TW201217813A - Battery state monitoring circuit and battery device - Google Patents

Description

201217813 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於檢測二次電池之電壓或異常之電池狀態 監視電路及電池裝置，尤其關於在充放電控制電路內搭載 溫度感測器之電池狀態監視電路及電池裝置。 【先前技術】 第3圖表示搭載以往之溫度感測器之電池裝置的電路 圖。搭載以往之溫度感測器的電池裝置具備二次電池1 0 1 、電池狀態監視電路3 09、外部端子106和外部端子107。 電池狀態監視電路3 09具備過充電檢測電路301、過放電檢 測電路3 05、控制電路3 02、過熱檢測電路304、溫度感測 器3 07、過電流檢測電路3 03、放電FET306和充電FET308 〇 就以連接而言，二次電池101之正極側連接於過充電 檢測電路301和過放電檢測電路3 05和外部端子106，負極 側連接於放電FET306之源極。控制電路302連接過充電檢 測電路301之輸出和過放電檢測電路3 05之輸出和過電流檢 測電路之輸出和過熱檢測電路304之輸出。放電FET306係 閘極連接於控制電路302之輸出，汲極連接於充電FET308 之汲極。充電FET3 08係閘極連接於控制電路302之輸出， 源極連接於過電流檢測電路3 03之輸入和外部端子107» 當充電FET3 08充電時由於過電流產生異常過熱狀態時 ，過熱檢測電路304對控制電路302通知有異常狀態之情形 201217813 ，控制電路302使充電FET308之閘極成爲L位準而動作成切 斷充電電流。因此，可以保護充電控制用之充電FET3 08異 常過熱（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2007-124775號公報 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 電池裝置即使於二次電池電壓在0V之狀態充電時，也 必要保護溫度感測電路所產生之過熱。溫度感測電路之電 源當取自二次電池測時，由於電池電壓於0V時不動作，不 進行過熱保護，故取自外部端子間。但是，在以往之技術 中，有溫度感測電路之消耗電流成爲自動回復電路之負荷 ，藉由自動回復功能從過電流保護狀態回覆時則無法正常 動作之課題。爲了抑制電池之消耗，自動回復電路之輸出 電流爲微小，在過熱檢測電路消耗全部自動回復電路之輸 出電流，妨礙自動回復動作。 本發明係爲了解決上述課題而硏究出，提供自動回復 功能正常動作，可以進行低消耗電力化之電池狀態監視電 路及電池裝置。 〔用以解決課題之手段〕 爲了解決以往之課題，具備有本發明之電池狀態監視 -6- 201217813 電路之電池裝置設爲下述般之構成。 一種電池狀態監視電路，其具備檢測及控制二次電池 之狀態的充放電控制電路、自動回復電路及溫度檢測電路 ，具備：比較自動回復電路之輸出端子即過電流檢測端子 之電壓和二次電池之電壓，藉由其比較結果之輸出訊號控 制溫度感測電路之動作的比較器。 〔發明效果〕 若藉由本發明之電池裝置時，藉由停止溫度感測電路 之動作至過電流檢測端子之電壓大於二次電池之正極之電 壓，即是連接充電器爲止，則可以使自過電流保護狀態之 自動回復功能正常動作。比較器之電源雖然從自動回復電 路之輸出即是過電流檢測端子取得，但是因比較器之消耗 電流極微小，故不會妨礙自動回復之動作。 【實施方式】 針對用以實施本發明之型態參照圖面予以說明。 〔實施例1〕 第1圖爲具備第一實施型態之電池狀態監視電路的電 池裝置之電路圖。 本實施型態之電池裝置具備：二次電池1 〇 1、電池狀 態監視電路109、放電控制用PchFET102、充電控制用 PchFETl 03、連接負荷104或充電器105之外部端子106及 201217813 107和電阻108 »電池狀態監視電路109具備：自動回復電 路111、比較器112、溫度感測電路113、充放電控制電路 114、0V充電控制電路115、NMOS電晶體116和二極體117 〇 自動回復電路111、充放電控制電路114係使用二次電 池101當作電源。