JP4135676B2 - 電池保護装置、及び、それを用いた電池保護システム、並びに、電池保護方法 - Google Patents
電池保護装置、及び、それを用いた電池保護システム、並びに、電池保護方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4135676B2 JP4135676B2 JP2004134319A JP2004134319A JP4135676B2 JP 4135676 B2 JP4135676 B2 JP 4135676B2 JP 2004134319 A JP2004134319 A JP 2004134319A JP 2004134319 A JP2004134319 A JP 2004134319A JP 4135676 B2 JP4135676 B2 JP 4135676B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- battery protection
- output
- battery
- terminal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 46
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 19
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00302—Overcharge protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/00306—Overdischarge protection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
Description
本発明は電池保護装置、及び、それを用いた電池保護システム、並びに、電池保護方法に係り、特に、電池の過充電、過放電を検出し、スイッチング素子を制御する電池保護装置、及び、電池保護システム、並びに、電池保護方法に関する。
リチウムイオン電池は、そのエネルギー密度や充放電特性から充電を行って、繰り返し使用する２次電池として注目されている。しかし、リチウムイオン電池は、過放電、過充電などによりその特性が劣化しやすので、電池保護システムにより保護する必要があった。
図７は従来の一例のブロック構成図を示す。
従来の電池保護システム１において、ｎ個の電池１１を直列に接続して用いる場合、保護ＩＣ１２により、ｎ個の電池１１、各々の両端を端子Ｔ11〜Ｔn+1に接続して、監視する。保護ＩＣ１２は、ｎ個の電池１１の過放電或いは過充電状態を検出すると、端子Ｔ21、Ｔ22からドライバ回路１３、１４に異常検出信号を供給する。ドライバ回路１３、１４は、保護ＩＣ１２の端子Ｔ21、Ｔ22からの異常検出信号に応じてＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２のゲート電圧を制御して、ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２をオフする。ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２は、そのドレイン−ソースが電池１１と端子Ｔ１との間に直列に接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２がオフすることにより、電池１１と端子Ｔ１とが切断され、放電あるいは充電が停止され、過放電、過充電から電池１１を保護していた。
図７に示すような電池保護システム１では、一つの保護ＩＣ１２により直列接続された電池の保護を行う必要があり、電池の数が増加したときに、保護ＩＣ１２に高電圧が印加されることになるので、保護ＩＣ１２が電圧に耐えられなくなるため、せいぜい数段直列接続された電池の保護しかできなかった。このため、直列多段接続された電池の保護が可能な電池保護システムが要求されている。
直列多段接続された電池の保護が可能な電池保護システムとして、検出部分を各電池毎にブロック化して異常検出を行い、異常検出情報を高電位側から低電位側に順次に送信し、最終段のブロックから出力された異常検出情報によって、電池に直列に接続されたスイッチ素子をオフして、電池の保護を行うシステムが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
しかるに、従来の電池管理システムでは、隣接する保護ブロックの電圧を検出してレベルシフトを行っていたため、ブロックを独立して駆動することができず、また、配線が複雑になる等の課題があった。
また、従来の電池管理システムでは、複数の保護ブロックを所定の順序に接続する必要があったため、
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な回路構成で、各々独立して、各電池の状態を検出できる電池保護装置、及び、電池保護システム、並びに、電池保護方法を提供することを目的とする。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な回路構成で、各々独立して、各電池の状態を検出できる電池保護装置、及び、電池保護システム、並びに、電池保護方法を提供することを目的とする。
