JP6916639B2 - 充放電制御回路およびバッテリ装置 - Google Patents

Description

本発明は、充放電制御回路およびバッテリ装置に関する。

従来、充放電制御回路と、二次電池と、二次電池に接続される充放電経路と、充放電経路に配置される充電制御トランジスタおよび放電制御トランジスタとを備えるバッテリ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載されたバッテリ装置では、充放電制御回路は、二次電池の電圧が過放電電圧を下回ると、放電制御トランジスタをオフして、二次電池から負荷への放電電流を停止する過放電状態にする。過放電状態において、外部端子に充電器が接続されていないとき、充放電制御回路の所定の回路の動作を停止して消費電力を減らすパワーダウン状態になる。

特許第３１９０５９７号公報

ところで、特許文献１に記載されたバッテリ装置において、例えば、二次電池からの過放電が検出されて放電制御トランジスタがオフし、パワーダウン状態になった場合であっても、その後、二次電池の内部インピーダンスによる電圧降伏がなくなって、二次電池の電圧が復帰し、二次電池から負荷に電流を供給できる状態になる場合がある。
しかしながら、特許文献１に記載されたバッテリ装置では、パワーダウン状態を解除するためには、外部端子に充電器を接続する必要がある。
つまり、特許文献１に記載されたバッテリ装置では、パワーダウン状態になった後、二次電池から負荷に電流を供給できる状態になっている場合であっても、ユーザは、充電器を外部端子に接続しなければ、パワーダウン状態を解除することができず、二次電池からの放電電流を利用することができない。

本発明は、パワーダウン状態になっているとき、充電器を接続することなくパワーダウン状態を解除し、負荷に電流を供給可能にすることができる充放電制御回路およびバッテリ装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態は、二次電池の第１電極に接続される第１電源端子と、前記二次電池の第２電極に接続される第２電源端子と、前記二次電池の充放電を制御する制御回路と、を備えた充放電制御回路であって、前記第１電源端子及び前記第２電源端子と接続され、前記二次電池の充放電状態を監視する充放電監視回路と、前記充放電制御回路のうち、少なくとも前記充放電監視回路の動作を停止するパワーダウン状態を解除するパワーダウン解除信号が入力されるパワーダウン解除端子と、前記パワーダウン解除端子に接続されたパワーダウン解除パルス発生回路と、を備え、前記パワーダウン解除パルス発生回路は、前記充放電制御回路がパワーダウン状態にあるときに、前記パワーダウン解除端子に前記パワーダウン解除信号が入力されると、パワーダウン解除パルスを少なくとも前記充放電監視回路及び前記制御回路に供給する、充放電制御回路である。

また、本発明の一実施形態は、充放電制御回路と、前記二次電池と、前記二次電池に接続される充放電経路と、前記充放電経路に配置される充電制御トランジスタおよび放電制御トランジスタとを備えるバッテリ装置である。

本発明によれば、上述したように構成したので、充放電制御回路がパワーダウン状態にあるとき、パワーダウン解除端子にパワーダウン解除信号を入力することにより、パワーダウン状態を解除することができる。したがって、過放電状態になりパワーダウン状態になった後、二次電池の電圧が復帰した場合に、充電器を接続することなく、二次電池から負荷に電流を供給可能にすることができる。

第１実施形態の充放電制御回路を備えたバッテリ装置の一例を示す図である。 第２実施形態の充放電制御回路を備えたバッテリ装置の一例を示す図である。 第３実施形態の充放電制御回路を備えたバッテリ装置の一例を示す図である。

［第１実施形態］
以下、図を参照して充放電制御回路１の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０の一例を示す図である。
図１に示す例では、バッテリ装置１０が、充放電制御回路１と、二次電池２と、充放電経路ＲＴ＋、ＲＴ−と、外部端子Ｐ＋、Ｐ−と、充電制御トランジスタ３と、放電制御トランジスタ４とを備えている。充電制御トランジスタ３は、二次電池２への充電を制御する。放電制御トランジスタ４は、二次電池２からの放電を制御する。
充放電経路ＲＴ＋は、二次電池２の第１電極２ａに接続されている。外部端子Ｐ＋は、充放電経路ＲＴ＋に設けられている。充放電経路ＲＴ−は、二次電池２の第２電極２ｂに接続されている。外部端子Ｐ−は、充放電経路ＲＴ−に設けられている。充電制御トランジスタ３および放電制御トランジスタ４は、充放電経路ＲＴ−に配置されている。詳細には、充電制御トランジスタ３のソース端子が、外部端子Ｐ−に接続されている。充電制御トランジスタ３のドレイン端子は、放電制御トランジスタ４のドレイン端子に接続されている。放電制御トランジスタ４のソース端子は、二次電池２の第２電極２ｂに接続されている。

