(57)【要約】【課題】過電流によって二次電池の電圧が急激に低下したことを検出して、過電流による二次電池１の電圧の急激な低下からバッテリー装置を保護することが出来るバッテリー状態監視回路を提供すること。【解決手段】電圧比較回路と、電源電圧の急激な低下を検出する電源電圧検出回路と、を備え、通常の過電流は電圧比較回路で検出し、負荷短絡などによる電源電圧の急激な低下を電源電圧検出回路で検出するように構成した、ことを特徴とするバッテリー状態監視回路。【選択図】図１
2011254667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過電流検出回路を備えたバッテリー状態監視回路であって、
第一基準電圧回路と、
前記第一基準電圧回路の基準電圧と過電流検出端子の電圧を比較する第一電圧比較回路と、
二つの電源電圧端子の間に設けられ、電源電圧の急激な低下を検出する電源電圧検出回路と、
ゲートが前記第一電圧比較回路の出力端子に接続された第一ＰＭＯＳトランジスタと、
ゲートが前記電源電圧検出回路の出力端子に接続された第二ＰＭＯＳトランジスタと、
前記第一ＰＭＯＳトランジスタのドレインに接続された第一遅延回路と、
前記第二ＰＭＯＳトランジスタのドレインに接続された第二遅延回路と、
前記第一及び第二遅延回路の出力端子に接続された制御回路と、
を備えたことを特徴とするバッテリー状態監視回路。
【請求項２】
前記電源電圧検出回路は、
二つのＰＭＯＳトランジスタで構成され、電源端子ＶＤＤに接続されたカレントミラー回路と、
前記二つのＰＭＯＳトランジスタと電源端子ＶＳＳの間にそれぞれ接続された電流源と、
前記二つのＰＭＯＳトランジスタのゲートに接続されたコンデンサと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリー状態監視回路。
【請求項３】
前記第一遅延回路は、直列に接続された第一電流源と第一容量で構成され、
前記第二遅延回路は、直列に接続された第二電流源と第二容量で構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリー状態監視回路。
【請求項４】
前記第一容量と前記第二容量は共通に構成されることを特徴とする請求項３に記載のバッテリー状態監視回路。
【請求項５】
前記バッテリー状態監視回路は、さらに
第二基準電圧回路と、
前記第二基準電圧回路の基準電圧と過電流検出端子の電圧を比較する第二電圧比較回路と、
ゲートが前記第二電圧比較回路の出力端子に接続された第三ＰＭＯＳトランジスタと、
前記第三ＰＭＯＳトランジスタのドレインに接続された第三遅延回路と、を備え、
前記第二基準電圧回路が過電流を検出し、前記第一電圧比較回路が負荷短絡状態を検出し、前記電源電圧検出回路が電源電圧の低下を検出するように構成した、ことを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のバッテリー状態監視回路。
【請求項６】
前記バッテリー状態監視回路は、さらに前記電源電圧検出回路の出力端子と電源端子ＶＤＤの間にスイッチ回路を設け、
前記スイッチ回路は、過電流を検出した時にオフして、前記電源電圧検出回路の出力を有効にするように構成した、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のバッテリー状態監視回路。
【請求項７】
二つの外部端子の間に直列に接続された二次電池とセンス抵抗と充放電制御スイッチ回路と、
二つの電源端子に前記二次電池の両端を接続し、過電流検出端子に前記センス抵抗を接続し、制御端子に前記充放電制御スイッチ回路を接続した請求項１から６のいずれかに記載のバッテリー状態監視回路と、を備えたことを特徴とするバッテリー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池１の充放電を制御するバッテリー状態監視回路およびバッテリー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリー状態監視回路は、負荷に問題が発生したときに流れる異常な電流からバッテリー装置を保護するために、過電流検出回路を備えている。過電流検出回路は、バッテリー装置を保護するために、様々な発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３に、従来のバッテリー状態監視回路を備えたバッテリー装置を示す。従来のバッテリー装置は２０、二次電池１と、スイッチ回路３と、センス抵抗４と、バッテリー状態監視回路２１を備えている。バッテリー状態監視回路２１は、第一基準電圧回路５と、第二基準電圧回路６と、第一電圧比較回路７と、第二電圧比較回路８と、第一ＰＭＯＳトランジスタ９と、第二ＰＭＯＳトランジスタ１０と、第一電流源１４と、第二電流源１５と、コンデンサ１３と、制御回路２とを備えている。