本発明は、直列に接続された複数の電池（１１１−１〜１１１−ｎ）を異常状態から保護する電池保護システム（１００）において、複数の電池（１１１−１〜１１１‐ｎ）の正極側に直列に接続されたＰ−ＭＯＳトランジスタ（Ｍ１、Ｍ２）と、複数の電池（１１１−１〜１１１−ｎ）に対応して設けられ、対応する電池（１１１−ｉ）の異常状態を検出し、異常検出電流を出力する複数の電池保護装置（１１３−１〜１１３−ｎ）と、電池保護装置（１１３−ｉ）から出力される異常検出信号に応じてＰ−ＭＯＳトランジスタ（Ｍ１、Ｍ２）を駆動するドライブ回路（１１４、１１５）とを有し、電池保護装置（１１３−ｉ）は、電池（１１１−ｉ）の異常を検出し、異常が検出されたときに、異常検出信号を出力する検出部（２１１、Ｒ21、Ｒ22、２３１、２３２）と、外部から電流が入力される入力端子（Ｔ15、Ｔ16）と、入力端子（Ｔ15、Ｔ16）に入力された電流を電圧に変換する電圧変換部（２３３）と、検出部（２１１、Ｒ21、Ｒ22、２３１、２３２）の出力と電圧変換部（２３３）の出力とを合成する合成部（Ｍ11〜Ｍ17、２３４）と、合成部（Ｍ11〜Ｍ17、２３４）で合成された合成信号を電流に変換する電流変換部（Ｍ18、Ｍ19）と、電流変換部（Ｍ18、Ｍ19）で変換された電流を出力する出力端子（Ｔ13、Ｔ14）とから構成され、一つの電池保護装置（１１３−(i+1)）の出力端子（Ｔ13、Ｔ14）を異なる電池保護装置（１１３−ｉ）の入力端子（Ｔ15、Ｔ16）に順次に接続し、最終段の電池保護装置（１１３−ｎ）の出力端子（Ｔ13、Ｔ14）をドライブ回路（１１４、１１５）に接続したことを特徴とする。
電池保護装置（１１３−１〜１１３−ｎ）は、１チップの半導体集積回路から構成されたことを特徴とする。
なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲が限定されるものではない。
本発明によれば、直列に接続された複数の電池に対応して設けられた複数の電池保護装置の一つの電池保護装置の出力端子を異なる電池保護装置の入力端子に順次に接続し、最終段の電池保護装置の出力端子をドライブ回路に接続し、ドライブ回路により電池の正極側に直接に接続されたＰ−ＭＯＳトランジスタをスイッチングすることにより、簡単な回路構成で、各々独立して、各電池の状態を検出し、複数の電池の保護を行うことができる。
〔システム構成〕
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。
図１は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。
本実施例の電池保護システム１００は、ｎ個の電池１１１−１〜１１１−ｎ、ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２、抵抗Ｒ１、Ｒ２、フィルタ回路１１２−１〜１１２−ｎ、保護ＩＣ１１３−１〜１１３−ｎ、ドライブ回路１１４、１１５から構成されている。
ｎ個の電池１１１−１〜１１１−ｎは、直列接続されている。直列接続されたｎ個の電池１１１−１〜１１１−ｎの一端は、ソース−ドレイン間が直列接続されたＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２を介して端子Ｔ１に接続されている。また、直列接続されたｎ個の電池１１１−１〜１１１−ｎの他端は、端子Ｔ２に接続されている。
フィルタ回路１１２−１〜１１２−ｎ、保護ＩＣ１１３−１〜１１３−ｎは、電池１１１−１〜１１１−ｎに対応して設けられている。
〔フィルタ回路１１２−ｉ〕
フィルタ回路１１２−ｉは、フィルタ回路１１２−１〜１１２−ｎのうちの一つのフィルタ回路を示している。
フィルタ回路１１２−ｉは、フィルタ回路１１２−１〜１１２−ｎのうちの一つのフィルタ回路を示している。
フィルタ回路１１２−ｉは、抵抗Ｒ11とキャパシタＣ11から構成されており、電池１１１−ｉの両端に接続されて、電池１１１−ｉに発生する電圧のノイズ成分を除去する。
〔保護ＩＣ１１３−ｉ〕
図２は保護ＩＣ１１３−ｉのブロック構成図を示す。
保護ＩＣ１１３−ｉは、保護ＩＣ１１３−１〜１１３−ｎのうちの一つの保護ＩＣを示しており、１チップの半導体集積回路から構成される。保護ＩＣ１１３−ｉは、電池１１１−ｉの過充電及び過放電を検出し、ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２を制御する回路であり、基準電圧生成回路２１１、過充電検出回路２１２、過放電検出回路２１３から構成されている。保護ＩＣ１１３−ｉの端子Ｔ11、Ｔ12には、フィルタ回路１１２−ｉによりノイズ成分が除去された電圧が電池１１１−ｉより印加される。
図２は保護ＩＣ１１３−ｉのブロック構成図を示す。
保護ＩＣ１１３−ｉは、保護ＩＣ１１３−１〜１１３−ｎのうちの一つの保護ＩＣを示しており、１チップの半導体集積回路から構成される。保護ＩＣ１１３−ｉは、電池１１１−ｉの過充電及び過放電を検出し、ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２を制御する回路であり、基準電圧生成回路２１１、過充電検出回路２１２、過放電検出回路２１３から構成されている。保護ＩＣ１１３−ｉの端子Ｔ11、Ｔ12には、フィルタ回路１１２−ｉによりノイズ成分が除去された電圧が電池１１１−ｉより印加される。
〔基準電圧生成回路２１１〕
基準電圧生成回路２１１は、電流源２２１、及び、定電圧ダイオードＤｚから構成されており、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に接続され、電池１１１−ｉの両端の電圧から基準電圧Ｖrefを生成する。基準電圧生成回路２１１で生成された基準電圧Ｖrefは、過充電検出回路２１２及び過放電検出回路２１３に供給される。
基準電圧生成回路２１１は、電流源２２１、及び、定電圧ダイオードＤｚから構成されており、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に接続され、電池１１１−ｉの両端の電圧から基準電圧Ｖrefを生成する。基準電圧生成回路２１１で生成された基準電圧Ｖrefは、過充電検出回路２１２及び過放電検出回路２１３に供給される。
〔過充電検出回路２１２〕
図３は過充電検出回路２１２の回路構成図を示す。
図３は過充電検出回路２１２の回路構成図を示す。
過充電検出回路２１２は、コンパレータ２３１、遅延回路２３２、電流源２３３、２３４、抵抗Ｒ21、Ｒ22、ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ19から構成される。
