TWI700876B - 充放電控制電路以及電池裝置 - Google Patents

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TWI700876B
TWI700876B TW106134069A TW106134069A TWI700876B TW I700876 B TWI700876 B TW I700876B TW 106134069 A TW106134069 A TW 106134069A TW 106134069 A TW106134069 A TW 106134069A TW I700876 B TWI700876 B TW I700876B
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桜井敦司
小野貴士
安田和秀
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日商艾普凌科有限公司
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Abstract

為了形成即便在並聯連接的二次電池中的一者中發生了異常的情況下，亦能夠控制充放電電流的充放電控制電路，充放電控制電路具備：第1電源端子與第2電源端子，分別連接著並聯連接的第1二次電池與第2二次電池的第1電極；第3電源端子，連接著第1二次電池以及第2二次電池的第2電極；連接電路，將第1電源端子與第2電源端子連接而輸出連接後的電位；以及控制部，將從連接電路輸出的電位與從第3電源端子供給的電位的電位差作為電源電壓而進行動作，控制第1二次電池以及第2二次電池的充放電。

Description

充放電控制電路以及電池裝置
本發明是有關於一種充放電控制電路以及電池裝置。
先前，具備具有控制部(控制電路)的充放電控制電路(電池狀態監視電路)、及多個二次電池(電池)的電池裝置已為人所知(例如參照專利文獻1)。專利文獻1記載的電池裝置中，串聯連接的多個二次電池的充放電電流的控制藉由充放電控制電路的控制部而進行。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-159811號公報
專利文獻1記載的電池裝置中，多個二次電池串聯連接，亦考慮取而代之而多個二次電池並聯連接的情況。
專利文獻1記載的電池裝置中，充放電控制電路的控制部藉由二次電池的充放電電流而動作。然而，專利文獻1記載的電池裝置中，因多個二次電池串聯連接，故在多個二次電池中的一個二次電池中發生了脫落、內部斷路(open)等異常的情況下，存在充放電控制電路的控制部無法控制充放電的情況。
專利文獻1記載的電池裝置中，在一個二次電池中發生了異常的情況下，其他二次電池與外部端子(輸出端子)之間的連接被阻斷。因此，即便充放電控制電路的控制部無法控制充放電，亦不會發生特別之問題。
然而，在多個二次電池並聯連接的情況下，在一個二次電池中發生了異常的情況下，其他二次電池與外部端子(輸出端子)之間的連接並未被阻斷。因此，在多個二次電池並聯連接的情況下，若在一個二次電池中發生了異常的情況下充放電控制電路的控制部無法控制充放電，則有電池裝置變為不穩定之狀態之虞。
本發明之目的在於提供如下的充放電控制電路以及電池裝置，即，即便在並聯連接的多個二次電池中的一個二次電池中發生了異常的情況下控制部亦可進行充放電電流的控制。
本發明的充放電控制電路的特徵在於包括：第1電源端子，連接著第1二次電池的第1電極；第2電源端子，連接著與第1二次電池並聯連接的第2二次電池的第1電極；第3電源端子，連接著第1二次電池以及第2二次電池的第2電極；連接電路，將第1電源端子與第2電源端子連接而輸出連接後的電位；以及控制部，將從連接電路輸出的電位與從第3電源端子供給的電位的電位差作為電源電壓而進行動作，控制第1二次電池以及第2二次電池的充放電。
本發明的電池裝置的特徵在於包括：充放電控制電路；第1二次電池；第2二次電池；第1外部端子；第2外部端子；第1充放電控制開關，藉由控制部控制，控制對第1二次電池的充放電電流；以及第2充放電控制開關，藉由控制部控制，控制對第2二次電池的充放電電流。