図１に示す例では、充放電制御回路１が、第１電源端子１Ａと、第２電源端子１Ｂと、充電制御端子１Ｃと、放電制御端子１Ｄと、パワーダウン解除端子１Ｅと、制御回路１ａと、充放電監視回路１ｂと、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃとを備えている。制御回路１ａは、充電制御トランジスタ３および放電制御トランジスタ４を制御する。充放電監視回路１ｂは、二次電池２の充放電状態を監視する。パワーダウン解除パルス発生回路１ｃは、パワーダウン解除パルスを発生する。
第１電源端子１Ａは、二次電池２の第１電極２ａに接続されている。また、第１電源端子１Ａは、充放電監視回路１ｂに接続されている。第２電源端子１Ｂは、二次電池２の第２電極２ｂに接続されている。また、第２電源端子１Ｂは、充放電監視回路１ｂに接続されている。充放電監視回路１ｂは、制御回路１ａと、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃとに接続されている。
充電制御端子１Ｃは、充電制御トランジスタ３のゲート端子に接続されている。また、充電制御端子１Ｃは、制御回路１ａに接続されている。放電制御端子１Ｄは、放電制御トランジスタ４のゲート端子に接続されている。また、放電制御端子１Ｄは、制御回路１ａに接続されている。制御回路１ａは、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃに接続されている。パワーダウン解除端子１Ｅは、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃに接続されている。
二次電池２の電池電圧は、第１電源端子１Ａおよび第２電源端子１Ｂに接続されている充放電監視回路１ｂにおいて電源として用いられるのみならず、制御回路１ａ、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃや、充放電制御回路１内のその他の回路ブロック（図示せず）においても電源として用いられる。

図１に示す例では、パワーダウン解除端子１Ｅにパワーダウン解除信号が入力され、パワーダウン解除信号の状態変化、例えば立下りに応答して、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃは、パワーダウン解除パルスを発生する。発生したパワーダウン解除パルスは、制御回路１ａおよび充放電監視回路１ｂに供給される。

＜過放電状態＞
図１に示す例では、充放電監視回路１ｂは、第１電源端子１Ａを介して入力される二次電池２の第１電極２ａの電圧と、第２電源端子１Ｂを介して入力される二次電池２の第２電極２ｂの電圧とに基づいて、二次電池２の過放電を検出する。
二次電池２の電圧が過放電電圧を下回る二次電池２の過放電が充放電監視回路１ｂによって検出された場合、充放電監視回路１ｂからの放電禁止信号に基づいて、制御回路１ａは、放電制御トランジスタ４をオフするための制御信号を、放電制御端子１Ｄを介して放電制御トランジスタ４のゲート端子に出力する。これにより、充放電制御回路１は、過放電状態となる。

＜充放電制御回路１のパワーダウン状態＞
充放電制御回路１は、過放電状態において、外部端子Ｐ＋、Ｐ−に充電器（図示せず）が接続されていないとき、充放電制御回路１内の充放電監視回路１ｂや、所定の回路（図示せず）の動作を停止して消費電力を減らすパワーダウン状態になる。
なお、充放電制御回路１のパワーダウン状態では、制御回路１ａは、充電制御トランジスタ３をオフしてもよい。

＜充放電制御回路１のパワーダウン状態の解除＞
図１に示す例では、パワーダウン解除信号がパワーダウン解除端子１Ｅに入力された場合に、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃは、パワーダウン解除パルスを発生する。パワーダウン解除パルスは、ワンショットパルスである。
例えば、バッテリ装置１０のユーザが、パワーダウン解除端子１Ｅに接続されたボタン等を押すことにより、パワーダウン解除信号がパワーダウン解除端子１Ｅに入力される。
パワーダウン解除パルス発生回路１ｃが発生したパワーダウン解除パルスは、制御回路１ａおよび充放電監視回路１ｂに入力される。制御回路１ａは、入力されたパワーダウン解除パルスに基づいて、放電制御トランジスタ４をオンするための制御信号を出力するとともに、充放電制御回路１内の動作が停止している上記所定の回路（図示せず）の動作を再開させるための制御信号（図示せず）を出力する。
また、充放電監視回路１ｂも、入力されたパワーダウン解除パルスに基づいて、自身の動作を再開する。
こうして、充放電制御回路１のパワーダウン状態が解除される。