抵抗Ｒ21及び抵抗Ｒ22は、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に直列に接続され、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に印加される電圧を分圧し、検出電圧Ｖｓを生成するための分圧回路を構成している。検出電圧Ｖｓは、抵抗Ｒ21と抵抗Ｒ22との接続点から出力されており、コンパレータ２３１の非反転入力端子に印加される。コンパレータ２３１の反転入力端子には、基準電圧生成回路２１２から基準電圧Ｖrefが印加されている。
コンパレータ２３１は、ヒステリシスコンパレータから構成されており、検出電圧Ｖｓが基準電圧Ｖrefより十分に大きくなると、出力をハイレベルとし、検出電圧Ｖｓが基準電圧Ｖrefより十分に小さくなると、出力をローレベルとする。
コンパレータ２３１の出力は、遅延回路２３２に供給される。遅延回路２３２は、コンパレータ２３１の出力を遅延させて出力する。
端子Ｔ15は、電流源２３３を介して端子Ｔ12に接続されている。端子Ｔ15には、外部から電流が供給される。端子Ｔ15に供給される電流が大きいときには、端子Ｔ15と電流源２３３との接続点の電位はハイレベルとなり、端子Ｔ15に供給される電流が小さいときには、端子Ｔ15と電流源２３３との接続点の電位はローレベルとなる。
ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14は、ＮＯＲゲートを構成しており、遅延回路２３２の出力と端子Ｔ15と電流源２３３との接続点の電位とのＮＯＲ論理を出力する。また、ＭＯＳトランジスタＭ15とＭＯＳトランジスタＭ16とは、ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力を反転するインバータを構成している。さらに、ＭＯＳトランジスタＭ17と電流源２３４は、出力回路を構成しており、ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16により構成されるインバータの出力段として作用する。
また、ＭＯＳトランジスタＭ18、Ｍ19は、カレントミラー回路を構成しており、ＭＯＳトランジスタＭ17と電流源２３４により構成される出力回路の出力を折り返して、端子Ｔ13から出力する。
次に、過充電検出回路２１２の動作を説明する。
電池１１１−ｉが過充電状態となり、検出電圧Ｖｓが基準電圧Ｖrefより大きくなると、コンパレータ２３１の出力がハイレベルになる。コンパレータ２３１の出力がハイレベルになると、遅延回路２３２により所定時間遅延した後、遅延回路２３２の出力がハイレベルになる。
遅延回路２３２の出力がハイレベルになると、ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力が端子Ｔ15の状態によらず、ローレベルになる。ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力がローレベルになると、ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16から構成されるインバータの出力がハイレベルになる。
ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16から構成されるインバータの出力がハイレベルになると、電流源２３４とともに出力回路を構成するＭＯＳトランジスタＭ17がオフし、ＭＯＳトランジスタＭ18、Ｍ19から構成されるカレントミラー回路から電流が引き込まれる。これによって、端子Ｔ13から外部に電流が出力される。
以上によって、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に接続された電池１１１−ｉの過充電状態を検出して、端子Ｔ13に反映することができる。
また、端子Ｔ15に外部から電流が供給されると、端子Ｔ15と電流源２３３との接続点の電位がハイレベルになる。端子Ｔ15と電流源２３３との接続点の電位がハイレベルになると、ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力が遅延回路２３２の出力によらず、ローレベルになる。ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力がローレベルになると、ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16から構成されるインバータの出力がハイレベルになる。
ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16から構成されるインバータの出力がハイレベルになると、電流源２３４とともに出力回路を構成するＭＯＳトランジスタＭ17がオフし、ＭＯＳトランジスタＭ18、Ｍ19から構成されるカレントミラー回路から電流が引き込まれる。これによって、端子Ｔ13から外部に電流が出力される。
以上によって、端子Ｔ15の状態を端子Ｔ13に反映することができる。
〔過放電検出回路２１３〕
次に、過放電検出回路２１３について説明する。
次に、過放電検出回路２１３について説明する。
図４は過放電検出回路２１３の回路構成図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
過放電検出回路２１３は、図３に示す過充電検出回路２１２と略同じ構成であり、図３に示す過充電検出回路２１２において、抵抗Ｒ11と抵抗Ｒ12との接続点をコンパレータ２３１の反転入力端子に接続し、基準電圧生成回路２１１で生成された基準電圧Ｖrefをコンパレータ２３１の非反転入力端子に接続した構成である。
ここで、過放電検出回路２１３の動作を説明する。
