JP5437770B2 - バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 - Google Patents

Description

本発明は、バッテリの状態を監視するバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置に関する。

従来のバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置について説明する。図５は、従来のバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置を示す図である。

バッテリ２１は、バッテリ状態監視回路１の電源端子１６と接地端子１７に接続される。充電器３１は、外部電源端子２６と外部接地端子２７に接続される。負荷３２は、外部電源端子２６と外部接地端子２７に接続される。充電制御トランジスタ２２と放電制御トランジスタ２５は、外部接地端子２７とバッテリ２１の間に接続される。充電器検出端子２０は、外部接地端子２７と抵抗２を介して接続される。

バッテリ状態監視回路１は、バッテリ２１の電圧をモニタしている。バッテリ２１の電圧が過充電電圧よりも高いと、過充電検出回路１２は充電制御トランジスタ２２がオフする信号を充電制御端子１８に出力する。バッテリ２１の電圧が過放電電圧よりも低いと、過放電検出回路１４は放電制御トランジスタ２５がオフする信号を放電制御端子１９に出力する。

外部電源端子２６と外部接地端子２７に充電器３１が接続されると、充電器検出端子２０の電圧は、充電器３１の負極端子電圧となり、電圧検出回路１１は充電器の接続を検出する。外部電源端子２６と外部接地端子２７に充電器３１が接続されていないとき、充電器検出端子２０の電圧は、負荷３２と抵抗２によってバッテリ２１の正極端子電圧ＶＤＤにプルアップされる。このことによって、電圧検出回路１１は充電器３１が接続されていないことを検出する（例えば、特許文献１参照）。

バッテリ状態監視回路１は、このように充電器３１の接続を検出して、さまざまな状態制御を行っている。

特開２００１−１６９４６３号公報

しかし、従来のバッテリ状態監視回路１では、充電器３１の接続を検出するために、充電器検出端子２０を必要とする。図５のバッテリ装置では、バッテリ２１が１個の場合を示している。しかし、バッテリ２１が複数個直列になっている場合には、バッテリと接続する端子が、バッテリの数に対応して多くなってしまう。バッテリ状態監視回路１は、パッケージに封止されるため、パッケージの端子数よりも１つでも端子が多くなってしまうと、そのパッケージには封止できなくなる。すなわち、端子は１つでも少ないほうが望ましい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、端子数の少ないバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置を提供する。

本発明は、上記課題を解決するため、過充電検出回路１２の出力を充電制御端子１８に対してオープンドレイン出力とし、電圧検出回路１１の入力端子を充電制御端子１８と接続して、充電器検出端子と充電制御端子を兼用したバッテリ状態監視回路とし、充電制御端子に電圧を確定するための抵抗を設けたバッテリ装置とした。

本発明のバッテリ状態監視回路によれば、過充電検出回路１２の出力を充電制御端子１８に対してオープンドレイン出力とし、電圧検出回路１１の入力端子を充電制御端子１８と接続して、充電器検出端子と充電制御端子を共通としたので、端子数を少なくすることが可能となった。

本発明のバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置を示すブロック図である。 本発明のバッテリ状態監視回路の電圧検出回路の一例を示す回路図である。 本発明のバッテリ状態監視回路の電圧検出回路の一例を示す回路図である。 本発明のバッテリ装置の他の例を示すブロック図である。 従来のバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明のバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置を示すブロック図である。

バッテリ装置は、バッテリ２１と、バッテリ状態監視回路１０と、充電制御トランジスタ２２と、抵抗２３と、放電制御トランジスタ２５と、外部電源端子２６と、外部接地端子２７を備える。

バッテリ状態監視回路１０は、電圧検出回路１１と、過充電検出回路１２と、出力トランジスタ１３と、過放電検出回路１４と、電源端子１６と、接地端子１７と、充電制御端子１８と、放電制御端子１９を備える。

バッテリ２１は、正極端子を電源端子１６及び外部電源端子２６と接続し、負極端子を接地端子１７及び放電制御トランジスタ２５と充電制御トランジスタ２２を介した外部接地端子２７と接続する。充電制御トランジスタ２２は、ゲートを充電制御端子１８に接続し、ソース及びバックゲートは外部接地端子２７に接続する。抵抗２３は、充電制御端子１８と外部接地端子２７との間に接続される。放電制御トランジスタ２５は、ゲートを放電制御端子１９に接続し、ソース及びバックゲートはバッテリ２１の負極端子に接続する。