比較器112、溫度感測電路113、0V充電 控制電路M5係將正極電源連接於過電流檢測端子123，將 負極電源連接於二次電池101之負極。 自動回復電路111之輸出連接於過電流檢測端子123。 比較器1 1 2係非反轉輸入端子連接於過電流檢測端子1 23， 反轉輸入端子連接於二次電池101之正極，輸出連接於溫 度感測電路1 1 3。溫度感測電路1 1 3之輸出連接於充放電控 制電路1 1 4。充放電控制電路1 1 4係輸入連接於過電流檢測 端子123，一方之輸出連接於放電控制輸出端子121，另一 方之輸出連接於NMOS電晶體116之閘極。NMOS電晶體116 係源極連接於二次電池101之負極，汲極係連接於二極體 117之陰極。二極體117之陽極係連接於充電控制輸出端子 122。0V充電控制電路115係輸入連接於過電流檢測端子 123，也包含於充放電控制電路114。放電控制用 PchFET 102係閘極連接於放電控制輸出端子121，源極連接 於二次電池101之正極，汲極連接於充電控制用PchFET103 之汲極。充電控制用PchFET 103係閘極連接於充電控制輸 出端子122，源極連接於外部端子106。電阻108係一方連 接於充電控制輸出端子122，另一方連接於外部端子106。 -8- 201217813 過電流檢測端子123連接於外部端子1〇6，外部端子107連 接於二次電池101之負極。 比較器112係使非反轉輸入端子持有正的些許偏移， 當過電流檢測端子123之電壓較二次電池101之正極之電壓 僅高偏移電壓時，則輸出Η位準之訊號。溫度感測電路1 1 3 係當從比較器1 1 2輸入L位準之訊號時則停止動作，當輸入 Η位準之訊號時則開始動作。 接著，針對第一實施型態之電池裝置之動作予以說明 〇 當在外部端子106和107之間連接重負荷時，充放電控 制電路1 14檢測過電流，過電流保護功能動作而關閉放電

控制用PchFET102。過電流檢測端子1 23之電壓下降至0V 附近。自動回復電路111係備於重負荷消除時之自動回復 進行動作，並使電流流通於過電流檢測端子1 23。之後， 當重負荷消除時，過電流檢測端子123之電壓漸漸上升。 此時，因比較器112使非反轉輸入端子持有正的些許偏移 ’故輸出係輸出L位準之訊號並停止溫度感測電路1 1 3之電 路動作。然後，充放電控制電路1 1 4係檢測重負荷消除之 情形而使放電控制用PchFET 102導通。如此一來，過電流 檢測端子123之電壓成爲與二次電池1〇1之正極相同之電壓 〇 比較器112之非反轉輸入端子之正的偏移電壓係設定 成較放電控制用PchFET102之導通電阻和充電控制用 PchFET 103之導通電阻之和乘上充電器1〇5之充電電流之値 201217813 低的電壓。再者，電源雖然從自動回復電路111之輸出即 是外部端子106取得，但是因比較器112之消耗電流設計成 極微小，故不會妨礙自動回復之動作。 之後，當在外部端子106和107之間連接充電器105時 ，過電流檢測端子123之電壓上升，大於二次電池101之正 極之電壓。然後，於比較器112之輸出被輸入Η位準之訊號 ，溫度感測電路Π 3動作。如此一來，溫度感測電路1 1 3至 過電流檢測端子123之電壓大於二次電池101之正極之電壓 爲止不動作。因此，不會有問題地可以使自動回復功能動 作。 溫度感測電路Π3僅在過電流檢測端子123之電壓大於 二次電池101之正極之電壓之時動作。即是，僅在外部端 子106和107之間連接充電器105之時動作。因此，在不連 接充電器105之通常狀態下，溫度感測電路113不動作卻可 以進行低消耗電流化。 接著，說明二次電池101在0V附近放電之狀態下的充 電時之過熱保護之動作。當連接充電器1〇5時’ 0V充電控 制電路1 1 5動作，經充放電控制電路1 1 4之輸出而使NMOS 電晶體1 1 6之閘極之電壓成爲Η位準，並使成爲導通。