JP5715502B2 - 充放電制御回路及びバッテリ装置 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の電圧や異常を検知する充放電制御回路及びバッテリ装置に関し、特に、外部端子からの信号入力時に充放電制御回路をパワーダウンさせる充放電制御回路及びバッテリ装置に関する。

図３に、従来の充放電制御回路及びバッテリ装置の回路図を示す。従来の充放電制御回路及びバッテリ装置は、二次電池１〜４（例えばリチウムイオン二次電池のセル）と、ＦＥＴ等で構成された充電制御トランジスタ１４及び放電制御トランジスタ１６と、充放電制御回路２２と、マイコン２１と、外部端子ＥＢ＋及びＥＢ−と、を備えている。

二次電池１〜４は、二次電池１の正極が放電制御トランジスタ１６に接続され、二次電池４の負極が外部端子ＥＢ−に接続されている。放電制御トランジスタ１６と充電制御トランジスタ１４は直列に接続されており、充電制御トランジスタ１４は外部端子ＥＢ＋に接続されている。

充電制御トランジスタ１４は、充電器２０から二次電池１〜４への充電を制御するためのスイッチ素子である。放電制御トランジスタ１６は、二次電池１〜４から負荷１９への放電を制御するためのスイッチ素子である。充放電制御回路２２は、二次電池１〜４への充電を禁止するとき充電制御トランジスタ１４をＯＦＦし、二次電池１〜４からの放電を禁止するとき放電制御トランジスタ１６をＯＦＦする。

ここで、充放電制御回路２２は、ＣＴＬ端子１３に充電禁止信号が入力されると、充電制御トランジスタ１４をＯＦＦし、放電制御トランジスタ１６をオンする。そして、ＣＴＬ端子１３に充電禁止信号が入力されていても、ＶＭＰ端子１２が過電流検出電圧になった場合、ＣＴＬ端子１３の充電禁止信号をキャンセルする。

以上により、外部端子ＥＢ＋と外部端子ＥＢ−の間に負荷１９が接続されている場合に、ＣＴＬ端子１３から充電禁止信号が入力されても、充電制御トランジスタ１４と放電制御トランジスタ１６の両方がＯＦＦにはならないため、負荷１９に電圧を供給できないようなロックモードを防止できる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３２０３２４号公報（図１）

しかしながら従来の技術では、バッテリ装置の出荷時に二次電池の電力消費を防ぐためＣＴＬ端子１３から充電禁止信号を入力すると、外部端子ＥＢ＋と外部端子ＥＢ−の間に負荷が接続された時、寄生ダイオード１５を介して放電電流を流し、二次電池の電力を消費してしまうという課題があった。また、充放電制御回路２２も電力を消費するという課題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、バッテリ装置の出荷時に、二次電池の電力消費を防ぎ、充放電制御回路２２の消費電流を低減させる充放電制御回路及びバッテリ装置を提供する。

従来の課題を解決するために、本発明の充放電制御回路は以下のような構成とした。
二次電池の充放電を制御する充放電制御回路であって、充放電制御回路に流れる電流を制御するスイッチ回路と、スイッチ回路の動作を制御する制御回路と、外部から充放電制御回路の動作を制御する信号が入力される入力端子と、を備える構成とする。

本発明の充放電制御回路によれば、入力端子から信号が入力後、放電制御トランジスタをＯＦＦさせ外部負荷への放電電流を遮断し、充放電制御回路をパワーダウンさせ消費電流を低減させるので、バッテリ装置の出荷時に二次電池の電力消費を防ぐことができるという効果がある。

第一の実施形態の充放電制御回路及びバッテリ装置の回路図である。 第二の実施形態の充放電制御回路及びバッテリ装置の回路図である。 従来の充放電制御回路及びバッテリ装置の回路図である。

図１は、第一の実施形態の充放電制御回路及びバッテリ装置の回路図である。
第一の実施形態の充放電制御回路及びバッテリ装置は、二次電池１０１と、抵抗１０２及び１０４と、容量１０３と、充電器１０６や負荷１０５が接続される外部端子１５７及び１５８と、Ｎｃｈ放電ＦＥＴ１０７と、Ｎｃｈ充電ＦＥＴ１０８と、充放電制御回路１２１と、を備えている。充放電制御回路１２１は、充放電監視回路１１１と、制御回路１１３と、外部信号検出回路１１５と、スイッチ回路１１２及び１１４と、端子１５１、１５２、１５３、１５４、１５６、１５９と、を備えている。