過充電検出回路１２及び過放電検出回路１４は、電源端子１６と接地端子１７との間に設けられる。過充電検出回路１２の出力端子は、出力トランジスタ１３のゲートに接続する。出力トランジスタ１３は、ソースを電源端子１６に接続し、ドレインを充電制御端子１８に接続する。すなわち、過充電検出回路１２は、充電制御端子１８に対してオープンドレイン出力となっている。電圧検出回路１１は、入力端子を充電制御端子１８に接続し、出力端子を過充電検出回路１２に接続する。過放電検出回路１４の出力端子は、放電制御端子１９に接続する。

外部電源端子２６と外部接地端子２７には、負荷３２及び充電器３１が接続される。

図２は、本発明のバッテリ状態監視回路の電圧検出回路１１の一例を示す回路図である。電圧検出回路１１は、例えばヒステリシスコンパレータ１１ａで構成される。ヒステリシスコンパレータ１１ａは、非反転入力端子を接地端子１７に接続し、反転入力端子を電圧検出回路１１の入力端子に接続し、出力端子を電圧検出回路１１の出力端子に接続する。また、電圧検出回路１１は図３に示すよう回路構成であっても良い。図３の電圧検出回路１１では、分圧回路１１ｂの出力端子がヒステリシスコンパレータ１１ａの非反転入力端子に接続される。ヒステリシスコンパレータ１１ａは、電圧Ｖ１と分圧回路１１ｂの分圧電圧とを比較する。

次に、バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置の動作について説明する。

バッテリ２１の電圧が過充電電圧よりも低い通常状態では、過充電検出回路１２はバッテリ２１の電圧が過充電電圧よりも低いことを検出して、出力端子にローレベルの出力電圧Ｖ３を出力する。出力トランジスタ１３は、ゲートがローレベルになるのでオンし、充電制御端子１８はハイレベルになる。従って、通常状態では充電制御トランジスタ２２はオンしている。ここで、充電器３１がバッテリ装置に接続されると、バッテリ２１は充電器３１によって充電される。

バッテリ２１が充電器３１によって充電されると、バッテリ２１は電圧が過充電電圧よりも高い過充電状態となる。過充電検出回路１２は、バッテリ２１の電圧が過充電電圧よりも高いことを検出して、出力端子にハイレベルの出力電圧Ｖ３を出力する。出力トランジスタ１３は、ゲートがハイレベルになるのでオフする。充電制御端子１８は、抵抗２３によって充電器３１の負極端子電圧、すなわちローレベルにプルダウンされる。従って、充電制御トランジスタ２２がオフして、バッテリ２１は充電器３１による充電が停止される。

通常、充電器３１の電圧はバッテリ２１の電圧よりも高いので、充電制御端子１８の電圧Ｖ１は接地電圧ＶＳＳよりも低くなる。従って、ヒステリシスコンパレータ１１ａは、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも低くなり、出力端子の電圧Ｖ２はハイレベルになる。すなわち、電圧検出回路１１は、充電器３１の接続を検出して電圧Ｖ２をハイレベルにする。

過放電検出回路１２は、電圧検出回路１１からハイレベルの電圧Ｖ２を入力すると、電圧Ｖ３のハイレベルを保持する。よって、充電制御トランジスタ２２はオフ状態を維持する。従って、バッテリ２１の電圧が過充電解除電圧を下回っても、充電器３１が接続されていると、過充電検出回路１２が電圧Ｖ３のハイレベルを保持しているので、充電制御トランジスタ２２はオフ状態を継続し、充電が禁止される。

ここで、充電器３１がバッテリ装置から外されると、外部接地端子２７は負荷３２と抵抗２３によってバッテリ２１の正極端子電圧にプルアップされる。従って、ヒステリシスコンパレータ１１ａは、反転入力端子の電圧が非反転入力端子の電圧よりも高くなり、出力端子の電圧Ｖ２はローレベルになる。すなわち、電圧検出回路１１は、充電器３１が外されたことを検出して電圧Ｖ２をローレベルにする。この時、バッテリ２１の電圧が過充電解除電圧を下回っていると、過充電検出回路１２はローレベルの電圧Ｖ３を出力するので、充電制御トランジスタ２２はオン状態になる。

以上説明したように、バッテリ状態監視回路１０は、過充電検出回路１２の出力を充電制御端子１８に対してオープンドレイン出力とし、電圧検出回路１１の入力端子を充電制御端子１８と接続して、充電器検出端子と充電制御端子を共通としたので、端子数を少なくすることが可能となった。

