CN102122831A - 电池组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能减少电池保护IC的端子数的电池组。当电池(15)成为过放电状态时，电池组(10)的温度开关IC(12)不监视电池保护IC(11)的通信用的端子的电压，而监视设置在外部连接用端子(EB-)的电压监视端子(VM2)的电压，从而关闭。因而，电池组(10)的电池保护IC(11)不需要与温度开关IC(12)的通信用的新端子。

Description

电池组
技术领域
本发明涉及除电池保护IC以外具备控制电池组的控制IC的电池组。
背景技术
对传统的电池组进行说明。图5是表示传统的电池组的方框图。
电池保护IC91基于电池95的电压，分别控制N型FET93～94。预先设定有表示电池95处于过放电状态的过放电电压、表示电池95处于过充电状态的过充电电压、以及表示电池95在放电时处于过电流状态的放电过电流，当电池95的电压成为过放电电压以下时，放电控制端子DO的电压被控制成为低电平，N型FET93截止，并且停止电池95的放电。此外，当电池95的电压成为过充电电压以上时，充电控制端子CO的电压被控制成为低电平，N型FET94截止，并且停止对电池95的充电。此外，当电池95的放电电流成为放电过电流以上时，放电控制端子DO的电压被控制成为低电平，N型FET93截止，并且停止电池95的放电。控制IC92在规定时刻控制电池保护IC91。
电池保护IC91具备与控制IC92的通信用的端子Din及端子Aout。此外，控制IC92具备与电池保护IC91的通信用的端子Dout及端子Ain。端子Din和端子Dout相连接，端子Aout和端子Ain相连接(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003-111284号公报
在此，在专利文献1所公开的技术中，控制IC92根据电池95的状态而被控制时，电池保护IC91检测电池95的状态，并基于检测结果，向控制IC92发送规定信号。即，在这种情况下，电池保护IC91必需端子Aout。因而，电池保护IC91的端子数会相应地增多。
发明内容
本发明鉴于上述课题而构思，提供一种能减少电池保护IC的端子数的电池组。
本发明为了解决上述课题，提供一种除电池保护IC以外具备控制电池组的控制IC的电池组，其特征在于，包括：第一和第二外部连接用端子；电池；在所述电池与所述第二外部连接用端子之间串联设置的放电控制FET及充电控制FET；所述电池保护IC，通过监视所述电池的电压，检测出所述电池的电压成为过放电电压以下的情况，使所述放电控制FET截止，并且关闭(shut down)，此外，通过监视所述电池的电压，检测出所述电池的电压成为过充电电压以上的情况，使所述充电控制FET截止；以及所述控制IC，在规定时刻控制电池组，此外，具备设置在所述第二外部连接用端子的第二电压监视端子，通过监视所述第二电压监视端子的电压，检测出所述电池成为所述过放电状态的情况，并且关闭。
(发明效果)
在本发明中，在电池成为过放电状态的情况下，电池组的控制IC不监视电池保护IC的通信用的端子的电压，而监视设置在第二外部连接用端子的第二电压监视端子的电压，从而关闭。因而，电池组的电池保护IC不需要与控制IC的通信用的新端子。
附图说明
图1是表示本实施方式的电池组的方框图。
图2是表示本实施方式的电池组的电池保护IC的方框图。
图3是表示本实施方式的电池组的温度开关IC的方框图。
图4是表示本实施方式的电池组的其它例的方框图。
图5是表示传统的电池组的方框图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本实施方式的电池组。此外，在此，将温度开关IC作为控制IC的代表例进行说明。当温度成为异常温度的情况下，该温度开关IC经由电池保护IC而控制电池组。
首先，对本实施方式的电池组的结构进行说明。图1是表示本实施方式的电池组10的方框图。图2是表示电池保护IC11的方框图。图3是表示温度开关IC12的方框图。