二次電池１０１は、正極が抵抗１０２の一方の端子及び外部端子１５７に接続され、負極が容量１０３の一方の端子と充放電制御回路１２１の端子１５２とＮｃｈ放電ＦＥＴ１０７のソースに接続される。抵抗１０２の他方の端子は、容量１０３の他方の端子及び充放電制御回路１２１の端子１５１に接続される。充放電制御回路１２１の端子１５１は、スイッチ回路１１２と制御回路１１３とスイッチ回路１１４に接続される。充放電制御回路１２１の端子１５２は、充放電監視回路１１１と制御回路１１３と外部信号検出回路１１５に接続される。スイッチ回路１１２の他方の端子は充放電監視回路１１１に接続され、スイッチ回路１１４の他方の端子は外部信号検出回路１１５に接続される。充放電監視回路１１１は制御回路１１３及び端子１５６に接続され、外部信号検出回路１１５は制御回路１１３及び端子１５９に接続される。制御回路１１３は、端子１５３および端子１５４に接続され、スイッチ回路１１２及び１１４に制御信号を出力する。Ｎｃｈ放電ＦＥＴ１０７は、ドレインはＮｃｈ充電ＦＥＴ１０８のドレインに接続され、ゲートは端子１５３に接続される。Ｎｃｈ充電ＦＥＴ１０８は、ソースは外部端子１５８に接続され、ゲートは端子１５４に接続される。抵抗１０４は、一方の端子は端子１５６に接続され、他方の端子は外部端子１５８に接続される。

次に第一の実施形態の充放電制御回路及びバッテリ装置の動作について説明する。
二次電池１０１が接続されると、制御回路１１３は信号を出力し、スイッチ回路１１２とスイッチ回路１１４をオンさせて充放電監視回路１１１及び外部信号検出回路１１５を動作させる。外部端子１５７、１５８間に充電器１０６が接続され二次電池１０１が過充電状態になると、充放電監視回路１１１は過充電を検出して制御回路１１３に過充電禁止信号を出力する。制御回路１１３は過充電禁止信号を受けて端子１５４にＬｏを出力してＮｃｈ充電ＦＥＴ１０８をオフさせて保護をかける。外部端子１５７、１５８間に負荷１０５が接続され二次電池１０１が過放電状態になると、充放電監視回路１１１は過放電を検出して制御回路１１３に過放電禁止信号を出力する。制御回路１１３は過放電禁止信号を受けて端子１５３にＬｏを出力してＮｃｈ放電ＦＥＴ１０７をオフさせて保護をかける。外部端子１５７、１５８が短絡され二次電池１０１が過電流状態になると、充放電監視回路１１１は端子１５６の電圧が上昇した事を検出して制御回路１１３に過電流禁止信号を出力する。制御回路１１３は過電流禁止信号を受けて端子１５３にＬｏを出力してＮｃｈ充電ＦＥＴ１０７をオフさせて保護をかける。

端子１５９に信号が入力されると外部信号検出回路１１５が信号を検出し、制御回路１１３に外部信号検出信号を出力する。制御回路１１３は外部信号検出信号を受けて端子１５３にＬｏ、端子１５４にＨｉ、スイッチ回路１１２、１１４をオフさせる信号を出力する。こうして、Ｎｃｈ放電ＦＥＴ１０７をオフ、Ｎｃｈ充電ＦＥＴ１０８をオンさせ、充放電監視回路１１１、外部信号検出回路１１５の動作を止めるパワーダウン状態にし、低消費電力化を行うことができる。パワーダウン状態を解除するには外部端子１５７、１５８間に充電器１０６を接続する必要がある。このため、バッテリ装置を出荷する時、端子１５９から信号を入力することで二次電池１０１の保存期間を長くすることができる。

なお、スイッチ回路１１２及び１１４は、充放電監視回路１１１及び外部信号検出回路１１５の動作を止めるものであるため、他の方法でそれらの動作をとめても良い。

以上に説明したように、第一の実施形態の過電流保護回路を備えた充放電制御回路及びバッテリ装置によれば、端子１５９に信号を入力することによってＮｃｈ放電ＦＥＴ１０７をオフ、Ｎｃｈ充電ＦＥＴ１０８をオン、充放電制御回路１２１をパワーダウン状態にし、低消費電力化を行うことができる。そして、バッテリ装置を出荷する時、端子１５９から信号を入力することで二次電池１０１の保存期間を長くすることができる。

図２は、第二の実施形態の過電流保護回路を備えた充放電制御回路及びバッテリ装置の回路図である。図１との違いはＮｃｈ放電ＦＥＴ１０７をＰｃｈ放電ＦＥＴ２０７へ、Ｎｃｈ充電ＦＥＴ１０８をＰｃｈ放電ＦＥＴ２０８に変更した点である。

