(57)【要約】      （修正有）【課題】過電流検出の精度を向上させ、安全性の高いバッテリ装置を提供する。【解決手段】バッテリ状態監視回路１４の過電流検出端子１９を、放電制御スイッチ１２と充電制御スイッチ１３の接続点に抵抗２３を介して接続することにより、過電流検出回路１６の最低動作電圧を低下させることができ、過電流検出回路の誤動作を防止したバッテリ装置。【選択図】図１
2014169933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の外部端子及び第二の外部端子と、
前記第一の外部端子と前記第二の外部端子の間に接続された二次電池と、
前記二次電池と前記第二の外部端子の間に設けられた放電制御スイッチ及び充電制御スイッチと、
第一及び第二の電源端子と、放電制御端子及び充電制御端子と、過電流検出端子を有し、前記二次電池の両端が前記第一及び第二の電源端子に接続され、前記放電制御スイッチが前記放電制御端子に接続され、前記充電制御スイッチが前記充電制御端子に接続され、前記過電流検出端子が前記放電制御スイッチと前記充電制御スイッチの接続点に抵抗を介して接続された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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の電圧や異常を検知するバッテリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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１１と、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２と、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３と、バッテリ状態監視回路１４と、抵抗２２、３１と、容量３２と、外部端子２０、２１で構成されている。バッテリ状態監視回路１４は、制御回路１５と、放電過電流検出回路１６と、充電過電流検出回路１１６と、過電流検出端子１９と、充電制御信号出力端子４１と、放電制御信号出力端子４２と、正極電源端子４４と、負極電源端子４３で構成されている。放電過電流検出回路１６は、比較回路１８と、基準電圧回路１７で構成されている。充電過電流検出回路１１６は、比較回路１１８と、基準電圧回路１１７で構成されている。
【０００３】
制御回路１５は、抵抗５０４、５０５、５０６、５０７、５１８と、基準電圧回路５０９、５１６と、比較回路５０１、５０８、５１４と、発振回路５０２と、カウンター回路５０３と、ロジック回路５１０、５２０と、レベルシフト回路５１１と、遅延回路５１２と、ＮＭＯＳトランジスタ５１７、５１９で構成されている。
【０００４】
次に、従来のバッテリ装置の動作について説明する。外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、放電電流が流れると外部端子２１の電圧が上昇する。放電電流によりＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２とＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３それぞれのドレイン端子とソース端子間に電圧が発生し、その合計の電圧が放電過電流検出回路１６に入力される。放電電流をＩ1、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のオン抵抗値をＲ12とＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３のオン抵抗値をＲ13とすると、負極電源端子４３と外部端子２１の間に発生する電圧はＩ1×（Ｒ12＋Ｒ13）と表される。Ｉ1×（Ｒ12＋Ｒ13）が基準電圧回路１７の出力を上回ると比較回路１８の出力を反転させ、放電過電流検出信号を制御回路１５に出力する。
【０００５】
過電流検出端子１９の電圧は外部端子２１の電圧と等しいため、放電過電流が流れ外部端子２１の電圧が上昇すると、過電流検出端子１９の電圧Ｉ1×（Ｒ12＋Ｒ13）が基準電圧回路５１６の出力電圧または基準電圧回路１７の出力電圧以上まで上昇する。そして、比較回路５１４、または比較回路５１４、１８の両方が反転して放電過電流または短絡を検出し、放電制御信号出力端子４２へＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２をオフさせる信号を出力する。こうして、放電過電流または短絡を検出してバッテリ装置を放電過電流から保護する。基準電圧回路１７の出力電圧が放電過電流検出電圧、基準電圧回路５１６の電圧が短絡検出電圧となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０４９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来の技術では、放電過電流検出時はバッテリの内部抵抗によりバッテリ電圧が低下するため、バッテリ電圧が放電過電流検出回路１６の最低動作電圧を下回り比較回路１８が正常に動作せず、バッテリ装置の安全性を低下させるという課題があった。また、外部端子２０、２１の間に電流が流れると、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３のゲートソース間電圧が変動しオン抵抗も変動するため、過電流検出の精度が低下するという課題もあった。
【０００８】
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、バッテリ状態監視回路の過電流検出の精度を向上させ、安全性の高いバッテリ装置を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来の課題を解決するために、本発明のバッテリ装置は以下のような構成とした。
バッテリ状態監視回路の過電流検出端子を、放電制御スイッチと充電制御スイッチの接続点に抵抗を介して接続して構成したバッテリ装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、過電流検出電圧を低下させることができるため過電流検出回路の最低動作電圧を低下させることができ、過電流検出回路の誤動作を防止してバッテリ装置の安全性を向上させることができる。また、過電流によるＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタのオン抵抗の変動を無視できるようになるため、過電流検出の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一の実施形態のバッテリ装置の回路図である。
【図２】第二の実施形態のバッテリ装置の回路図である。
【図３】従来のバッテリ装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