如图1所示，电池组10包括电池保护IC11、温度开关IC12、N型FET13～14、电池15、及电阻16～17。此外，电池组10具备外部连接用端子EB+及外部连接用端子EB-。
如图2所示，电池保护IC11包括基准电压生成电路41～43、过放电检测比较器44、过充电检测比较器45、放电过电流检测比较器46、及NOR电路47。此外，电池保护IC11具备电源端子、接地端子、充电控制端子CO、放电控制端子DO、电压监视端子VM1、及控制端子CI。
如图3所示，温度开关IC12包括温度电压生成电路55、基准电压生成电路51～52、高温检测比较器53、低温检测比较器54、及OR电路56。温度电压生成电路55由PNP双极性晶体管等(未图示)构成。此外，温度开关IC12具备电源端子、接地端子、及输出端子DET。而且，温度开关IC12包括PMOS晶体管61、开关62、电阻元件63、反相器31～32、及NOR电路33。此外，温度开关IC12具备使能端子EN及电压监视端子VM2。PMOS晶体管61、开关62、和电阻元件63构成比较器60。反相器31～32及NOR电路33构成逻辑电路30。
电池保护IC11的电源端子与电池15的正极端子连接，接地端子与电池15的负极端子连接，放电控制端子DO与N型FET13的栅极连接，充电控制端子CO与N型FET14的栅极连接，电压监视端子VM1经由电阻16连接至外部连接用端子EB-。温度开关IC12的电源端子与电池15的正极端子连接，接地端子与电池15的负极端子连接，输出端子DET与电池保护IC11的控制端子CI连接，电压监视端子VM2经由电阻17连接至外部连接用端子EB-。
N型FET13的源极及背栅极与电池15的负极端子连接，漏极与N型FET14的漏极连接。N型FET14的源极及背栅极与外部连接用端子EB-连接。外部连接用端子EB+与电池15的正极端子连接。
基准电压生成电路41～43、过放电检测比较器44、过充电检测比较器45、和放电过电流检测比较器46设置在电源端子与接地端子之间。过放电检测比较器44的非反相输入端子与电源端子连接，反相输入端子与基准电压生成电路41的输出端子连接，输出端子与NOR电路47的第一输入端子连接。过充电检测比较器45的非反相输入端子与基准电压生成电路42的输出端子连接，反相输入端子与电源端子连接，输出端子与充电控制端子CO连接。此外，过充电检测比较器45由控制端子CI的电压来控制。放电过电流检测比较器46的非反相输入端子与基准电压生成电路43的输出端子连接，反相输入端子与电压监视端子VM1连接，输出端子与NOR电路47的第二输入端子连接。NOR电路47的输出端子与放电控制端子DO连接。
基准电压生成电路51～52、高温检测比较器53、低温检测比较器54、和温度电压生成电路55设置在电源端子与接地端子之间。高温检测比较器53的非反相输入端子与基准电压生成电路51的输出端子连接，反相输入端子与温度电压生成电路55的输出端子连接。低温检测比较器54的非反相输入端子与温度电压生成电路55的输出端子连接，反相输入端子与基准电压生成电路52的输出端子连接。OR电路56的第一输入端子与高温检测比较器53的输出端子连接，第二输入端子与低温检测比较器54的输出端子连接，输出端子与输出端子DET连接。
反相器31的输入端子与使能端子EN连接，输出端子与NOR电路33的第一输入端子连接。反相器32的输入端子与PMOS晶体管61的漏极和开关62的连接点连接，输出端子与NOR电路33的第二输入端子连接。PMOS晶体管61的栅极与电压监视端子VM2连接，源极与电源端子连接。电阻元件63设置在开关62与接地端子之间。使能端子EN的使能信号en1控制开关62。NOR电路33的输出端子的使能信号en3控制基准电压生成电路51～52、高温检测比较器53、低温检测比较器54、温度电压生成电路55、和OR电路56。
电池保护IC11通过监视电池15的电压，检测出电池15的电压成为过放电电压以下的情况，使放电控制用的N型FET13截止，停止电池15的放电。这时，电池保护IC11关闭。此外，电池保护IC11通过监视电池15的电压，检测出电池15的电压成为过充电电压以上的情况，使充电控制用的N型FET14截止，停止对电池15的充电。此外，电池保护IC11通过监视电压监视端子VM1的电压，检测出电池15的放电电流成为放电过电流以上的情况，使放电控制用的N型FET13截止，停止电池15的放电。