電池１１１−ｉが過放電状態となり、検出電圧Ｖｓが基準電圧Ｖrefより小さくなると、コンパレータ２３１の出力がハイレベルになる。コンパレータ２３１の出力がハイレベルになると、遅延回路２３２により所定時間遅延した後、遅延回路２３２の出力がハイレベルになる。
遅延回路２３２の出力がハイレベルになると、ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力が端子Ｔ16の状態によらず、ローレベルになる。ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力がローレベルになると、ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16から構成されるインバータの出力がハイレベルになる。
ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16から構成されるインバータの出力がハイレベルになると、電流源２３４とともに出力回路を構成するＭＯＳトランジスタＭ17がオフし、ＭＯＳトランジスタＭ18、Ｍ19から構成されるカレントミラー回路から電流が引き込まれる。これによって、端子Ｔ14から外部に電流が出力される。
以上によって、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に接続された電池１１１−ｉの過放電状態を検出して、端子Ｔ14に反映することができる。
また、端子Ｔ16に外部から電流が供給されると、端子Ｔ16と電流源２３３との接続点の電位がハイレベルになる。端子Ｔ16と電流源２３３との接続点の電位がハイレベルになると、ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力が遅延回路２３２の出力によらず、ローレベルになる。ＭＯＳトランジスタＭ11〜Ｍ14により構成されるＮＯＲゲートの出力がローレベルになると、ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16から構成されるインバータの出力がハイレベルになる。
ＭＯＳトランジスタＭ15、Ｍ16から構成されるインバータの出力がハイレベルになると、電流源２３４とともに出力回路を構成するＭＯＳトランジスタＭ17がオフし、ＭＯＳトランジスタＭ18、Ｍ19から構成されるカレントミラー回路から電流が引き込まれる。これによって、端子Ｔ14から外部に電流が出力される。
以上によって、端子Ｔ16の状態を端子Ｔ14に反映することができる。
保護ＩＣ１１３−ｉは、電池１１１−ｉが過充電状態になったとき、又は、端子Ｔ15に外部から電流が供給された状態では、端子Ｔ13から電流が出力し、電池１１１−ｉが過放電状態になったとき、又は、端子Ｔ16に外部から電流が供給された状態では、端子Ｔ14から電流が出力する。
このとき、保護ＩＣ１１３−ｉは、端子Ｔ11、Ｔ12に印加される電池１１１−ｉから供給される電圧によってのみ駆動される。このため、保護ＩＣ１１３−ｉは、一つの電池１１１−ｉから印加される電圧程度の耐圧が保証されていればよい。
保護ＩＣ１１３−１〜１１３−ｎは、前段の保護ＩＣ１１３−（i-1）の端子Ｔ13と次段の保護ＩＣ１１３−ｉの端子Ｔ15とが接続され、前段の保護ＩＣ１１３−（i-1）の端子Ｔ14と次段の保護ＩＣ１１３−ｉの端子Ｔ16とが接続された構成とされている。
なお、初段の保護ＩＣ１１３−１の端子Ｔ15、Ｔ16は開放状態とされ、最終段の保護ＩＣ１１３−ｎの端子Ｔ13はドライブ回路１１４に接続され、最終段の保護ＩＣ１１３−ｎの端子Ｔ14はドライブ回路１１５に接続される。
図５はドライブ回路１１４の回路図を示す。
ドライブ回路１１４は、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ31、Ｍ32、抵抗Ｒ31、Ｒ32から構成されている。ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ31は、ドレインが抵抗Ｒ31を介して端子Ｔ11に接続され、ソースが端子Ｔ２との間に接続され、ゲートが最終段の保護ＩＣ１１３−ｎの端子Ｔ13に接続されている。抵抗Ｒ32は、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ42のゲートと端子Ｔ２との間に接続されている。ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ32は、ソース−ドレインがＭＯＳトランジスタＭ２のゲートと端子Ｔ２との間に接続され、ゲートが抵抗Ｒ31とＭＯＳトランジスタＭ31のドレインと接続点に接続されている。
ドライブ回路１１４は、電池１１１−１〜１１１−ｎのうちの少なくとも一つの電池１１１−ｉが過充電状態になり、最終段の保護ＩＣ１１３−ｎの端子Ｔ13から電流が出力されると、抵抗Ｒ31に電流が流れ、ＭＯＳトランジスタＭ31のゲートがハイレベルになる。ＭＯＳトランジスタＭ31はゲートがハイレベルになると、オンする。ＭＯＳトランジスタＭ31がオンすると、ＭＯＳトランジスタＭ32のゲートがローレベルになる。
ＭＯＳトランジスタＭ32はゲートがローレベルになると、オフする。ＭＯＳトランジスタＭ32がオフすることにより、ＭＯＳトランジスタＭ32のドレイン電位がハイレベルになる。これによって、ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートがハイレベルになる。ＭＯＳトランジスタＭ２は、ｐチャネルＭＯＳトランジスタであるので、ゲートがハイレベルになることにより、オフし、端子Ｔ１と電池１１１−１との接続を切断する。これによって、電池１１１−１〜１１１−ｉの充電が停止される。
なお、ドライブ回路１１５は、図４に示すドライブ回路１１４と同じ構成であるので、その説明は省略する。ドライブ回路１１５は、最終段の保護ＩＣ１１３−ｎの端子Ｔ14から電流が供給されたときに、過放電状態であると、判断して、ＭＯＳトランジスタＭ１をオフさせる。これによって、電池１１１−１〜１１１−ｎの放電が停止される。