第一の実施形態のバッテリ装置は、二次電池１１と、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２と、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３と、バッテリ状態監視回路１４と、抵抗２３、３１と、容量３２と、外部端子２０、２１で構成されている。バッテリ状態監視回路１４は、制御回路１５と、放電過電流検出回路１６と、充電過電流検出回路１１６と、過電流検出端子１９と、充電制御信号出力端子４１と、放電制御信号出力端子４２と、正極電源端子４４と、負極電源端子４３とで構成されている。放電過電流検出回路１６は、比較回路１８と、基準電圧回路１７で構成されている。充電過電流検出回路１１６は、比較回路１１８と、基準電圧回路１１７で構成されている。
【００１４】
二次電池１１は、正極は外部端子２０と抵抗３１に接続され、負極は容量３２と負極電源端子４３とＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のソース及びバックゲートに接続される。正極電源端子４４は、抵抗３１と容量３２の接続点に接続される。Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２は、ゲートは放電制御信号出力端子４２に接続され、ドレインはＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３のドレインと抵抗２３の接続点に接続される。抵抗２３のもう一方の端子は過電流検出端子１９に接続される。Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３は、ゲートは充電制御信号出力端子４１に接続され、ソース及びバックゲートは外部端子２１に接続される。比較回路１８は、反転入力端子は基準電圧回路１７に接続され、非反転入力端子は過電流検出端子１９に接続され、出力端子は制御回路１５に接続される。基準電圧回路１７のもう一方の端子は負極電源端子４３に接続される。比較回路１１８は、非反転入力端子は基準電圧回路１１７に接続され、反転入力端子は過電流検出端子１９に接続され、出力端子は制御回路１５に接続される。基準電圧回路１１７のもう一方の端子は負極電源端子４３に接続される。制御回路１５は、第一の入力端子は正極電源端子４４に接続され、第二の入力端子は負極電源端子４３に接続され、第一の出力は充電制御信号出力端子４１に接続され、第二の出力は放電制御信号出力端子４２に接続される。
【００１５】
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。
二次電池１１が過充電検出電圧以下かつ過放電検出電圧以上にある時、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２と、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３はオンするように制御される。
【００１６】
この状態で外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、放電電流が流れると二次電池１１の負極とＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のドレイン端子間に電圧が発生し、過電流検出端子１９に入力される。この電圧は、放電電流の電流量Ｉ1、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のオン抵抗値Ｒ12によって決定され、Ｉ1×Ｒ12で表される。過電流検出端子１９に入力される電圧Ｉ1×Ｒ12が基準電圧回路１７の出力電圧を上回ると、放電過電流検出回路１６は出力を反転させ放電過電流検出信号を制御回路１５に出力する。制御回路１５は放電制御信号出力端子４２にＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２をオフさせる信号を出力し、放電過電流からバッテリ装置を保護する。
【００１７】
外部端子２０、２１に充電器が接続された場合は、放電電流とは逆方向に電流量Ｉ2の充電電流が流れ、過電流検出端子１９にＩ2×Ｒ12で表される電圧が入力される。Ｉ2×Ｒ12が基準電圧回路１１７の出力電圧を下回ると、充電過電流検出回路１１６は出力を反転させ充電過電流検出信号を制御回路１５に出力する。制御回路１５は充電制御信号出力端子４１にＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３をオフさせる信号を出力し、充電過電流からバッテリ装置を保護する。
【００１８】
負荷が接続された場合に、過電流検出端子１９に入力される電圧は、放電電流の電流量Ｉ1、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のオン抵抗値Ｒ12のみによって決定される。従って、負極電源端子４３と過電流検出端子１９の電位差が小さくても放電過電流を検出できる。即ち、放電過電流検出回路１６は、最低動作電圧を低く設計できるようになる。こうして、放電過電流検出時にバッテリの内部抵抗によってバッテリ電圧が低下したとしても、放電過電流検出回路１６を正常に動作させることができバッテリ装置の安全性を高めることができる。
【００１９】
また、放電過電流検出、充電過電流検出共にＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３のオン抵抗を用いないため、過電流が流れることによってＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３のオン抵抗が変動する影響がなくなり、精度よく過電流を検出することができる。
【００２０】
なお、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３とＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のドレインに抵抗を接続して過電流を検出する構成を用いて説明したが、この構成に限らず、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のドレインから過電流を検出できる構成であればどのような構成であってもよい。
【００２１】
以上により、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のオン抵抗のみで過電流を検出することで比較回路１８の最低動作電圧を低く設定でき、放電過電流検出時にバッテリの内部抵抗によってバッテリ電圧が低下したとしても、放電過電流検出回路１６の誤動作を防止してバッテリ装置の安全性を向上させることができる。また、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３のオン抵抗を用いないため、過電流が流れることによってＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３のオン抵抗が変動する影響がなくなり、精度よく過電流を検出することができる。
【００２２】