如此 —來，從外部端子106經由電阻1〇8、充電控制輸出端子 122、二極體117、NMOS電晶體116而使電流流通於二次電 池101之負極。藉由該電流’於電阻丨〇8之兩端產生電壓下 降，充電控制用PchFET 103之源極-閘極間電壓變大。然後 ，充電控制用PchFET103導通。充電控制用PchFET103導 -10- 201217813 通之必要條件係在閘極-源極間電壓施加VTH以上之電壓》 二次電池101因爲0V，故藉由充電控制用PchFET103之導 通，源極之電壓雖然下降，但是閘極-源極間電壓在VTH以 上之電壓停止。此時之外部端子106和107間之電壓成爲幾 乎與二極體117之Vf電壓和充電控制用PchFET103之VTH之 和相等之電壓》該電壓因較二次電池1〇1之正極電壓高， 故比較器1 12輸出Η位準。然後，因使溫度感測電路1 13動 作要相當高之電壓，故開始電路動作，過熱保護功能運作 〔實施例2〕 第2圖爲具備第二實施型態之電池狀態監視電路的電 池裝置之電路圖。與第1圖不同的是將放電控制用 PchFET102變更成放電控制用NchFET201，將充電控制用 PchFET103變更成充電控制用NchFET202，將NMOS電晶體 116變更成PMOS電晶體211，將二極體117變更成二極體 2 1 2之點。 有關連接，自動回復電路111、充放電控制電路1 14係 使用二次電池1 0 1當作電源。比較器1 1 2、溫度感測電路 1 1 3、0V充電控制電路1 1 5係將負極電源連接於過電流檢測 端子123，將正極電源連接於二次電池101之正極。 PMOS電晶體2 1 1係閘極連接於充放電控制輸出端子 114之輸出，源極連接於二次電池101之正極，汲極連接於 二極體212之陽極。二極體212之陰極係連接於充電控制輸 -11 - 201217813 出端子122。放電控制用NchFET201係閘極連接於放電控 制輸出端子121，源極連接於二次電池101之負極，汲極連 接於充電控制用NchFET202之汲極。充電控制用 NchFET202係閘極連接於充電控制輸出端子122，源極連 接於外部端子107。電阻108係一方連接於充電控制輸出端 子122，另一方連接於外部端子107。過電流檢測端子123 連接於外部端子107，外部端子106連接於二次電池101之 正極。 接著，針對動作予以說明。當在外部端子106和107之 間連接重負荷時，充放電控制電路Π 4檢測過電流，過電 流保護功能動作而關閉放電控制用NchFET201。然後，過 電流檢測端子1 23之電壓成爲幾乎與外部端子1 06相同之電 壓。自動回復電路111係備於在重負荷消除時之自動回復 進行動作，並使來自過電流檢測端子123之電流流通於二 次電池101之負極。之後，當重負荷消除時，過電流檢測 端子123之電壓漸漸下降。此時，因比較器Π 2使非反轉輸 入端子持有正的些許偏移，故輸出係輸出L位準之訊號並 停止溫度感測電路1 1 3之電路動作。然後，充放電控制電 路1 14係檢測重負荷消除之情形而使放電控制用 NchFET201導通。如此一來，過電流檢測端子123之電壓 成爲與二次電池101之負極相同之電壓。 比較器112之非反轉輸入端子之正的偏移電壓係設定 成較放電控制用NchFET201之導通電阻和充電控制用 NchFET202之導通電阻之和乘上充電器1〇5之充電電流之 -12- 201217813 値低的電壓。再者，電源雖然從自動回復電路i11之輸出 即是外部端子1 06取得，但是因比較器1 1 2之消耗電流設計 成極微小，故不會妨礙自動回復之動作。 之後，當在外部端子106和107之間連接充電器105時 ，過電流檢測端子123之電壓下降，小於二次電池1〇1之負 極之電壓。然後，於比較器1 12之輸出被輸入Η位準之訊號 ，溫度感測電路1 1 3動作。如此一來，因溫度感測電路1 1 3 至過電流檢測端子123之電壓小於二次電池1〇1之負極之電 壓爲止不動作，故不會有問題地可以使自動回復功能動作 〇 溫度感測電路113僅在過電流檢測端子123之電壓小於 二次電池101之負極之電壓之時動作。