【０００４】
第一電圧比較回路７は、第一基準電圧回路５の電圧と抵抗４の電圧を比較し、過電流を検出する。第二電圧比較回路８は、第二基準電圧回路６の電圧と抵抗４の電圧を比較し、過電流を検出する。ここで、第一基準電圧回路５の電圧は、第二基準電圧回路６の電圧より低い。第一ＰＭＯＳトランジスタ９と、第二ＰＭＯＳトランジスタ１０と、第一電流源１４と、第二電流源１５と、コンデンサ１３は遅延回路を構成している。制御回路２は、遅延回路から検出信号を入力し、スイッチ回路３を制御する。
【０００５】
上述したようなバッテリー装置２０は、以下のように動作して過電流からバッテリー装置を保護する機能を有する。
【０００６】
バッテリー装置２０の外部端子＋ＶＯ、−ＶＯの間に接続された負荷に問題が発生し異常な電流が流れると、抵抗４の両端の電圧が高くなる。そして、抵抗４の電圧が第一基準電圧回路５の電圧を超えると、第一電圧比較回路７は過電流を検出し、Ｌレベルの信号を出力する。第一ＰＭＯＳトランジスタ９がオンするので、コンデンサ１３は第一電流源１４の電流によって充電される。制御回路２は、所定の遅延時間の後に、遅延回路から検出信号を入力する。そして、制御回路２はスイッチ回路３をオフして、電流経路を遮断する。
【０００７】
負荷が短絡状態になって、さらに電流が多くなると、二次電池１の電圧が急激に低下する。この時、抵抗４の電圧が第二基準電圧回路６の電圧を超えると、第二電圧比較回路８は負荷短絡状態の過電流を検出し、Ｌレベルの信号を出力する。従って、コンデンサ１３は第一電流源１４の電流と第二電流源１５の電流によって充電されることになる。すなわち、遅延時間は短くなり、より早く制御回路２はスイッチ回路３をオフすることが出来る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０-２２４９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、二次電池１の充電が十分でない時や寿命により劣化してきたときなどは、負荷が短絡状態にならなくても、過電流によって二次電池１の電圧が急激に低下する。この時、従来のバッテリー状態監視回路２１では、第二電圧比較回路８は負荷短絡状態の過電流を検出しないので、所望の遅延時間を得ることが出来ない、という欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来の課題を解決するために、本発明のバッテリー状態監視回路及びバッテリー装置は以下のような構成とした。
【００１１】
電圧比較回路と、電源電圧の急激な低下を検出する電源電圧検出回路と、を備え、通常の過電流は電圧比較回路で検出し、負荷短絡などによる電源電圧の急激な低下を電源電圧検出回路で検出するように構成した、ことを特徴とするバッテリー状態監視回路。
【００１２】
そのバッテリー状態監視回路を備えたバッテリー装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のバッテリー状態監視回路及びバッテリー装置によれば、二次電池の充電が十分でない時や寿命により劣化してきたときなどは、負荷が短絡状態にならなくても、過電流による二次電池の電圧の急激な低下からバッテリー装置を保護することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態のバッテリー状態監視回路を備えたバッテリー装置を示す回路図である。
【図２】本実施形態のバッテリー状態監視回路を備えたバッテリー装置の他の例を示す回路図である。
