻49的其中一個端子連接於二次電池11的負極端子與電容33與負極電源端子39的連接點，另一個端子連接於N通道放電控制場效電晶體36的源極及背閘極與過電流檢測端子50。過電流檢測端子50連接於控制電路46、放電過電流檢測電路 47，外部電壓輸入端子62連接於放電過電流解除電路48與控制電路46。除此以外，與圖1的電池裝置為同樣的連接。
接下來，對圖2的電池裝置的動作進行說明。
第一充放電控制裝置23的放電過電流保護的動作與圖1的電池裝置的動作同樣。
考慮第二充放電控制裝置63實施放電過電流保護的情況。第二充放電控制裝置63藉由過電流檢測端子50來監視在電阻49的兩端產生的電壓差，當超過在放電過電流檢測電路47中設定的放電過電流檢測電壓時，從放電控制信號輸出端子40輸出放電停止信號，使N通道放電控制場效電晶體36斷開，實施放電過電流保護。當第二充放電控制電路54輸出放電停止信號時，開關電路53導通，將第二充放電控制電路54的外部電壓輸入端子62與外部負極端子25設為同電壓。藉此，當第二充放電控制裝置63的放電過電流保護起作用時，外部電壓輸入端子62可確實地超過放電過電流解除電路48的臨限值，在斷開成為放電過電流原因的負載的情況下，可藉由設定為較高的放電過電流解除電路48的臨限值來解除放電過電流狀態，因此可提供一種容易恢復為通常狀態且使用方便的電池裝置。
另外，P通道場效電晶體51的源極及背閘極是連接於外部電壓輸入端子62，但也可連接於節點60。
將藉由因電流流經電阻而產生的電壓差來進行過電流檢測的充放電控制裝置僅設為第二充放電控制裝置，但第一充放電控制 裝置亦可設為藉由因電流流經電阻而產生的電壓差來進行過電流檢測的充放電控制裝置。
而且，顯而易見的是，在僅進行電池的放電電流的控制的情況下，亦可利用本發明。
根據以上，本實施形態的電池裝置設置有開關電路，該開關電路在第二充放電控制裝置進行放電過電流檢測的情況下，將外部負極端子與第二充放電控制電路的外部電壓輸入端子設為同電壓，藉此，在斷開成為原因的負載時，可解除放電過電流狀態而恢復為通常狀態，從而可製成安全性高、使用方便的電池裝置。

Claims (1)

  1. 一種電池裝置，其特徵在於包括：二次電池；第一充放電控制裝置，包括第一充放電控制電晶體、及偵測所述二次電池的電壓並控制充放電的第一充放電控制電路；以及第二充放電控制裝置，包括經由所述第一充放電控制電晶體而與外部端子連接的第二充放電控制電晶體、及偵測所述二次電池的電壓並控制充放電的第二充放電控制電路，其中所述電池裝置在所述第二充放電控制電路的過電流檢測端子與所述外部端子之間更包括開關電路，所述開關電路藉由所述第二充放電控制電路的放電停止信號來導通。
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