このように、本実施形態によれば、ユーザは、充電器を外部端子Ｐ＋と外部端子Ｐ−との間に接続しなくても、パワーダウン解除信号を入パワーダウン解除端子１Ｅに入力することによって、パワーダウン状態を解除することができ、パワーダウン状態になった後に二次電池２の電圧が復帰していた場合に、二次電池２から負荷に電流を供給することができる。
すなわち、ユーザが充電器を所持していない場合であっても、二次電池２から負荷に電流を供給可能な時間を延ばすことができる。

＜パワーダウン解除パルスの長さ＞
図１に示す例では、上述したように、充放電制御回路１がパワーダウン状態ににあるとき、パワーダウン解除信号がパワーダウン解除端子１Ｅに入力された場合に、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃが発生したパワーダウン解除パルスが制御回路１ａに入力され、制御回路１ａが放電制御トランジスタ４をオンする。
仮に、パワーダウン解除パルスが、パルスではなく、例えばハイレベルを維持する信号であったとすると、ハイレベルが維持されている期間中、放電制御トランジスタ４がオン状態を維持することになるため、充放電制御回路１が正常に機能しなくなってしまう。
そこで、図１に示す例では、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃは、パルスを発生する。そのため、第１実施形態の充放電制御回路１は、充放電制御回路１が正常に機能しなくなってしまう事態を回避することができる。

図１に示す例では、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃが発生したパワーダウン解除パルスが、制御回路１ａと充放電監視回路１ｂとに入力されるが、他の例では、パワーダウン解除パルスが、制御回路１ａにのみ入力されて、制御回路１ａが、充放電監視回路１ｂの動作を再開させる制御信号を充放電監視回路１ｂに出力しても良い。

［第２実施形態］
第２実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０と同様に構成されている。従って、第２実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０によれば、第１実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０と同様の効果を奏することができる。

図２は、第２実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０の一例を示す図である。
図１に示す例では、パワーダウン解除端子１Ｅが制御回路１ａに直接接続されておらず、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃを介して制御回路１ａに接続されている。
一方、図２に示す例では、パワーダウン解除端子１Ｅが制御回路１ａに直接接続されている。そして、充放電制御回路１は、二次電池２の過放電を検出していない通常状態において、外部からの強制パワーダウン信号に基づいて、パワーダウン状態となる機能を有している。これは、特に、バッテリ装置１０の出荷時において、出荷から実際に使用されるまでの間の消費電力を減らすための機能である。

＜強制パワーダウン＞
図２に示す例では、パワーダウン解除端子１Ｅが強制パワーダウン信号が入力される強制パワーダウン端子としても使用される。
すなわち、強制パワーダウン端子（パワーダウン解除端子）１Ｅに、強制パワーダウン信号として、例えば、ハイレベルを維持する信号を入力すると、強制パワーダウン信号は、制御回路１ａとパワーダウン解除パルス発生回路１ｃに入力される。
パワーダウン解除パルス発生回路１ｃが、上述のように、パワーダウン解除信号の立下りに応答してパワーダウン解除パルスを発生するとすると、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃにハイレベルを維持する強制パワーダウン信号が入力されても、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃは、入力された信号に立下りがないため、パワーダウン解除パルスを発生させることはない。
一方、制御回路１ａは、強制パワーダウン信号が入力されると、これに基づいて、充放電制御回路１内の充放電監視回路１ｂや、所定の回路（図示せず）の動作を停止する。これにより、充放電制御回路１は、消費電力を減らすパワーダウン状態になる。

このように、図２に示す例では、充放電制御回路１のパワーダウン状態の解除を行うためのパワーダウン解除信号が入力されるパワーダウン解除端子、および、充放電制御回路１を強制的にパワーダウン状態にするための強制パワーダウン信号が入力される強制パワーダウン端子として、端子１Ｅが兼用される。そのため、パワーダウン解除端子と強制パワーダウン端子とを別個に設ける必要がなく、充放電制御回路１の端子数の増加を抑制することができ、充放電制御回路１を小型化することができる。

＜充放電制御回路１の強制パワーダウン状態の解除＞
図２に示す例では、強制パワーダウン端子（パワーダウン解除端子）１Ｅに入力されている強制パワーダウン信号がハイレベルを維持している間は、充放電制御回路１は、パワーダウン状態を維持する。
そして、例えば、外部端子Ｐ＋、Ｐ−に充電器が接続されると、強制パワーダウン信号は、ハイレベルからロウレベルへ立下る。この立下り応答して、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃがパワーダウン解除パルスを発生する。これにより、充放電制御回路１の強制パワーダウン状態が解除される。

［第３実施形態］
第３実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０は、後述する点を除き、上述した第１実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０と同様に構成されている。従って、第３実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０によれば、第１実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０と同様の効果を奏することができる。

図３は、第３実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０の一例を示す図である。
図１に示す例では、パワーダウン解除端子１Ｅがパワーダウン解除パルス発生回路１ｃに直接接続されているが、図３に示す例では、遅延回路１ｄが、パワーダウン解除端子１Ｅとパワーダウン解除パルス発生回路１ｃとの間に配置されている。

図１に示す例では、パワーダウン解除信号がパワーダウン解除端子１Ｅに入力された場合に、パワーダウン解除信号は、遅延時間を経ることなく、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃに入力される。
一方、図３に示す例では、パワーダウン解除信号がパワーダウン解除端子１Ｅに入力された場合に、パワーダウン解除信号は、所定の遅延時間を経過した後に、遅延回路１ｄから出力され、パワーダウン解除パルス発生回路１ｃに入力される。
そのため、第３実施形態の充放電制御回路１は、遅延回路１ｄが備えられない場合、つまり、パワーダウン解除信号が遅延時間を経ることなくパワーダウン解除パルス発生回路１ｃに入力される場合よりも、パワーダウン解除端子１Ｅに入力されるノイズに対する耐性を向上させることができ、ノイズによる誤動作を抑制することができる。
第３実施形態の充放電制御回路１を備えたバッテリ装置１０の一例では、ＣＲ（コンデンサおよび抵抗）を使用することによって、遅延回路１ｄが構成される。他の例では、代わりに、発振回路によって遅延時間をカウントしてもよい。

以上、本発明の実施形態及びその変形を説明したが、これらの実施形態及びその変形は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態及びその変形は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。また、上述した各実施形態及びその変形は、互いに適宜組み合わせることができる。

１…充放電制御回路、１Ａ…第１電源端子、１Ｂ…第２電源端子、１Ｃ…充電制御端子、１Ｄ…放電制御端子、１Ｅ…パワーダウン解除端子（強制パワーダウン端子）、１ａ…制御回路、１ｂ…充放電監視回路、１ｃ…パワーダウン解除パルス発生回路、１ｄ…遅延回路、２…二次電池、２ａ…第１電極、２ｂ…第２電極、３…充電制御トランジスタ、４…放電制御トランジスタ、１０…バッテリ装置、Ｐ＋…外部端子、Ｐ−…外部端子、ＲＴ＋…充放電経路、ＲＴ−…充放電経路

Claims (4)

1. 二次電池の第１電極に接続される第１電源端子と、
   前記二次電池の第２電極に接続される第２電源端子と、
   前記二次電池の充放電を制御する制御回路と、を備えた充放電制御回路であって、
   前記第１電源端子及び前記第２電源端子と接続され、前記二次電池の充放電状態を監視する充放電監視回路と、
   前記充放電制御回路のうち、少なくとも前記充放電監視回路の動作を停止するパワーダウン状態を解除するパワーダウン解除信号が入力されるパワーダウン解除端子と、
   前記パワーダウン解除端子に接続されたパワーダウン解除パルス発生回路と、を備え、
   前記パワーダウン解除パルス発生回路は、前記充放電制御回路がパワーダウン状態にあるときに、前記パワーダウン解除端子に前記パワーダウン解除信号が入力されると、パワーダウン解除パルスを少なくとも前記充放電監視回路及び前記制御回路に供給する、
   充放電制御回路。
2. 強制パワーダウン信号が入力される強制パワーダウン端子をさらに備え、
   前記強制パワーダウン端子は、前記パワーダウン解除端子と同一の端子である、
   請求項１に記載の充放電制御回路。
3. 前記パワーダウン解除端子と前記パワーダウン解除パルス発生回路との間に前記パワーダウン解除信号を所定の時間遅延させる遅延回路を更に備える、
   請求項１または２に記載の充放電制御回路。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の充放電制御回路と、
   前記二次電池と、
   前記二次電池に接続される充放電経路と、
   前記充放電経路に配置される充電制御トランジスタおよび放電制御トランジスタと
   を備えるバッテリ装置。

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