接続に関して説明する。Ｐｃｈ放電ＦＥＴ２０７は、ソースは二次電池１０１の正極に接続され、ドレインはＰｃｈ充電ＦＥＴ２０８のドレインに接続され、ゲートは端子１５３に接続される。Ｐｃｈ充電ＦＥＴ２０８は、ソースは外部端子１５７に接続され、ゲートは端子１５４に接続される。他の接続は第一の実施形態と同様である。

次に第二の実施形態の充放電制御回路及びバッテリ装置の動作について説明する。
二次電池１０１が接続されると、制御回路１１３は信号を出力し、スイッチ回路１１２とスイッチ回路１１４をオンさせて充放電監視回路１１１及び外部信号検出回路１１５を動作させる。外部端子１５７、１５８間に充電器１０６が接続され二次電池１０１が過充電状態になると、充放電監視回路１１１は過充電を検出して制御回路１１３に過充電禁止信号を出力する。制御回路１１３は過充電禁止信号を受けて端子１５４にＨｉを出力してＰｃｈ充電ＦＥＴ２０８をオフさせて保護をかける。外部端子１５７、１５８間に負荷１０５が接続され二次電池１０１が過放電状態になると、充放電監視回路１１１は過放電を検出して制御回路１１３に過放電禁止信号を出力する。制御回路１１３は過放電禁止信号を受けて端子１５３にＨｉを出力してＰｃｈ放電ＦＥＴ２０７をオフさせて保護をかける。外部端子１５７、１５８が短絡され二次電池１０１が過電流状態になると、充放電監視回路１１１は端子１５６の電圧が上昇した事を検出して制御回路１１３に過電流禁止信号を出力する。制御回路１１３は過電流禁止信号を受けて端子１５３にＨｉを出力してＰｃｈ充電ＦＥＴ２０７をオフさせて保護をかける。

端子１５９に信号が入力されると外部信号検出回路１１５が信号を検出し、制御回路１１３に外部信号検出信号を出力する。制御回路１１３は外部信号検出信号を受けて端子１５３にＨｉ、端子１５４にＬｏ、スイッチ回路１１２、１１４をオフさせる信号を出力する。こうして、Ｐｃｈ放電ＦＥＴ２０７をオフ、Ｐｃｈ充電ＦＥＴ２０８をオンさせ、充放電監視回路１１１、外部信号検出回路１１５の動作を止めるパワーダウン状態にし、低消費電力化を行うことができる。パワーダウン状態を解除するには外部端子１５７、１５８間に充電器１０６を接続する必要がある。このため、バッテリ装置を出荷する時端子１５９から信号を入力することで二次電池１０１の保存期間を長くすることができる。

なお、スイッチ回路１１２、１１４は、充放電監視回路１１１、外部信号検出回路１１５の動作を止めるものであるため、他の方法でそれらの動作をとめても良い。

以上に説明したように、第二の実施形態の過電流保護回路を備えた充放電制御回路及びバッテリ装置によれば、端子１５９に信号を入力することによってＰｃｈ放電ＦＥＴ２０７をオフ、Ｐｃｈ充電ＦＥＴ２０８をオン、充放電制御回路２２１をパワーダウン状態にし、低消費電力化を行うことができる。そして、バッテリ装置を出荷する時、端子１５９から信号を入力することで二次電池１０１の保存期間を長くすることができる。

１０１ 二次電池
１０５ 負荷
１０６ 充電器
１１１ 充放電監視回路
１１３ 制御回路
１１５ 外部信号検出回路
１５７、１５８ 外部端子

Claims (2)

1. 二次電池の電圧を監視し、充放電制御スイッチを開閉することによって前記二次電池の充放電を制御する充放電制御回路であって、
   前記二次電池の電圧を監視する充放電監視回路と、
   外部から前記充放電制御回路の動作を制御する信号が入力される外部信号検出回路と、
   前記外部信号検出回路の電源端子に接続された第一のスイッチ回路と、前記充放電監視回路の電源端子に接続された第二のスイッチ回路と、を備え、前記充放電制御回路に流れる電流を制御するスイッチ回路と、
   前記充放電監視回路と前記外部信号検出回路の信号が入力され、前記充放電制御スイッチと前記スイッチ回路を制御する制御回路と、を備え
   前記制御回路は、前記外部信号検出回路の信号が入力されると、前記充放電制御スイッチと前記スイッチ回路をオフする、
   ことを特徴とする充放電制御回路。
2. 充放電が可能な前記二次電池と、
   前記二次電池の充放電経路に設けられた前記充放電制御スイッチと、
   前記二次電池の電圧を監視し、前記充放電制御スイッチを開閉することによって前記二次電池の充放電を制御する請求項１に記載の充放電制御回路と、
   を備えたバッテリ装置。

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