CN102270867A - 电池状态监视电路以及电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池状态监视电路，能够检测二次电池的电压因过电流而产生的急剧下降，从而保护电池装置免受因过电流而产生的二次电池的电压的急剧下降的影响。电池状态监视电路，包括：电压比较电路；检测电源电压的急剧下降的电源电压检测电路，其特征在于，被构成为用电压比较电路检测普通的过电流，用电源电压检测电路检测因负载短路等而引起的电源电压的急剧下降。

Description

电池状态监视电路以及电池装置
技术领域
本发明涉及控制二次电池的充放电的电池状态监视电路以及电池装置。
背景技术
为了在负载中产生问题时保护电池装置免受流过的异常电流的影响，电池状态监视电路具有过电流检测电路。为了保护电池装置，已有各种关于过电流检测电路的发明被公开(例如参考专利文献1)。
图3中示出现有的具有电池状态监视电路的电池装置。现有的电池装置20包括：二次电池1、开关电路3、感应(sense)电阻4、以及电池状态监视电路21。电池状态监视电路21包括：第一基准电压电路5、第二基准电压电路6、第一电压比较电路7、第二电压比较电路8、第一PMOS晶体管9、第二PMOS晶体管10、第一电流源14、第二电流源15、电容器13、以及控制电路2。
第一电压比较电路7比较第一基准电压电路5的电压与电阻4的电压从而检测过电流。第二电压比较电路8比较第二基准电压电路6的电压与电阻4的电压，从而检测过电流。这里，第一基准电压电路5的电压比第二基准电压电路6的电压低。第一PMOS晶体管9、第二PMOS晶体管10、第一电流源14、第二电流源15以及电容器13构成延迟电路。控制电路2从延迟电路输入检测信号，从而控制开关电路3。
上述的电池状态监视电路21具有如以下那样地动作从而保护电池装置免受过电流的影响的功能。
若连接在电池装置20的外部端子+VO、-VO之间的负载产生问题从而有异常电流流过，则电阻4的两端的电压变高。然后，若电阻4的电压超过第一基准电压电路5的电压，则第一电压比较电路7检测过电流并输出L电平的信号。由于第一PMOS晶体管9导通，所以电容器13被第一电流源14的电流充电。经过既定的延迟时间后，控制电路2从延迟电路输入检测信号。然后，控制电路2使开关电路3截止从而切断电流通路。
若负载变为短路状态从而电流进一步增大，则二次电池1的电压急剧下降。此时，若电阻4的电压超过第二基准电压电路6的电压，则第二电压比较电路8检测负载短路状态的过电流，从而输出L电平的信号。因此，电容器13被第一电流源14的电流与第二电流源15的电流充电。即延迟时间变短，控制电路2能更快地使开关电路3截止。
[专利文献1]日本特开平10-224997号公报
发明内容
然而，在二次电池1充电不充分或因寿命而劣化等情况下，即使负载不变为短路状态，二次电池1的电压也会因过电流而急剧下降。此时，在现有的电池状态监视电路21中，由于第二电压比较电路8未检测出负载短路状态的过电流，故存在无法获得期望的延迟时间这一缺陷。
为了解决现有的课题，如下地构成本发明的电池状态监视电路及电池装置。
电池状态监视电路，其特征在于，包括：电压比较电路；以及检测电源电压的急剧下降的电源电压检测电路，被构成为在电压比较电路中检测普通的过电流，在电源电压检测电路中检测因负载短路等而引起的电源电压的急剧下降。
具有该电池状态监视电路的电池装置。
(发明效果)
在二次电池充电不充分或因寿命而劣化等情况下，即使负载不变为短路状态也会因过电流而引起二次电池的电压的急剧下降，根据本发明的电池状态监视电路及电池装置能保护电池装置免受此影响。
附图说明
图1是示出具有本实施方式的电池状态监视电路的电池装置的电路图。
图2是示出具有本实施方式的电池状态监视电路的电池装置的其他例子的电路图。
图3是示出现有的电池装置的电路图。
具体实施方式
图1是具有本实施方式的电池状态监视电路的电池装置的电路图。