また、本実施例では、直接接続された電池１１１−１〜１１１−ｎを保護するために、保護ＩＣ１１３−１〜１１３−ｎの端子Ｔ13、Ｔ14と端子Ｔ15と端子Ｔ16とを順次に接続する構成について説明したが、本実施例の保護ＩＣは、単独でも使用可能である。
図６は保護ＩＣを単独で使用する場合のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本変形例の電池保護システム２００は、一つの電池１１１を保護ＩＣ１１３で保護するシステムである。保護ＩＣ１１３は、端子Ｔ11と端子Ｔ12とがフィルタ回路１１２を介して電池１１１の両端に接続されている。また、保護ＩＣ１１３は、端子Ｔ13がドライブ回路１１４を介してＭＯＳトランジスタＭ２に接続され、端子Ｔ14がドライブ回路１１５を介してＭＯＳトランジスタＭ１に接続されている。さらに、保護ＩＣ１１３は、端子Ｔ15、Ｔ16は、開放状態とされている。
保護ＩＣ１１３は、端子Ｔ11と端子Ｔ12との間の電圧を検出して、電池１１１の過充電状態及び過放電状態を検出し、ＭＯＳトランジスタＭ１、Ｍ２を制御して、電池１１１を過充電及び過放電から保護する。
このように、本実施例の保護ＩＣ１１３によれば、そのまま、一つの電池１１１の保護に用いることが可能である。
なお、本実施例では、保護ＩＣに過充電検出回路及び過放電検出回路を搭載した例について説明したが、図２に示す回路を用いて過電流検出回路を搭載するようにしてもよい。
また、本実施例では、電位の高い位置に配置された電池１１１−(i-1)を保護する保護ＩＣ１１３−(i-1)の端子Ｔ13、Ｔ14を次に電位の低い位置に配置された電池１１１−ｉの保護ＩＣ１１３−(i-1)の端子Ｔ15、Ｔ16に接続するようにしたが、本実施例の保護ＩＣは、レベルシフトなどを行う必要がないので、一つの保護ＩＣ１１３−ｉの端子Ｔ13、Ｔ14を他の保護ＩＣ１１３−ｊの端子Ｔ15、Ｔ16に順次に接続し、初段の保護ＩＣの端子Ｔ13、Ｔ14を開放し、最終段の保護ＩＣの端子Ｔ15、16をドライブ回路１１４、１１５に接続すればよく、監視している電池１１１-ｉ、１１１−ｊの電位は考慮する必要はない。なお、保護ＩＣ１１３−ｊは、保護ＩＣ１１３−１〜１１３−ｎのうちの保護ＩＣ１１３−ｉを除く、任意の保護ＩＣを示している。
１００ 電池保護システム
１１１−１〜１１１−ｎ、１１１−ｉ 電池
１１２−１〜１１１−ｎ、１１２−ｉ フィルタ回路
１１３−１〜１１３−ｎ、１１３−ｉ 保護ＩＣ
１１４、１１５ ドライブ回路
２３１ コンパレータ、２３２ 遅延回路、２３３、２３４ 電流源
Ｍ11〜Ｍ19 ＭＯＳトランジスタ、Ｒ11、Ｒ12 抵抗
Ｔ11〜Ｔ16 端子
１１１−１〜１１１−ｎ、１１１−ｉ 電池
１１２−１〜１１１−ｎ、１１２−ｉ フィルタ回路
１１３−１〜１１３−ｎ、１１３−ｉ 保護ＩＣ
１１４、１１５ ドライブ回路
２３１ コンパレータ、２３２ 遅延回路、２３３、２３４ 電流源
Ｍ11〜Ｍ19 ＭＯＳトランジスタ、Ｒ11、Ｒ12 抵抗
Ｔ11〜Ｔ16 端子
Claims (5)
- 電池を異常状態から保護する電池保護装置において、
前記電池の異常を検出し、異常が検出されたときに、異常検出信号を出力する検出部と、
外部から電流が入力される入力端子と、
前記入力端子に入力された電流を電圧に変換する電圧変換部と、
前記検出部の出力と前記電圧変換部の出力とを合成する合成部、
前記合成部で合成された合成信号を電流に変換する電流変換部と、
前記電流変換部で変換された電流を出力する出力端子とを有することを特徴とする電池保護装置。 - １チップの半導体集積回路から構成されたことを特徴とする請求項１記載の電池保護装置。
- 直列に接続された複数の電池を異常状態から保護する電池保護システムにおいて、
前記複数の電池の正極側に直列に接続されたＰ−ＭＯＳトランジスタと、
前記複数の電池に対応して設けられ、対応する電池の異常状態を検出し、異常検出電流を出力する複数の電池保護装置と、
前記電池保護装置から出力される異常検出信号に応じて前記Ｐ−ＭＯＳトランジスタを駆動するドライブ回路とを有し、
前記電池保護装置は、
前記電池の異常を検出し、異常が検出されたときに、異常検出信号を出力する検出部と、
外部から電流が入力される入力端子と、
前記入力端子に入力された電流を電圧に変換する電圧変換部と、
前記検出部の出力と前記電圧変換部の出力とを合成する合成部、
前記合成部で合成された合成信号を電流に変換する電流変換部と、
前記電流変換部で変換された電流を出力する出力端子とから構成され、
一つの電池保護装置の前記出力端子を異なる電池保護装置の前記入力端子に順次に接続し、最終段の電池保護装置の前記出力端子を前記ドライブ回路に接続したことを特徴とする電池保護システム。 - 前記電池保護装置は、１チップの半導体集積回路から構成されたことを特徴とする請求項３記載の電池保護システム。
- 直列に接続された複数の電池を異常状態から保護する電池保護方法において、
前記電池の異常を検出し、異常が検出されたときに、異常検出信号を出力する検出部と、
外部から電流が入力される入力端子と、
前記入力端子に入力された電流を電圧に変換する電圧変換部と、
前記検出部の出力と前記電圧変換部の出力とを合成する合成部、
前記合成部で合成された合成信号を電流に変換する電流変換部と、
前記電流変換部で変換された電流を出力する出力端子とから構成された電池保護回路を前記複数の電池に対応して設け、
一つの電池保護装置の前記出力端子を異なる電池保護装置の前記入力端子に順次に接続し、最終段の電池保護装置の前記出力端子から出力される電流に応じて前記複数の電池の正極側に直列に接続されたＰ−ＭＯＳトランジスタを制御し、前記複数の電池を保護することを特徴とする電池保護方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004134319A JP4135676B2 (ja) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | 電池保護装置、及び、それを用いた電池保護システム、並びに、電池保護方法 |