図４に、本発明のバッテリ装置の他の例を示す。図４のバッテリ装置は、外部負荷接地端子２８を備えた構成となっている。外部負荷接地端子２８は、放電制御トランジスタ２５と充電制御トランジスタ２２の間に接続する。バッテリ装置は、充電制御トランジスタ２２がオフしている時に、バッテリ２１から負荷３２に放電する経路への影響を排除するために、このような回路構成をしている。

このような構成のバッテリ装置の場合は、外部電源端子２６と外部接地端子２７の間に負荷３２が接続されていないので、外部接地端子２７に充電器３１が外されたことを検出するための電圧が与えられない。したがって、図に示すように、抵抗２４を外部電源端子２６と外部接地端子２７の間に設ける。抵抗２４は、外部接地端子２７をバッテリ２１の正極端子電圧にプルアップする。なお、抵抗２４は、バッテリ状態監視回路１０の内部の電源端子１６と充電制御端子１８との間に設けても、同様の効果が得られる。この場合は、バッテリ装置の部品点数が少なくなる、という効果がある。

外部負荷接地端子２８を備えたバッテリ装置であっても、上述したように構成することによって、充電器検出端子と充電制御端子を共通とすることが可能となり、端子数を少なくすることが出来る。

なお、本実施形態では、充電制御トランジスタ２２が外部接地端子２７とバッテリ２１の負極端子の間にあるバッテリ装置を例に説明したが、充電制御トランジスタ２２が外部電源端子２７とバッテリ２１の負極端子の間にあっても同様である。この場合は、充電制御トランジスタ２２はＰＭＯＳトランジスタであり、出力トランジスタ１３はＮＭＯＳトランジスタである。

１０ バッテリ状態監視回路
１１ 電圧検出回路
１２ 過充電検出回路
１３ 出力トランジスタ
１４ 過放電検出回路
１６ 電源端子
１７ 接地端子
１８ 充電制御端子
１８ 放電制御端子
２１ バッテリ
２２ 充電制御トランジスタ
２５ 放電制御トランジスタ
２６ 外部電源端子
２７ 外部接地端子
２８ 外部負荷接地端子
３１ 充電器
３２ 負荷

Claims (5)

1. バッテリの電圧をモニタし、前記バッテリの過充電状態を検出する過充電検出回路と、
   前記過充電検出回路の出力信号で制御され、前記出力信号が過充電状態検出信号のときにオフし、前記出力信号が通常状態検出信号のときにオンする出力トランジスタと、
   充電制御トランジスタが接続され、前記出力トランジスタの信号が前記充電制御トランジスタに出力される充電制御端子と、
   前記充電制御端子の電圧をモニタし、充電器の接続を検出する電圧検出回路と、
   を備えることを特徴とするバッテリ状態監視回路。
2. 前記出力トランジスタはオープンドレイン出力である、請求項１に記載のバッテリ状態監視回路。
3. 充放電が可能なバッテリと、
   前記バッテリの電圧をモニタする請求項１または２に記載のバッテリ状態監視回路と、
   負荷及び充電器が接続される第一外部端子及び第二外部端子と、
   ゲートが前記充電制御端子に接続し、ソース及びドレインが前記バッテリの充放電経路に接続された充電制御トランジスタと、
   前記充電制御トランジスタのゲートとソースとの間に設けられた抵抗と、
   を備えることを特徴とするバッテリ装置。
4. 充放電が可能なバッテリと、
   前記バッテリの電圧をモニタする請求項１または２に記載のバッテリ状態監視回路と、
   負荷及び充電器の一方の端子が接続される第一外部端子と、
   前記充電器の他方の端子が接続される第二外部端子と、
   ゲートが前記充電制御端子に接続し、ソース及びドレインが前記バッテリの充放電経路に接続された充電制御トランジスタと、
   前記充電制御トランジスタのゲートとソースとの間に設けられた抵抗と、
   前記充電制御トランジスタのドレインと、前記負荷の他方の端子が接続される第三外部端子と、
   前記第一外部端子と前記第二外部端子との間に設けられた第二の抵抗と、
   を備えることを特徴とするバッテリ装置。
5. 前記第二の抵抗は、前記バッテリ状態監視回路の前記充電制御端子と前記バッテリの第一端子の間に設けられたことを特徴とする請求項４に記載のバッテリ装置。

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