若温度成为高温的异常温度和/或低温的异常温度，则温度开关IC12经由电池保护IC11控制电池组10。此外，温度开关IC12通过监视电压监视端子VM2的电压，检测出电池15成为过放电状态的情况，并且关闭。
接着，对电池组10的动作进行说明。
[电池15处于过放电状态时的动作]在外部连接用端子EB+与外部连接用端子EB-之间连接有负载(未图示)。基准电压生成电路41生成与表示电池15处于过放电状态的过放电电压对应的基准电压VREF1。过放电检测比较器44比较电池15的电压的分压电压与基准电压VREF1，并根据比较结果，使输出电压反相。具体而言，若电池15的电压的分压电压成为基准电压VREF1以下，则过放电检测比较器44的输出电压反相而成为高电平。这样，放电控制端子DO的电压成为低电平，N型FET13截止，并停止电池15的放电。此外，电池保护IC11关闭，从而防止电池15的消耗。
在此，N型FET13截止，并且停止电池15的放电。这样，通过截止的N型FET13及负载，外部连接用端子EB-的电压从接地电压VSS附近成为电源电压VDD附近。电压监视端子VM2的电压也从接地电压VSS附近成为电源电压VDD附近，在图3中，PMOS晶体管61的栅极/源极间电压低于阈值电压，PMOS晶体管61截止。这时，若使能端子EN的使能信号en1被控制成高电平，则开关62导通，使能信号en2的节点通过开关62及电阻或电流源的电阻元件63而下拉，使能信号en2成为低电平。因而，反相器31的输出电压为低电平，反相器32的输出电压为高电平，因此使能信号en3成为低电平。这样，基准电压生成电路51～52、高温检测比较器53、低温检测比较器54、温度电压生成电路55、和OR电路56，即温度开关IC12，与电池保护IC11同样地关闭，由此防止电池15的消耗。
此外，若从温度开关IC12的外部控制使能端子EN的使能信号en1为低电平，则开关62截止。此外，如果N型FET13～14导通而设电压监视端子VM2的电压为接地电压VSS附近，则PMOS晶体管61导通，使能信号en2成为高电平。因而，反相器31的输出电压为高电平，反相器32的输出电压为低电平，因此使能信号en3成为低电平。这样，基准电压生成电路51～52、高温检测比较器53、低温检测比较器54、温度电压生成电路55、和OR电路56，即，温度开关IC12关闭，从而防止电池15的消耗。这时，由于开关62截止，电流不会流过PMOS晶体管61和开关62和电阻元件63的电流路径，电池15也不会相应地被消耗。
[电池15处于过充电状态时的动作]在外部连接用端子EB+与外部连接用端子EB-之间连接有充电器(未图示)。基准电压生成电路42生成与表示电池15处于过充电状态的过充电电压对应的基准电压VREF2。过充电检测比较器45比较电池15的电压的分压电压与基准电压VREF2，并根据比较结果，使输出电压反相。具体而言，若电池15的电压的分压电压成为基准电压VREF2以上，则过充电检测比较器45的输出电压反相而成为低电平。这样，充电控制端子CO的电压成为低电平，N型FET14截止，停止对电池15的充电。
[电池15在放电时处于过电流状态时的动作]在外部连接用端子EB+与外部连接用端子EB-之间连接有负载(未图示)。基准电压生成电路43生成与表示电池15放电时处于过电流状态的放电过电流对应的基准电压VREF3。电压监视端子VM1的电压大体上根据流过N型FET13～14的放电电流及N型FET13～14的合计的导通电阻来决定。放电过电流检测比较器46比较电压监视端子VM1的电压和基准电压VREF3，并根据比较结果，使输出电压反相。具体而言，如果电池15的放电电流增多而成为过电流，且电压监视端子VM1的电压升高，且电压监视端子VM1的电压成为基准电压VREF3以上，则放电通电流检测比较器46的输出电压反相而成为高电平。这样，放电控制端子DO的电压成为低电平，N型FET13截止，并且停止电池15的放电。
[电池15处于正常状态时的动作]放电控制端子DO的电压成为高电平，N型FET13导通，并且进行电池15的放电。此外，充电控制端子CO的电压成为高电平，N型FET14导通，并进行对电池15的充电。
[高温时的动作]温度电压生成电路55生成基于温度的温度电压VTEMP。基准电压生成电路51生成与应该检测出的高温的异常温度对应的基准电压VREF4。高温检测比较器53比较温度电压VTEMP和基准电压VREF4，并根据比较结果，使输出电压反相。具体而言，温度电压生成电路55具有当温度升高时温度电压VTEMP降低的特性，如果因温度升高而温度电压VTEMP降低，且温度电压VTEMP成为基准电压VREF4以下，则高温检测比较器53的输出电压成为高电平。即，如果温度成为高温的异常温度以上，则高温检测比较器53的输出电压成为高电平。这样，输出端子DET的电压成为高电平，从而充电控制端子CO的电压被控制成为低电平，N型FET14截止，并且停止对电池15的充电。
[低温时的动作]基准电压生成电路52生成与应该检测出的低温的异常温度对应的基准电压VREF5。低温检测比较器54比较温度电压VTEMP和基准电压VREF5，并根据比较结果，使输出电压反相。如果温度成为低温的异常温度以下，低温检测比较器54的输出电压成为高电平。这样，输出端子DET的电压成为高电平，从而充电控制端子CO的电压被控制成为低电平，N型FET14截止，并且停止对电池15的充电。
[通常温度时的动作]输出端子DET的电压为低电平，温度开关IC12不控制充电控制端子CO的电压。
这样，当电池15成为过放电状态时，电池组10的温度开关IC12不监视电池保护IC11的通信用的端子的电压，而监视设置在外部连接用端子EB-的电压监视端子VM2的电压，从而关闭。因而，电池组10的电池保护IC11不需要与温度开关IC12的通信用的新端子。
此外，当电池15成为过放电状态时，电池保护IC11关闭。而且，温度开关IC12也利用电压监视端子VM2检测出电池15成为过放电状态的情况，并关闭。因而，减少电池组10的消耗电流。
此外，若电池15成为过放电状态，则外部连接用端子EB-的电压从接地电压VSS附近成为电源电压VDD附近，从而PMOS晶体管61截止，并且使能信号en2的节点通过开关62及电阻元件63而下拉，使能信号en2成为低电平。因而，减少使能信号en2因外部连接用端子EB-的电压的噪声分量而错误地成为低电平的情况。
此外，在图1中，N型FET13～14设置在外部连接用端子EB-与电池15的负极端子之间，但如图4所示，P型FET23～24设置在外部连接用端子EB+与电池15的正极端子之间也可。
此外，温度开关IC12的电压监视端子VM2在图1中，经由电阻17连接至外部连接用端子EB-，但连接至电池保护IC11的电压监视端子VM1也可(未图示)。这样，就不需要电阻17，且减少电池组10的部件数目。
此外，虽然未做图示，但流入电压监视端子VM1的电流不成问题的情况下，消除电阻16也可。
此外，虽然未做图示，但流入电压监视端子VM2的电流不成问题的情况下，消除电阻17也可。
此外，虽然未做图示，但在电池组10的规格上，作为电池组10的保护功能而不需要放电过电流检测功能的情况下，消除放电过电流比较器46也可。
此外，控制端子CI的电压在图2中，控制过充电检测比较器45，但控制设置在过充电检测比较器45的输出端子与N型FET14的栅极之间的逻辑电路也可(未图示)。
此外，比较器60在图3中，由PMOS晶体管61和开关62和电阻元件63构成，但由生成基准电压的基准电压生成电路、对电压监视端子VM2的电压进行分压而输出分压电压的分压电路、及比较基准电压与分压电压的差动放大电路构成也可(未图示)。
此外，逻辑电路30并不限于此，虽然未做图示，但能适宜电路设计。
此外，虽然未做图示，但在电池组10的规格上，不需要使能端子EN及逻辑电路30的情况下，消除使能端子EN及逻辑电路30也可。
此外，虽然未做图示，但在电池组10的规格上，作为电池组10的保护功能不需要低温检测功能的情况下，消除低温检测比较器54也可。
此外，如上所述，消除高温检测比较器53也可。
此外，在温度开关IC12中，适宜地电路设计以下方面：基于PNP双极性晶体管或NPN双极性晶体管的温度电压VTEMP的温度系数；高温检测比较器53的非反相输入端子及反相输入端子的各自的连接目的地；低温检测比较器54的非反相输入端子及反相输入端子的各自的连接目的地；以及这些比较器的后级的反相逻辑电路的有无。从而，当温度开关IC12检测到异常温度时，输出端子DET的电压成为高电平或低电平。
此外，温度开关IC12并不限于此，也可以包括比较器60及逻辑电路30的其它的控制IC(未图示)。该控制IC在规定时刻控制电池组10，并且在电池15成为过放电状态时，监视设置在外部连接用端子EB-的电压监视端子VM2的电压，从而关闭。
此外，在图2中，设有基准电压生成电路41～43，且各电路分别输出基准电压VREF1～3，但设置1个基准电压生成电路且该电路输出基准电压VREF1～3也可(未图示)。图3的基准电压生成电路51～52也同样。
此外，在图1中温度成为异常温度时，温度开关IC12经由电池保护IC11而控制电池组10。具体而言，温度开关IC12经由电池保护IC11而控制N型FET14为截止。但是，在温度成为异常温度时，温度开关IC12通过控制新的FET来将N型FET14控制成为截止也可(未图示)。例如，该FET的栅极设置在输出端子DET，源极设置在外部连接用端子EB-，漏极设置在N型FET14的栅极。这时，若温度成为异常温度，则输出端子DET的电压成为高电平，且该FET导通，从而N型FET14截止。
附图标记说明
10 电池组；11 电池保护IC；12 温度开关IC；13～14 N型FET；15 电池；16～17 电阻；EB+、EB- 外部连接用端子。

Claims (9)

1.一种电池组，其特征在于，包括：
第一及第二外部连接用端子；
电池；
在所述电池与所述第二外部连接用端子之间串联设置的放电控制FET及充电控制FET；
电池保护IC，通过监视所述电池的电压，检测出所述电池的电压成为过放电电压以下的情况，使所述放电控制FET截止，并且关闭，此外，通过监视所述电池的电压，检测出所述电池的电压成为过充电电压以上的情况，使所述充电控制FET截止；以及
控制IC，在规定时刻控制电池组，此外，具备设置在所述第二外部连接用端子的第二电压监视端子，通过监视所述第二电压监视端子的电压，检测出所述电池成为过放电状态的情况，并且关闭。
2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述电池保护IC具备设置在所述第二外部连接用端子的第一电压监视端子，通过监视所述第一电压监视端子的电压，检测出所述电池的放电电流成为放电过电流以上的情况，使所述放电控制FET截止。
3.如权利要求2所述的电池组，其特征在于，所述控制IC包括比较器，该比较器在所述电池的电压成为过放电电压以下时，检测出所述第二电压监视端子的电压成为规定电压的情况。
4.如权利要求3所述的电池组，其特征在于，所述比较器包括：
在所述第二电压监视端子的电压成为规定电压时截止的MOS晶体管；以及
与所述MOS晶体管串联连接的电阻元件。
5.如权利要求3所述的电池组，其特征在于，所述比较器包括：
生成基准电压的基准电压生成电路；
将所述第二电压监视端子的电压分压并输出分压电压的分压电路；以及
比较所述基准电压和所述分压电压的差动放大电路。
6.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，所述第二电压监视端子经由第二电阻连接至所述第二外部连接用端子。
7.如权利要求2所述的电池组，其特征在于，
所述第一电压监视端子经由第一电阻连接至所述第二外部连接用端子，
所述第二电压监视端子经由第二电阻连接至所述第二外部连接用端子。
8.如权利要求2所述的电池组，其特征在于，所述第一电压监视端子经由第一电阻连接至所述第二外部连接用端子，且连接至所述第二电压监视端子。
9.如权利要求1至8中任一项所述的电池组，其特征在于，所述控制IC是在温度成为高温的异常温度和/或低温的异常温度时控制所述电池组的温度开关IC。
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