| KR1020050000723A KR101035541B1 (ko) | 2004-04-28 | 2005-01-05 | 전지보호 장치, 및, 그것을 이용한 전지보호 시스템, 및,전지보호 방법 |
| CNB2005100051254A CN100514743C (zh) | 2004-04-28 | 2005-01-28 | 电池保护装置与***以及电池保护方法 |
| US11/046,492 US7397221B2 (en) | 2004-04-28 | 2005-01-28 | Battery protection device, battery protection system using the same, and battery protection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004134319A JP4135676B2 (ja) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | 電池保護装置、及び、それを用いた電池保護システム、並びに、電池保護方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005318736A JP2005318736A (ja) | 2005-11-10 |
| JP4135676B2 true JP4135676B2 (ja) | 2008-08-20 |
Family
ID=35186413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004134319A Expired - Fee Related JP4135676B2 (ja) | 2004-04-28 | 2004-04-28 | 電池保護装置、及び、それを用いた電池保護システム、並びに、電池保護方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7397221B2 (ja) |
| JP (1) | JP4135676B2 (ja) |
| KR (1) | KR101035541B1 (ja) |
| CN (1) | CN100514743C (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5170610B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2013-03-27 | 日立工機株式会社 | 充電装置 |
| JP4533328B2 (ja) * | 2006-02-28 | 2010-09-01 | 株式会社リコー | 充電制御用半導体集積回路、その充電制御用半導体集積回路を使用した充電装置及び２次電池接続検出方法 |
| KR100905663B1 (ko) * | 2006-07-13 | 2009-06-30 | 주식회사 엘지화학 | 배터리 장치의 회로 동작 전류 밸런싱 장치 및 방법 |
| JP5248764B2 (ja) * | 2006-11-02 | 2013-07-31 | パナソニック株式会社 | 蓄電素子の異常検出装置、蓄電素子の異常検出方法及びその異常検出プログラム |
| JP4864730B2 (ja) * | 2007-01-05 | 2012-02-01 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 電池電圧監視装置 |
| JP2008278688A (ja) * | 2007-05-02 | 2008-11-13 | Seiko Instruments Inc | バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 |
| JP2009017651A (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | Lenovo Singapore Pte Ltd | 過電圧保護システム、電池パック、および電子機器 |
| EP2166642B1 (en) * | 2007-07-06 | 2012-03-28 | Seiko Instruments Inc. | Battery state monitoring circuit and battery device |
| JP5123585B2 (ja) * | 2007-07-06 | 2013-01-23 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリ保護ｉｃ及びバッテリ装置 |
| JP4858378B2 (ja) * | 2007-09-14 | 2012-01-18 | 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 | 多セル直列電池用のセル電圧監視装置 |
| CN101399440B (zh) | 2007-09-27 | 2011-03-30 | 比亚迪股份有限公司 | 一种多节电池的保护电路及方法 |
| JP5459946B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2014-04-02 | 株式会社日立製作所 | 車両用直流電源装置 |
| JP5088737B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2012-12-05 | Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 | 二次電池パック |
| US7847512B2 (en) * | 2008-03-20 | 2010-12-07 | Min Carroll | Solar powered DC load system |