即是’僅在外部端 子106和107之間連接充電器105之時動作。因此，在不連 接充電器1 05之通常狀態下，溫度感測電路1 1 3不動作卻可 以進行低消耗電流化。 接著，說明二次電池101在0V附近放電之狀態下的充 電時之過熱保護之動作。當連接充電器105時’ 0V充電控 制電路1 1 5動作，經充放電控制電路1 1 4之輸出而使PMOS 電晶體211之閘極之電壓成爲L位準，並使成爲導通。如此 —來，使電流從二次電池1〇1之正極，經由PMOS電晶體 211、二極體212、充電控制輸出端子122、電阻1〇8而流通 於外部端子107。藉由該電流，於電阻1〇8之兩端產生電壓 下降，充電控制用NchFET202之源極-閘極間電壓變大。然 後，充電控制用NchFET202導通。充電控制用NchFET202 -13- 201217813 導通之必要條件係在閘極-源極間電壓施加VTH以上之電壓 。二次電池101因係0V，故藉由充電控制用NchFET202之 導通，源極之電壓雖然上升，但是閘極-源極間電壓在VTH 以上之電壓停止。此時之外部端子106和107間之電壓成爲 幾乎與二極體212之Vf電壓和充電控制用NchFET202之VTH 之和相等之電壓。該電壓因較二次電池1〇1之負極電壓低 ，故比較器1 12輸出Η位準。然後，因使溫度感測電路1 13 動作要相當高之電壓，故開始電路動作，過熱保護功能則 運作》 【圖式簡單說明】 第1圖爲具備第一實施型態之電池狀態監視電路的電 池裝置之電路圖。 第2圖爲具備第二實施型態之電池狀態監視電路的電 池裝置之電路圖。 第3圖爲具備以往之電池狀態監視電路的電池裝置之 電路圖。 【主要元件符號說明】 1 0 1 :二次電池 104 :負荷 105 :充電器 109 :電池狀態監視電路 1 1 1 :自動回復電路 -14- 201217813 1 1 2 :比較器 1 1 3 :溫度感測電路 1 1 4 :充放電控制電路 115: 0V充電控制電路 121 :放電控制輸出端子 122 :充電控制輸出端子 123 :過電流檢測端子 -15-

Claims (1)

1. 201217813 七、申請專利範圍： 1. 一種電池狀態監視電路，具備：檢測及控制二次電 池之狀態的充放電控制電路；自動回復電路；和溫度感測 電路，該電池狀態監視電路之特徵爲： 具備比較上述自動回復電路之輸出端子之電壓和上述 二次電池之電壓，將其比較結果之訊號輸出至上述溫度感 測電路，且控制上述溫度感測電路之動作的比較器。 2. —種電池狀態監視電路，具備：檢測及控制二次電 池之狀態的充放電控制電路；自動回復電路；溫度感測電 路；0V充電控制電路；放電控制輸出端子；充電控制輸出 端子；過電流檢測端子；和閘極連接上述0V充電控制電路 之輸出，源極連接於二次電池之負極，汲極連接於上述充 電控制輸出端子之N通道型電晶體，該電池狀態監視電路 之特徵爲： 具備比較上述自動回復電路之輸出端子之電壓和上述 二次電池之電壓，將其比較結果之訊號輸出至上述溫度感 測電路，且控制上述溫度感測電路之動作的比較器。 3 . —種電池狀態監視電路，具備：檢測及控制二次電 池之狀態的充放電控制電路：自動回復電路；溫度感測電 路；0V充電控制電路：放電控制輸出端子；充電控制輸出 端子；過電流檢測端子；和閘極連接上述〇v充電控制電路 之輸出，源極連接於二次電池之正極，汲極連接於上述充 電控制輸出端子之P通道型電晶體，該電池狀態監視電路 之特徵爲： -16- 201217813 具備比較上述自動回復電路之輸出端子之電壓和上述 二次電池之電壓，將其比較結果之訊號輸出至上述溫度感 測電路，且控制上述溫度感測電路之動作的比較器。 4.—種電池裝置，具備： 能夠充放電之二次電池； 設置在上述二次電池之充放電路徑之充放電控制開關 :和 如申請專利範圍第1至3項中之任一項所記載之電池狀 態監視電路，其係用以監視上述二次電池之電壓，藉由開 關上述充放電控制開關而控制上述二次電池之充放電。 -17-