根據本發明的充放電控制電路，因在控制部與電源端子之間具備連接電路，故即便在並聯連接的多個二次電池中的一個二次電池中發生了異常的情況下，控制部亦可進行充放電電流的控制。
1:電池裝置
10:充放電控制電路
11:電壓檢測部
12:控制部
13:驅動器
14:連接電路
111:第1電壓檢測部
112:第2電壓檢測部
141:第1電阻
141a、142a:第1端子
141b、142b:第2端子
142:第2電阻
143:第1二極體
143a、144a、145b、146b:陰極端子
143b、144b、145a、146a:陽極端子
144:第2二極體
145:第1定電流二極體
146:第2定電流二極體
B:二次電池
B1:第1二次電池
B2:第2二次電池
B11、B21:第1電極
B12、B22:第2電極
CO:充電控制端子
DO:放電控制端子
EB:外部端子
EB+:第1外部端子
EB-:第2外部端子
R:電阻
SC1:充電控制開關
SC2:充電控制開關
SD1:放電控制開關
SD2:放電控制開關
VSS1:第1電源端子
VSS2:第2電源端子
VDD:第3電源端子
VM:過電流檢測端子
圖1是表示應用了第1實施形態的充放電控制電路的電池裝置的功能構成的圖。
圖2是表示應用了第2實施形態的充放電控制電路的電池裝置的功能構成的圖。
圖3是表示應用了第3實施形態的充放電控制電路的電池裝置的功能構成的圖。
[第1實施形態]
以下，參照圖對充放電控制電路10的第1實施形態進行說明。
圖1是表示應用了第1實施形態的充放電控制電路10的電池 裝置1的功能構成的圖。
電池裝置1具備充放電控制電路10、第1二次電池B1、第2二次電池B2、第1外部端子EB+、第2外部端子EB-、放電控制開關SD1、充電控制開關SC1、放電控制開關SD2、充電控制開關SC2、以及電阻R。
第1二次電池B1、第2二次電池B2構成二次電池B。第1二次電池B1具備第1電極B11與第2電極B12。第2二次電池B2具備第1電極B21與第2電極B22。
第1外部端子EB+與第2外部端子EB-構成外部端子EB。
放電控制開關SD1與充電控制開關SC1構成第1充放電控制開關。放電控制開關SD2與充電控制開關SC2構成第2充放電控制開關。
電池裝置1將充電到二次電池B的電力經由外部端子EB供給到外部，將經由外部端子EB從外部供給的電力充電到二次電池B。電池裝置1具備視需要並聯的數個二次電池B。
充放電控制電路10具備第1電源端子VSS1、第2電源端子VSS2、第3電源端子VDD、放電控制端子DO、充電控制端子CO、過電流檢測端子VM、第1電壓檢測部111、第2電壓檢測部112、連接電路14、控制部12、以及驅動器13。
第1電壓檢測部111與第2電壓檢測部112構成電壓檢測部11。連接電路14具備第1電阻141與第2電阻142。第1電阻141具備第1端子141a與第2端子141b。第2電阻142具備第 1端子142a與第2端子142b。
第1外部端子EB+連接於第1二次電池B1的第2電極B12、第2二次電池B2的第2電極B22、充放電控制電路10的第3電源端子VDD。第1二次電池B1的第1電極B11連接於充放電控制電路10的第1電源端子VSS1、放電控制開關SD1的一端子。第2二次電池B2的第1電極B21連接於充放電控制電路10的第2電源端子VSS2、放電控制開關SD2的一端子。放電控制開關SD1的另一端子連接於充電控制開關SC1的一端子，且由放電控制端子DO的信號控制。放電控制開關SD2的另一端子連接於充電控制開關SC2的一端子，且由放電控制端子DO的信號控制。充電控制開關SC1的另一端子連接於第2外部端子EB-，且由充電控制端子CO的信號控制。充電控制開關SC2的另一端子連接於第2外部端子EB-，且由充電控制端子CO的信號控制。過電流檢測端子VM經由電阻R連接於第2外部端子EB-。
第1電壓檢測部111連接於第1電源端子VSS1、第3電源端子VDD、過電流檢測端子VM、以及控制部12。第2電壓檢測部112連接於第2電源端子VSS2、第3電源端子VDD、過電流檢測端子VM、以及控制部12。連接電路14的第1電阻141的第1端子141a連接於第1電源端子VSS1，第2端子141b連接於控制部12。連接電路14的第2電阻142的第1端子142a連接於第2電源端子VSS2，第2端子142b連接於控制部12。控制部12連接於驅動器13。驅動器13連接於放電控制端子DO及充電控制 端子CO。
第1電壓檢測部111基於第1電源端子VSS1的電位與第3電源端子VDD的電位對第1二次電池B1的電壓進行檢測。而且，第1電壓檢測部111在圖1所示的示例中，基於第1電源端子VSS1與過電流檢測端子VM之間的電壓對流經第1充放電控制開關的過電流進行檢測。
第2電壓檢測部112基於第2電源端子VSS2的電位與第3電源端子VDD的電位對第2二次電池B2的電壓進行檢測。而且，第2電壓檢測部112在圖1所示的示例中，基於第2電源端子VSS2與過電流檢測端子VM之間的電壓對流經第2充放電控制開關的過電流進行檢測。
連接電路14經由第1電阻141以及第2電阻142而將第1電源端子VSS1與第2電源端子VSS2連接，並將連接後的電位輸出到控制部12。
控制部12基於第1電壓檢測部111的檢測結果以及第2電壓檢測部112的檢測結果，輸出控制第1二次電池B1以及第2二次電池B2的充放電電流的信號。而且，控制部12將從連接電路14輸出的電位與從第3電源端子VDD供給的電位的電位差作為電源電壓而進行動作。
驅動器13基於控制部12輸出的信號，從充電控制端子CO輸出控制充電控制開關SC1以及充電控制開關SC2的信號，從放電控制端子DO輸出控制放電控制開關SD1以及放電控制開 關SD2的信號。
充電控制開關SC1控制對第1二次電池B1的充電電流。充電控制開關SC2控制對第2二次電池B2的充電電流。放電控制開關SD1控制第1二次電池B1的放電電流。放電控制開關SD2控制第2二次電池B2的放電電流。
以下的說明中，將該些開關統稱而記載為「控制開關」。而且，將充電控制開關SC1以及充電控制開關SC2統稱亦記載為「充電控制開關」，將放電控制開關SD1以及放電控制開關SD2統稱亦記載為「放電控制開關」。
該些控制開關均例如為場效電晶體(Field-Effect Transistor，FET)開關，基於充放電控制電路10的控制進行導通或斷開動作。
控制部12基於電壓檢測部11的檢測結果，經由驅動器13對控制開關進行控制，藉此控制二次電池B的充放電。
以下，對控制部12進行的控制的一例進行說明。
在電壓檢測部11的檢測結果表示「通常狀態」的情況下，控制部12將控制開關的各個控制為導通狀態。
在第1電壓檢測部111的檢測結果表示「過充電」的情況下，即，第1二次電池B1為過充電狀態的情況下，控制部12將充電控制開關控制為斷開狀態。藉此，二次電池B的充電電流被阻斷而充電停止。
在第1電壓檢測部111的檢測結果表示「過放電」的情況下，即，第1二次電池B1為過放電狀態的情況下，控制部12 將放電控制開關控制為斷開狀態。藉此，二次電池B的放電電流被阻斷而放電停止。
在第2電壓檢測部112的檢測結果表示「過充電」的情況下，即，第2二次電池B2為過充電狀態的情況下，控制部12將充電控制開關控制為斷開狀態。藉此，二次電池B的充電電流被阻斷而充電停止。
在第2電壓檢測部112的檢測結果表示「過放電」的情況下，即，第2二次電池B2為過放電狀態的情況下，控制部12將放電控制開關控制為斷開狀態。藉此，二次電池B的放電電流被阻斷而放電停止。
此處，對電池裝置1中產生故障而無法對第1電源端子VSS1或第2電源端子VSS2供給電位的情況進行說明。
作為一例，對連接於第2二次電池B2的第1電極B21的導線斷線而無法對第2電源端子VSS2供給電位的情況進行說明。
充放電控制電路10未對第2電源端子VSS2供給第2二次電池B2的第1電極B21的電位。因此，連接電路14輸出第1電源端子VSS1的電位。因而，控制部12將第3電源端子VDD的電位與第1電源端子VSS1的電位的電位差作為電源電壓而進行動作。
即，充放電控制電路10因具備連接電路14，即便成為未從第1電源端子VSS1以及第2電源端子VSS2中的任一者供給有電位的狀況，亦可使控制部12動作。
而且，在第2二次電池B2中發生了脫落或內部斷路等異常的情況下，藉由第1二次電池B1對控制部12供給電源電壓，因而控制部12可進行動作。
同樣地，在第1二次電池B1的導線斷線或第1二次電池B1中發生了脫落或內部斷路等異常的情況下，藉由第2二次電池B2對控制部12供給電源電壓，因而控制部12可進行動作。
如以上說明般，對於第1實施形態的電池裝置1而言，即便並聯連接的多個二次電池中任一個的二次電池的輸出配線斷線，亦能夠對其他二次電池進行充放電以及監視。
而且，例如，在第1二次電池B1的內部短路的情況下，大電流經由第1二次電池B1與控制開關或連接電路14而流向第2二次電池B2。
此時，連接電路14的電阻值大於控制開關的導通電阻值，而且，增大至可充分限制經過連接電路14的電流的程度。據此，電流的大部分經過控制開關。進而，在充放電控制電路10對過電流進行檢測而斷開充電開關後，流經連接電路14的電流亦被充分限制，因而充放電控制電路10不會受到損傷。
同樣地，即便在第2二次電池B2的內部短路的情況下，充放電控制電路10亦不會受到損傷。
而且，例如，即便在過放電狀態下放電控制開關斷開的狀態下，第1二次電池B1與第2二次電池B2亦經由第1電阻141以及第2電阻142而連接，因而亦具有可取得第1二次電池B1與 第2二次電池B2的電壓的平衡的效果。
[第2實施形態]
以下，對第2實施形態的充放電控制電路10進行說明。第2實施形態的充放電控制電路10除後述方面外，與所述第1實施形態的充放電控制電路10同樣地構成。因此，省略對與第1實施形態的充放電控制電路10相同的構成的說明。
圖2是表示應用了第2實施形態的充放電控制電路10的電池裝置1的功能構成的圖。
連接電路14具備第1二極體143與第2二極體144。第1二極體143具備陰極端子143a與陽極端子143b。第2二極體144具備陰極端子144a與陽極端子144b。第1二極體143的陰極端子143a連接於第1電源端子VSS1，陽極端子143b連接於控制部12。第2二極體144的陰極端子144a連接於第2電源端子VSS2，陽極端子144b連接於控制部12。
如所述般構成連接電路14的第2實施形態的電池裝置1與第1實施形態同樣地，即便並聯連接的多個二次電池中的任一個二次電池的輸出配線斷線，亦能夠對其他二次電池進行充放電以及監視。
進而，在第1二次電池B1或第2二次電池B2的內部短路的情況下，不會有從二次電池B經過了連接電路14的電流流動，因而充放電控制電路10不會受到損傷。
[第3實施形態]
以下，對第3實施形態的充放電控制電路10進行說明。第3實施形態的充放電控制電路10除後述方面外，與所述第1實施形態的充放電控制電路10同樣地構成。因此，省略對與第1實施形態的充放電控制電路10相同的構成的說明。
圖3是表示應用了第3實施形態的充放電控制電路10的電池裝置1的功能構成的圖。
連接電路14具備第1定電流二極體145與第2定電流二極體146。第1定電流二極體145具備陽極端子145a與陰極端子145b。第2定電流二極體146具備陽極端子146a與陰極端子146b。第1定電流二極體145的陽極端子145a連接於第1電源端子VSS1，陰極端子145b連接於控制部12。第2定電流二極體146的陽極端子146a連接於第2電源端子VSS2，陰極端子146b連接於控制部12。
如所述般構成連接電路14的第3實施形態的電池裝置1，與第1實施形態同樣地，即便並聯連接的多個二次電池中的任一個二次電池的輸出配線斷線，亦能夠對其他二次電池進行充放電以及監視。
而且，例如，在第1二次電池B1的內部短路的的情況下，流經連接電路14的電流被第1定電流二極體145的夾斷(pinch off)電壓所限制，因而若將該夾斷電壓設定為適當的值，則充放電控制電路10不會受到損傷。即便在第2二次電池B2的內部短路的情況下，充放電控制電路10亦同樣地不會受到損傷。
而且，與第1實施形態同樣地，例如即便在過放電狀態下放電控制開關已斷開的狀態下，第1二次電池B1與第2二次電池B2亦經由第1定電流二極體145以及第2定電流二極體146而連接，因而亦具有取得第1二次電池B1與第2二次電池B2的電壓的平衡的效果。