| CN101728841B (zh) * | 2008-10-13 | 2015-03-25 | 三美电机株式会社 | 电池盒 |
| JP5431842B2 (ja) * | 2008-10-21 | 2014-03-05 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 |
| JP5396825B2 (ja) * | 2008-11-14 | 2014-01-22 | ミツミ電機株式会社 | 保護回路 |
| JP5439800B2 (ja) * | 2008-12-04 | 2014-03-12 | ミツミ電機株式会社 | 二次電池保護用集積回路装置及びこれを用いた二次電池保護モジュール並びに電池パック |
| JP5502335B2 (ja) * | 2009-02-04 | 2014-05-28 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 |
| JP5631549B2 (ja) * | 2009-02-13 | 2014-11-26 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリーの保護回路装置 |
| ES2965226T3 (es) | 2009-06-29 | 2024-04-11 | Aesc Japan Ltd | Paquete de baterías secundarias |
| JP5770979B2 (ja) | 2010-06-03 | 2015-08-26 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリー状態監視回路およびバッテリー装置 |
| WO2012029221A1 (ja) * | 2010-08-31 | 2012-03-08 | パナソニック株式会社 | 電池電源装置、及び電池電源システム |
| US8797043B2 (en) * | 2010-10-04 | 2014-08-05 | Intersil Americas Inc. | System and method for detection of open connections between an integrated circuit and a multi-cell battery pack |
| JP6030820B2 (ja) * | 2010-11-05 | 2016-11-24 | ミツミ電機株式会社 | 電池電圧監視回路 |
| JP5758131B2 (ja) * | 2011-01-17 | 2015-08-05 | 株式会社東芝 | 電池監視回路、および、電池監視システム |
| JP5691950B2 (ja) * | 2011-09-05 | 2015-04-01 | 株式会社デンソー | 電圧監視装置 |
| JP5891809B2 (ja) * | 2012-01-23 | 2016-03-23 | ミツミ電機株式会社 | 電池保護回路及び電池保護装置、並びに電池パック |
| JP5524311B2 (ja) * | 2012-10-25 | 2014-06-18 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリ保護ｉｃ及びバッテリ装置 |
| CN103825252B (zh) * | 2012-11-19 | 2017-03-15 | 比亚迪股份有限公司 | 一种电池连接断线的保护装置及保护*** |
| KR101733740B1 (ko) | 2016-01-07 | 2017-05-08 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 보호 회로 |
| CN111490569B (zh) * | 2020-03-10 | 2022-05-13 | 深圳市创芯微微电子有限公司 | 一种电池保护芯片、多串电池级联保护电路 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3081994B2 (ja) * | 1997-10-22 | 2000-08-28 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 半導体装置 |
| JPH11150883A (ja) * | 1997-11-18 | 1999-06-02 | Sony Corp | 充電装置、二次電池装置、充電システムおよび充電方法 |
| JP2001307782A (ja) * | 2000-04-19 | 2001-11-02 | Tokyo R & D Co Ltd | 電池特性データ伝達方法および電池管理システム |
| JP4605952B2 (ja) * | 2001-08-29 | 2011-01-05 | 株式会社日立製作所 | 蓄電装置及びその制御方法 |
| JP2003208927A (ja) * | 2002-01-11 | 2003-07-25 | Nec Tokin Tochigi Ltd | 多直用電池パック |
| FR2842359B1 (fr) * | 2002-07-11 | 2004-08-27 | Cit Alcatel | Dispositif de protection perfectionne, a circuits 1s, pour un ensemble de batterie de generateurs electrochimiques |
| JP4080408B2 (ja) | 2003-10-07 | 2008-04-23 | 松下電器産業株式会社 | 電池用保護ｉｃおよびそれを利用した電池パック |
-
2004