＜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。図１との違いは、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２とＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３をＰｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２とＰｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３に変更した点である。
【００２３】
接続について説明する。二次電池１１は、負極は外部端子２１と抵抗３１に接続され、正極は容量３２と正極電源端子４４とＰｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２のソース及びバックゲートに接続される。負極電源端子４３は、抵抗３１と容量３２の接続点に接続される。Ｐｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２は、ゲートは放電制御信号出力端子４２に接続され、ドレインはＰｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３のドレインと抵抗２３の接続点に接続される。抵抗２３のもう一方の端子は過電流検出端子１９に接続される。Ｐｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３は、ゲートは充電制御信号出力端子４１に接続され、ソース及びバックゲートは外部端子２０に接続される。比較回路１８は、反転入力端子は基準電圧回路１７に接続され、非反転入力端子は過電流検出端子１９に接続され、出力端子は制御回路１５に接続される。基準電圧回路１７のもう一方の端子は正極電源端子４４に接続される。比較回路１１８は、非反転入力端子は基準電圧回路１１７に接続され、反転入力端子は過電流検出端子１９に接続され、出力端子は制御回路１５に接続される。基準電圧回路１１７のもう一方の端子は正極電源端子４４に接続される。制御回路１５は、第一の入力端子は正極電源端子４４に接続され、第二の入力端子は負極電源端子４３に接続され、第一の出力は充電制御信号出力端子４１に接続され、第二の出力は放電制御信号出力端子４２に接続される。
【００２４】
次に、動作について説明する。二次電池１１が過充電検出電圧以下かつ過放電検出電圧以上にある時、Ｐｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２、Ｐｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３はオンするように制御される。この状態で外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、放電電流が流れると二次電池１１の正極とＰｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２のドレイン端子間に電圧が発生し、過電流検出端子１９に入力される。この電圧は、外部端子２０、２１間に流れた電流量Ｉ1、Ｐｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２のオン抵抗値Ｒ212によって決定され、Ｉ1×Ｒ212で表される。過電流検出端子１９に入力される電圧Ｉ1×Ｒ212が基準電圧回路１７の出力電圧を下回ると放電過電流検出回路１６の出力を反転させ放電過電流検出信号を制御回路１５に出力する。制御回路１５は放電制御信号出力端子４２にＰｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２をオフさせる信号を出力し、放電過電流からバッテリ装置を保護する。
【００２５】
外部端子２０、２１に充電器が接続された場合は、負荷が接続された場合とは逆方向に充電電流Ｉ2が流れ、過電流検出端子１９にＩ2×Ｒ212で表される電圧が入力される。Ｉ2×Ｒ212が基準電圧回路１１７の出力電圧を上回ると、充電過電流検出回路１１６は出力を反転させ充電過電流検出信号を制御回路１５に出力する。制御回路１５は充電制御信号出力端子４１にＰｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３をオフさせる信号を出力し、充電過電流からバッテリ装置を保護する。
【００２６】
負荷が接続された場合に過電流検出端子１９に入力される電圧は外部端子２０、２１間に流れた電流量Ｉ1、Ｐｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２のオン抵抗値Ｒ212のみによって決定されるため、正極電源端子４４と過電流検出端子１９の電位差が小さくても過電流を検出できる。放電過電流を検出するために必要な電位差が小さいため放電過電流検出回路１６は最低動作電圧を低く設計できるようになる。こうして、放電過電流検出時にバッテリの内部抵抗によってバッテリ電圧が低下したとしても、放電過電流検出回路１６を正常に動作させることができバッテリ装置の安全性を高めることができる。
【００２７】
また、放電過電流検出、充電過電流検出共にＰｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３のオン抵抗を用いないため、過電流が流れることによってＰｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３のオン抵抗が変動する影響がなくなり、精度よく過電流を検出することができる。
【００２８】
なお、Ｐｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３とＰｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２のドレインに抵抗を接続して過電流を検出する構成を用いて説明したが、この構成に限らず、Ｐｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２のドレインから過電流を検出できる構成であればどのような構成であってもよい。
【００２９】
以上により、Ｐｃｈ放電制御電界効果トランジスタ２１２のオン抵抗のみで過電流を検出することで放電過電流検出回路１６は最低動作電圧を低くする事ができ、放電過電流検出時にバッテリの内部抵抗によってバッテリ電圧が低下したとしても、放電過電流検出回路１６の誤動作を防止してバッテリ装置の安全性を向上させることができる。また、Ｐｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３のオン抵抗を用いないため、過電流が流れることによってＰｃｈ充電制御電界効果トランジスタ２１３のオン抵抗が変動する影響がなくなり、精度よく過電流を検出することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１１  二次電池
１４  バッテリ状態監視回路
１５  制御回路
１６  放電過電流検出回路
１１６  充電過電流検出回路
１７、１１７  基準電圧回路
１８、１１８  比較回路
１９  過電流検出端子
２０、２１  外部端子
４１  充電制御信号出力端子
４２  放電制御信号出力端子
４３  負極電源端子
４４  正極電源端子
【図１】
2014169933.tif 000003
【図２】
2014169933.tif 000004
【図３】
2014169933.tif 000005