以上，對本發明的實施形態進行了說明，但不限於該些實施形態的構成，在不脫離發明的主旨的範圍內能夠進行各種省略、置換、變更。例如，以在二次電池的負極側具備充放電開關，使二次電池的正極側共用的電池裝置的形式進行了說明，但亦可為在二次電池的正極側具備充放電開關，使二次電池的負極側共用的電池裝置。而且，例如，構成為放電控制開關SD1與放電控制開關SD2被共同地控制，充電控制開關SC1與充電控制開關SC2被共同地控制，但亦可成為各自單獨控制的電路構成。
1‧‧‧電池裝置
10‧‧‧充放電控制電路
11‧‧‧電壓檢測部
12‧‧‧控制部
13‧‧‧驅動器
14‧‧‧連接電路
111‧‧‧第1電壓檢測部
112‧‧‧第2電壓檢測部
141‧‧‧第1電阻
141a、142a‧‧‧第1端子
141b、142b‧‧‧第2端子
142‧‧‧第2電阻
B‧‧‧二次電池
B1‧‧‧第1二次電池
B2‧‧‧第2二次電池
B11、B21‧‧‧第1電極
B12、B22‧‧‧第2電極
CO‧‧‧充電控制端子
DO‧‧‧放電控制端子
EB‧‧‧外部端子
EB+‧‧‧第1外部端子
EB-‧‧‧第2外部端子
R‧‧‧電阻
SC1‧‧‧充電控制開關
SC2‧‧‧充電控制開關
SD1‧‧‧放電控制開關
SD2‧‧‧放電控制開關
VSS1‧‧‧第1電源端子
VSS2‧‧‧第2電源端子
VDD‧‧‧第3電源端子
VM‧‧‧過電流檢測端子

Claims (5)

  1. 一種充放電控制電路，對彼此並聯連接於第1外部端子以及第2外部端子之間的第1二次電池以及第2二次電池的充放電進行控制，所述充放電控制電路包括： 第1電源端子，連接著所述第1二次電池的第1電極； 第2電源端子，連接著所述第2二次電池的第1電極； 第3電源端子，分別連接著所述第1二次電池的第2電極以及所述第2二次電池的第2電極； 第1電壓檢測部，基於所述第1電源端子的電位與所述第3電源端子的電位，來檢測所述第1二次電池的電壓； 第2電壓檢測部，基於所述第2電源端子的電位與所述第3電源端子的電位，來檢測所述第2二次電池的電壓； 連接電路，將所述第1電源端子與所述第2電源端子連接，而輸出連接後的電位；以及 控制部，將從所述連接電路輸出的電位與從所述第3電源端子供給的電位的電位差作為電源電壓而進行動作，基於所述第1電壓檢測部的檢測結果以及所述第2電壓檢測部的檢測結果，來控制所述第1二次電池以及所述第2二次電池的充放電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的充放電控制電路，其中 所述連接電路包括： 第1電阻，第1端子連接於所述第1電源端子，第2端子連接於所述控制部；以及 第2電阻，第1端子連接於所述第2電源端子，第2端子連接於所述控制部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的充放電控制電路，其中 所述連接電路包括： 第1二極體，陰極端子連接於所述第1電源端子，陽極端子連接於所述控制部；以及 第2二極體，陰極端子連接於所述第2電源端子，陽極端子連接於所述控制部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的充放電控制電路，其中 所述連接電路包括： 第1定電流二極體，陽極端子連接於所述第1電源端子，陰極端子連接於所述控制部；以及 第2定電流二極體，陽極端子連接於所述第2電源端子，陰極端子連接於所述控制部。
  5. 一種電池裝置，包括： 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的充放電控制電路； 所述第1二次電池； 所述第2二次電池； 所述第1外部端子； 所述第2外部端子； 第1充放電控制開關，藉由所述控制部控制，控制對所述第1二次電池的充放電電流；以及 第2充放電控制開關，藉由所述控制部控制，控制對所述第2二次電池的充放電電流。
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