- 2004-04-28 JP JP2004134319A patent/JP4135676B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-01-05 KR KR1020050000723A patent/KR101035541B1/ko active IP Right Grant
- 2005-01-28 US US11/046,492 patent/US7397221B2/en active Active
- 2005-01-28 CN CNB2005100051254A patent/CN100514743C/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101035541B1 (ko) | 2011-05-23 |
| KR20050104302A (ko) | 2005-11-02 |
| JP2005318736A (ja) | 2005-11-10 |
| US20050242780A1 (en) | 2005-11-03 |
| CN1691398A (zh) | 2005-11-02 |
| CN100514743C (zh) | 2009-07-15 |
| US7397221B2 (en) | 2008-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4135676B2 (ja) | 電池保護装置、及び、それを用いた電池保護システム、並びに、電池保護方法 | |
| JP5718478B2 (ja) | リチウム電池保護回路 | |
| JP5439800B2 (ja) | 二次電池保護用集積回路装置及びこれを用いた二次電池保護モジュール並びに電池パック | |
| JP6614388B1 (ja) | 二次電池保護回路、二次電池保護装置、電池パック及び二次電池保護回路の制御方法 | |
| US6316915B1 (en) | Charge/discharge protection circuit and battery pack having the charge/discharge protection circuit | |
| US7710076B2 (en) | Back-gate voltage generator circuit, four-terminal back gate switching FET, and charge and discharge protection circuit using same | |
| US8525482B2 (en) | Overcurrent protection circuit for connecting a current detection terminal to overcurrent detection resistors having different resistances | |
| JP4311687B2 (ja) | 電源回路およびバッテリ装置 | |
| US9081069B2 (en) | Protection IC and method of monitoring a battery voltage | |
| JP4080408B2 (ja) | 電池用保護ｉｃおよびそれを利用した電池パック | |
| JP2002330549A (ja) | 充放電制御回路と充電式電源装置 | |
| JP2006029895A (ja) | 電池電圧監視用集積回路および電池電圧監視システム | |
| CN108736536B (zh) | 充放电控制电路和电池装置 | |
| JP2008099371A (ja) | 電圧変換回路およびバッテリ装置 | |
| JP2006340450A (ja) | 電池保護回路 | |
| JP2007187628A (ja) | ２次電池装置の異常検出装置 | |
| EP1313193A1 (en) | Battery protection system with sequential blowing fuse | |
| JP2020036496A (ja) | 二次電池保護回路、二次電池保護装置、電池パック及び二次電池保護回路の制御方法 | |
| JP2002320340A (ja) | 充放電制御回路と充電式電源装置 | |
| JP2009159811A (ja) | バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 | |
| JP2007218680A (ja) | 充放電監視装置 | |
| JP3899109B2 (ja) | 充放電保護回路 | |
| JP2000152510A (ja) | 充放電制御回路と充電式電源装置 | |
| JP2000152509A (ja) | 充放電制御回路と充電式電源装置 | |
| JP7489907B2 (ja) | 充放電制御回路及びバッテリ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070328 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080122 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080324 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080513 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080526 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4135676 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110613 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140613 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |