JP6370191B2 - 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、バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置に関し、特にバッテリやバッテリに接続した機器に過電流が流れることを防止する技術に関する。

図３に、従来のバッテリ装置の回路図を示す。従来のバッテリ装置は、二次電池１と、充放電制御スイッチ２と、充放電保護回路３と、外部端子４及び５と、で構成されている。充放電保護回路３は、制御回路２２と、プルダウン回路２４と、過電流検出回路３５を備えている。

次に、従来のバッテリ装置の動作について説明する。
過電流検出端子１４の電圧は、充放電制御スイッチ２の抵抗成分と外部端子４と外部端子５の間に接続される負荷に流れる電流により決定される。外部端子４と外部端子５が短絡される等の負荷に異常が発生すると、負荷電流が大きくなり、過電流検出端子１４の電圧が上昇する。

過電流検出端子１４の電圧が過電流検出回路３５の過電流検出電圧を上回ると、過電流検出回路３５は検出信号を出力する。制御回路２２は、検出信号を受けると、放電電流を遮断するよう充放電制御スイッチ２を制御する。この状態を、放電過電流状態とよぶ。また、過電流検出端子１４の電圧が過電流検出回路３５の過電流検出電圧を下回ると、電流検出回路３５は解除信号を出力し、放電過電流状態は解除される(例えば、特許文献１参照) 。

放電過電流状態では、制御回路２２はプルダウン回路２４をオンして、過電流検出端子１４をプルダウンする。すなわち、負荷が正常な状態に戻ってくると、過電流検出端子１４の電圧は低下する。そして、過電流検出端子１４の電圧が過電流検出電圧を下回ると、過電流検出回路３５は放電過電流状態を解除する。制御回路２２は、電流検出回路３５の解除信号を受けると、充放電制御スイッチ２を制御して放電を再開させる。ここで、放電を再開させる負荷インピーダンスを過電流解除インピーダンスと呼ぶ。

特開２００６−１０１６９６号公報

プルダウン回路２４は、負荷が異常な状態になったときにオンするため、プルダウン回路２４を介して放電電流が流れてしまう。従って、プルダウン回路２４は、インピーダンスを大きめに設定されている。

すなわち、負荷インピーダンスがプルダウン回路２４のインピーダンスより大きくならないと、過電流検出端子１４の電圧が過電流検出電圧を下回らないので、負荷インピーダンスがあまり大きくない負荷の場合には放電を再開できない可能性がある。

本発明は、以上の課題を解決するために考案されたものであり、ユーザの利便性が高いバッテリ装置を提供するためのものである。

従来の課題を解決するために、本発明のバッテリ状態監視回路は、以下のような構成とした。

充放電制御スイッチに発生する電圧が入力される過電流検出端子と、過電流検出端子に接続され、過電流状態のときに前記過電流検出端子をプルダウンするプルダウン回路と、過電流検出端子の電圧と第一の基準電圧を比較し、過電流検出信号を出力する第一の比較回路と、過電流検出端子の電圧と第一の基準電圧よりも高い第二の基準電圧を比較し、過電流解除電圧制御信号を出力する第二の比較回路と、過電流検出信号を受けると、充放電制御スイッチをオフ且つ前記プルダウン回路をオンし、過電流解除電圧制御信号を受けると、過電流解除電圧を第二の基準電圧に切り替える制御回路と、を備えたことを特徴とするバッテリ状態監視回路。

本発明のバッテリ装置によれば、過電流解除インピーダンスを低く設定することが出来るため、負荷インピーダンスがあまり大きくない負荷の場合でも放電を再開でき、利便性が向上する。

第一の実施形態のバッテリ装置の回路図である。 第二の実施形態のバッテリ装置の回路図である。 従来のバッテリ装置の回路図である。 第三の実施形態のバッテリ装置の回路図である。

以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
図１は、第一の実施形態のバッテリ装置の回路図である。
第一の実施形態のバッテリ装置は、二次電池１と、充放電制御スイッチ２と、バッテリ状態監視回路３と、外部端子４、５で構成されている。

バッテリ状態監視回路３は、制御回路２２と、プルダウン回路２４と、過電流検出用の比較回路２５と、過電流解除用の比較回路２７と、過電流検出用の基準電圧回路２６と、過電流解除用の基準電圧回路２８と、正極電源端子１１と、負極電源端子１２と、充放電制御信号出力端子１３と、過電流検出端子１４を備えている。

二次電池１は、正極は外部端子４と正極電源端子１１に接続され、負極は負極電源端子１２と充放電制御スイッチ２の一方の端子に接続される。充放電制御スイッチ２は、制御端子は充放電制御信号出力端子１３に接続され、充放電制御スイッチ２の他方の端子は過電流検出端子１４および外部端子５に接続される。

制御回路２２は、第一の入力端子は正極電源端子１１に接続され、第二の入力端子は負極電源端子１２に接続され、第三の入力端子は比較回路２５の出力端子に接続され、第四の入力端子は比較回路２７の出力端子に接続され、第一の出力端子は充放電制御信号出力端子１３に接続され、第二の出力端子はプルダウン回路２４の第一の入力端子に接続される。

比較回路２５は、第一の入力端子は過電流検出端子１４に接続され、第二の入力端子は基準電圧回路２６の出力端子に接続される。比較回路２７は、第一の入力端子は過電流検出端子１４に接続され、第二の入力端子は基準電圧回路２８の出力端子に接続される。プルダウン回路２４は、第二の入力端子は負極電源端子１２に接続され、出力端子は過電流検出端子１４に接続される。

次に、第一の実施形態のバッテリ装置の動作について説明する。
外部端子４と外部端子５の間に負荷が接続された場合、負荷に流れる電流と充放電制御スイッチ２の抵抗成分により、その両端に電位差が生じる。バッテリ状態監視回路３は、この電位差を過電流検出端子１４で監視し、放電過電流からバッテリ装置を保護している。ここで、基準電圧回路２６の電圧は過電流状態検出電圧、基準電圧回路２８の電圧は過電流状態解除電圧である。そして、基準電圧回路２８の電圧は、基準電圧回路２６の電圧より高く設定してある。

負荷に短絡される等の異常が発生して負荷電流が増加し、過電流検出端子１４の電圧が基準電圧回路２６の電圧を上回ると、比較回路２５は検出信号を出力する。制御回路２２は、検出信号を受けると、放電電流を遮断するよう充放電制御スイッチ２を制御する。更に、制御街路２２は、プルダウン回路２４をオンして、過電流検出端子１４をプルダウンする。この状態を、放電過電流状態とする。

放電過電流状態になると、負荷により過電流検出端子１４の電圧は上昇する。負荷が正常な状態に戻ってくると、すなわち負荷インピーダンスが大きくなってくると、過電流検出端子１４の電圧はプルダウン回路２４によって低下する。そして、過電流検出端子１４の電圧が過電流解除電圧を下回ると、制御回路２２は、放電過電流状態を解除、充放電制御スイッチ２を制御して放電を再開させる。ここで、放電を再開させる負荷インピーダンスを過電流解除インピーダンスと呼ぶ。

このとき、制御街路２２は、過電流検出端子１４の電圧により、過電流状態解除電圧を切り替える。過電流状態解除電圧は、過電流検出端子１４の電圧が基準電圧回路２８の出力電圧未満の場合は基準電圧回路２６の電圧とし、基準電圧回路２８の電圧以上の場合は基準電圧回路２８の電圧とする。

負荷インピーダンスが小さい場合には、放電過電流状態になると過電流検出端子１４の電圧は基準電圧回路２８の電圧以上になる。従って、制御街路２２は、過電流状態解除電圧を基準電圧回路２６の電圧より高い基準電圧回路２８の電圧とする。

従って、インピーダンスが小さく過電流解除インピーダンスが小さい負荷であっても、制御回路２２は過電流状態を解除することが出来る。解除後は、制御街路２２が充放電制御スイッチ２をオンして、プルダウン回路２４をオフすることによって、通常の動作状態に戻ることが出来る。

以上説明したように、本実施形態のバッテリ装置は、過電流解除電圧を負荷のインピーダンスに応じて設定出来るので、インピーダンスが小さい負荷であっても必ず過電流を解除することが出来る。

＜実施形態２＞
図２は、第二の実施形態のバッテリ装置の回路図である。
第二の実施形態のバッテリ装置のバッテリ状態監視回路３は、制御回路２２と、プルダウン回路２４と、比較回路２５と、比較回路２７と、基準電圧回路２９と、基準電圧回路２８と、正極電源端子１１と、負極電源端子１２と、充放電制御信号出力端子１３と、過電流検出端子１４を備えている。

比較回路２７は、出力端子は基準電圧回路２９の制御端子に接続される。基準電圧回路２９は、制御端子に入力される信号によって出力する電圧を切り替える。その他の回路、接続関係は、第一の実施形態のバッテリ装置と同様である。

次に、第二の実施形態のバッテリ装置の過電流検出解除の動作について説明する。
放電過電流状態になると、負荷により過電流検出端子１４の電圧は上昇する。この時、過電流検出端子１４の電圧により、過電流状態解除電圧を切り替える。過電流検出端子１４の電圧が基準電圧回路２８の出力電圧を上回ると、比較回路２７の出力する検出信号によって、基準電圧回路２９の電圧を高い電圧に切り替える。ここで、基準電圧回路２９の電圧を基準電圧回路２８の電圧以上に切り替え、その電圧を過電流状態解除電圧とする。

負荷インピーダンスが小さい場合には、放電過電流状態になると過電流検出端子１４の電圧は基準電圧回路２８の電圧以上になる。従って、基準電圧回路２６は、高い電圧に切り替えられ、その電圧を過電流状態解除電圧とする。

従って、インピーダンスが小さく過電流解除インピーダンスが小さい負荷であっても、基準電圧回路２９の電圧を高く設定することで、制御回路２２は過電流状態を解除することが出来る。解除後は、制御街路２２が充放電制御スイッチ２をオンして、プルダウン回路２４をオフすることによって、通常の動作状態に戻ることが出来る。

以上説明したように、本実施形態のバッテリ装置は、過電流解除電圧を負荷のインピーダンスに応じて設定出来るので、インピーダンスが小さい負荷であっても必ず過電流を解除することが出来る。

＜実施形態３＞
図４は、第三の実施形態のバッテリ装置の回路図である。
第三の実施形態のバッテリ装置のバッテリ状態監視回路３は、制御回路２２と、プルダウン回路２４と、比較回路２５と、比較回路２７と、基準電圧回路２６と、基準電圧回路２８と、正極電源端子１１と、負極電源端子１２と、抵抗４１と、電流源４２と、充放電制御信号出力端子１３と、過電流検出端子１４を備えている。

抵抗４１は、一端が過電流検出端子１４に接続され、他端が比較回路２５の第一の入力端子に接続される。電流源４２は、抵抗４１と正極電源端子１１の間に接続される。比較回路２７は、出力端子は電流源４２の制御端子に接続される。電流源４２は、制御端子に入力される信号によって出力する電流を切り替える。その他の回路、接続関係は、第一の実施形態のバッテリ装置と同様である。

次に、第三の実施形態のバッテリ装置の動作について説明する。
比較回路２７が検出信号を出力していない時、電流源４２は所定の電流を抵抗４１に流している。抵抗４１は、他端の電圧が過電流検出端子１４の電圧から電流で発生した電圧分だけ高い電圧になっている。比較回路２５は、基準電圧回路２６の電圧と抵抗４１の他端の電圧を比較して、放電過電流を検出する。即ち、電流源４２と抵抗４１は、比較回路２５の第一の入力端子にオフセット電圧を与えている。

放電過電流状態になると、負荷により過電流検出端子１４の電圧は上昇する。この時、過電流検出端子１４の電圧により、比較回路２５の第一の入力端子のオフセット電圧を切り替える。過電流検出端子１４の電圧が基準電圧回路２８の出力電圧を上回ると、比較回路２７の出力する検出信号によって、電流源４２の電流を切り替える。例えば、電流源４２の電流をオフに切り替え、比較回路２５の第一の入力端子のオフセット電圧を０とする。

負荷インピーダンスが小さい場合には、放電過電流状態になると過電流検出端子１４の電圧は基準電圧回路２８の電圧以上になる。従って、基準電圧回路２６は、見かけ上高い電圧に切り替えられたことになり、その電圧を過電流状態解除電圧とする。

従って、インピーダンスが小さく過電流解除インピーダンスが小さい負荷であっても、制御回路２２は過電流状態を解除することが出来る。解除後は、制御街路２２が充放電制御スイッチ２をオンして、プルダウン回路２４をオフすることによって、通常の動作状態に戻ることが出来る。

以上説明したように、本実施形態のバッテリ装置は、過電流解除電圧を負荷のインピーダンスに応じて設定出来るので、インピーダンスが小さい負荷であっても必ず過電流を解除することが出来る。

３ バッテリ状態監視回路
２２ 制御回路
２４ プルダウン回路
４２ 電流源

Claims (2)

1. 充放電制御スイッチによって二次電池の充放電を制御するバッテリ状態監視回路であって、
   前記バッテリ状態監視回路は、
   前記充放電制御スイッチに発生する電圧が入力される過電流検出端子と、
   前記過電流検出端子に接続され、過電流状態のときに前記過電流検出端子をプルダウンするプルダウン回路と、
   前記過電流検出端子の電圧と第一の基準電圧を比較し、過電流検出信号を出力する第一の比較回路と、
   前記過電流検出端子の電圧と前記第一の基準電圧よりも高い第二の基準電圧を比較し、過電流解除電圧制御信号を出力する第二の比較回路と、
   前記過電流検出信号を受けると、前記充放電制御スイッチをオフ且つ前記プルダウン回路をオンする制御回路と、
   を備え、
   前記第一の比較回路は、前記過電流解除電圧制御信号を受けると、前記第二の基準電圧よりも高い第三の電圧によって過電流解除を検出する
   ことを特徴とするバッテリ状態監視回路。
2. 外部端子の間に直列に接続された二次電池及び充放電制御スイッチと、
   前記充放電制御スイッチによって前記二次電池の充放電を制御する請求項１に記載のバッテリ状態監視回路と、
   を備えたことを特徴とするバッテリ装置。

Images