本实施方式的电池装置22包括：二次电池1、控制二次电池1的充放电的开关电路3、感应电阻4、以及电池状态监视电路23。电池状态监视电路23包括：过电流检测电路，其包括第一基准电压电路5、第一电压比较电路7、电源电压检测电路30、缓冲电路37、第一PMOS晶体管9、第二PMOS晶体管10、第一电流源14、第二电流源15、和电容器13；以及控制电路2。
二次电池1、开关电路3与感应电阻4串联连接在电池装置22的外部端子+VO和外部端子-VO之间。至于电池状态监视电路23，电源端子VDD和电源端子VSS与二次电池1的两端连接，过电流检测端子VM与电阻4的一个端子连接，控制端子CNT与开关电路3连接。
至于第一电压比较电路7，其反相输入端子与过电流检测端子VM连接，非反相输入端子与第一基准电压电路5连接，输出端子与第一PMOS晶体管9的栅极端子连接。电源电压检测电路30连接于电源端子VDD与电源端子VSS之间，输出端子通过缓冲电路37与第二PMOS晶体管10的栅极端子连接。第一电流源14和第二电流源15与电容器13连接并构成延迟电路。延迟电路的输出端子与控制电路连接。第一PMOS晶体管9及第二PMOS晶体管10连接于第一电流源14及第二电流源15与电源端子VDD之间。
上述的电池状态监视电路23具有如以下那样地动作从而保护电池装置22免受过电流的影响的功能。
若连接在电池装置22的外部端子+VO、-VO之间的负载中产生问题从而有异常电流流过，则电阻4的两端的电压变高。然后，若电阻4的电压超过第一基准电压电路5的电压，则第一电压比较电路7检测出过电流从而输出L电平的信号。由于第一PMOS晶体管9导通，故电容器13被第一电流源14的电流充电。经过既定的延迟时间后，控制电路2从延迟电路输入检测信号。然后，控制电路2使开关电路3截止从而切断电流通路。
若负载变为短路状态从而电流进一步增大，则二次电池1的电压急剧下降。此时，若作为二次电池1的电压的电源电压低于电源电压检测电路30的检测电压，则电源电压检测电路30检测出负载短路状态从而输出L电平的检测信号。第二PMOS晶体管10通过缓冲电路37输入L电平的检测信号时导通。因此，电容器13被第一电流源14的电流与第二电流源15的电流充电。即延迟时间变短，控制电路2能更快地使开关电路3截止。
而且，在以下的状态时本实施方式的电池状态监视电路23也能保护电池装置22免受过电流的影响。例如，在二次电池1充电不充分或因寿命而劣化等情况下，即使负载不变为短路状态，二次电池1的电压也会因过电流而急剧下降。尽管电阻4两端的电压没有变得负载短路状态时那么高，但二次电池1的电压仍会急剧下降。现有的电池状态监视电路21的第二电压比较电路8无法检测这样的电源电压的下降，但本实施方式的电池状态监视电路23的电源电压检测电路30能够检测。
以下示出电源电压检测电路30的具体电路的一例来说明动作。电源电压检测电路30包括：构成与电源端子VDD连接的电流镜电路的PMOS晶体管31及32；作为与电源端子VSS连接的电流源的NMOS晶体管33及34；以及连接在PMOS晶体管31及32与电源端子VSS之间的电容器35。
从端子36向NMOS晶体管33及34的栅极端子供给偏压从而使其流过固定的电流。该固定的电流也流过构成电流镜电路的PMOS晶体管31及32。这里，设定流过PMOS晶体管32的电流比流过NMOS晶体管34的电流大。因此，在电源端子VDD的电压为普通的状态时，各晶体管中流过既定的电流从而电源电压检测电路30输出作为非检测信号的H电平的信号。此时，电容器35被充电到从电源端子VDD的电压减去PMOS晶体管31及32的阈值电压VtP后的值。
若电源端子VDD的电压急剧下降，则PMOS晶体管31及32的源极的电压急剧下降，电容器35的电压即栅极的电压下降更大。由于源极的电压变得比栅极的电压低，故PMOS晶体管31及32截止。此时，由于NMOS晶体管34被控制为流过既定的电流，从而电源电压检测电路30输出作为检测信号的L电平的信号。
图2是示出具有本实施方式的电池状态监视电路的电池装置的其他例子的电路图。
图2的电池状态监视电路23具有开关电路40。开关电路40连接在电源端子VDD与电源电压检测电路30的输出端子之间，并用第一电压比较电路7的输出信号来控制。
在第一电压比较电路7未检测出过电流时，开关电路40连接电源电压检测电路30的输出端子与电源端子VDD。第一电压比较电路7检测出过电流时，开关电路40截止。因此，由于电源电压检测电路30的输出只在第一电压比较电路7检测出过电流时有效，故电源电压检测电路30作为检测出过电流时的电源电压下降的电路而动作。
此外，本实施方式的电池状态监视电路中用第一电流源14、第二电流源15和电容器13构成延迟电路，但也可以设置具有互不相同的延迟时间的两个延迟电路。
以上说明了将本实施方式的电池状态监视电路构成为第一电压比较电路7进行过电流检测、电源电压检测电路30进行负载短路状态的检测的例子。然而，还可将其构成为第一电压比较电路7进行过电流检测、第二电压比较电路8进行负载短路状态的检测、在负载短路状态下进一步由电源电压检测电路30进行电源电压下降的检测。在此情况下，可以分别设置与第一电压比较电路7连接的延迟电路以及与第二电压比较电路8连接的延迟电路。
如上所述，在二次电池1的充电不充分或因寿命而劣化等情况下，即使负载不变为短路状态也会因过电流而引起二次电池1的电压的急剧下降。具有本实施方式的电池状态监视电路的电池装置能保护电池装置免受此影响。
而且，通过使用电源电压检测电路30，与由基准电压电路6和电压比较电路8构成的现有的电池状态监视电路相比，能以更简单的电路、更少的消耗电流来实现电池状态监视电路。
[标号说明]
1二次电池；2控制电路；3、40开关电路；5、6基准电压电路；7、8电压比较电路；14、15电流源；20、22电池装置；21、23电池状态监视电路；30电源电压检测电路；37缓冲电路。

Claims (7)

1.一种电池状态监视电路，其特征在于，包括：
第一基准电压电路；
第一电压比较电路，比较上述第一基准电压电路的基准电压与过电流检测端子的电压；
电源电压检测电路，设置于两个电源电压端子之间，检测电源电压的急剧下降；
第一PMOS晶体管，其栅极与上述第一电压比较电路的输出端子连接；
第二PMOS晶体管，其栅极与上述电源电压检测电路的输出端子连接；
第一延迟电路，与上述第一PMOS晶体管的漏极连接；
第二延迟电路，与上述第二PMOS晶体管的漏极连接；以及
控制电路，与上述第一及第二延迟电路的输出端子连接。
2.根据权利要求1所述的电池状态监视电路，其特征在于，
上述电源电压检测电路包括：
电流镜电路，由两个PMOS晶体管构成并与电源端子VDD连接；
电流源，分别连接在上述两个PMOS晶体管与电源端子VSS之间；以及
电容器，与上述两个PMOS晶体管的栅极连接。
3.根据权利要求2所述的电池状态监视电路，其特征在于，
上述第一延迟电路由串联的第一电流源与第一电容构成；
上述第二延迟电路由串联的第二电流源与第二电容构成。
4.根据权利要求3所述的电池状态监视电路，其特征在于，
共同地构成上述第一电容与上述第二电容。
5.根据权利要求2所述的电池状态监视电路，其特征在于，
上述电池状态监视电路还包括：
第二基准电压电路；
第二电压比较电路，比较上述第二基准电压电路的基准电压与过电流检测端子的电压；
第三PMOS晶体管，其栅极与上述第二电压比较电路的输出端子连接；以及
第三延迟电路，与上述第三PMOS晶体管的漏极连接，
被构成为上述第二基准电压电路检测过电流，上述第一电压比较电路检测负载短路状态，上述电源电压检测电路检测电源电压的下降。
6.根据权利要求1所述的电池状态监视电路，其特征在于，
上述电池状态监视电路还在上述电源电压检测电路的输出端子与电源端子VDD之间设置开关电路，
上述开关电路构成为检测出过电流时截止，从而使上述电源电压检测电路的输出有效。
7.一种电池装置，其特征在于包括：
二次电池、感应电阻与充放电控制开关电路，它们串联在两个外部端子之间；以及
权利要求1至6的任一项所述的电池状态监视电路，两个电源端子与上述二次电池的两端连接，过电流检测端子与上述感应电阻连接，控制端子与上述充放电控制开关电路连接。
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