【図３】従来のバッテリー装置を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本実施形態のバッテリー状態監視回路を備えたバッテリー装置の回路図である。
【００１６】
本実施形態のバッテリー装置２２は、二次電池１と、二次電池１の充放電を制御するスイッチ回路３と、センス抵抗４と、バッテリー状態監視回路２３を備えている。バッテリー状態監視回路２３は、第一基準電圧回路５と、第一電圧比較回路７と、電源電圧検出回路３０と、バッファ回路３７と、第一ＰＭＯＳトランジスタ９と、第二ＰＭＯＳトランジスタ１０と、第一電流源１４と、第二電流源１５と、コンデンサ１３とで構成された過電流検出回路と、制御回路２とを備えている。
【００１７】
二次電池１とスイッチ回路３とセンス抵抗４は、バッテリー装置２２の外部端子＋ＶＯと外部端子−ＶＯの間に直列に接続されている。バッテリー状態監視回路２３は、電源端子ＶＤＤと電源端子ＶＳＳに二次電池１の両端を接続し、過電流検出端子ＶＭに抵抗４の一方の端子を接続し、制御端子ＣＮＴにスイッチ回路３を接続する。
【００１８】
第一電圧比較回路７は、非反転入力端子に過電流検出端子ＶＭを接続し、反転入力端子に第一基準電圧回路５を接続し、出力端子に第一ＰＭＯＳトランジスタ９のゲート端子を接続する。電源電圧検出回路３０は、電源端子ＶＤＤと電源端子ＶＳＳの間に接続され、出力端子はバッファ回路３７を介して第二ＰＭＯＳトランジスタ１０のゲート端子に接続される。第一電流源１４と第二電流源１５は、コンデンサ１３に接続され、遅延回路と構成する。遅延回路の出力端子は制御回路に接続される。第一ＰＭＯＳトランジスタ９及び第二ＰＭＯＳトランジスタ１０は、第一電流源１４及び第二電流源１５と電源端子ＶＤＤとの間に接続される。
【００１９】
上述したようなバッテリー状態監視回路２３は、以下のように動作して過電流からバッテリー装置２２を保護する機能を有する。
【００２０】
バッテリー装置２２の外部端子＋ＶＯ、−ＶＯの間に接続された負荷に問題が発生し異常な電流が流れると、抵抗４の両端の電圧が高くなる。そして、抵抗４の電圧が第一基準電圧回路５の電圧を超えると、第一電圧比較回路７は過電流を検出し、Ｌレベルの信号を出力する。第一ＰＭＯＳトランジスタ９がオンするので、コンデンサ１３は第一電流源１４の電流によって充電される。制御回路２は、所定の遅延時間の後に、遅延回路から検出信号を入力する。そして、制御回路２はスイッチ回路３をオフして、電流経路を遮断する。
【００２１】
負荷が短絡状態になって、さらに電流が多くなると、二次電池１の電圧が急激に低下する。この時、二次電池１の電圧である電源電圧が電源電圧検出回路３０の検出電圧より低くなると、電源電圧が電源電圧検出回路３０は負荷短絡状態を検出し、Ｌレベルの検出信号を出力する。第二ＰＭＯＳトランジスタ１０は、バッファ回路３７を介してＬレベルの検出信号を入力するとオンする。従って、コンデンサ１３は第一電流源１４の電流と第二電流源１５の電流によって充電されることになる。すなわち、遅延時間は短くなり、より早く制御回路２はスイッチ回路３をオフすることが出来る。
【００２２】
更に、次のような状態の時にも本実施形態のバッテリー状態監視回路２３は過電流からバッテリー装置２２を保護する。例えば、二次電池１の充電が十分でない時や寿命により劣化してきたときなどは、負荷が短絡状態にならなくても、過電流によって二次電池１の電圧が急激に低下する。抵抗４の両端の電圧が負荷短絡状態のときほど高くなっていないにもかかわらず、二次電池１の電圧が急激に低下する。このような電源電圧の低下は、従来のバッテリー状態監視回路２１の第二電圧比較回路８は検出できないが、本実施形態のバッテリー状態監視回路２３の電源電圧検出回路３０は検出することが出来る。
【００２３】
以下に、電源電圧検出回路３０の具体的な回路の一例を示して、動作の説明をする。電源電圧検出回路３０は、電源端子ＶＤＤに接続されたカレントミラー回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ３１及び３２と、電源端子ＶＳＳに接続された電流源であるＮＭＯＳトランジスタ３３及び３４と、ＰＭＯＳトランジスタ３１及び３２と電源端子ＶＳＳとの間に接続されたコンデンサ３５を備えている。
【００２４】
ＮＭＯＳトランジスタ３３及び３４は、端子３６からゲート端子にバイアス電圧を供給され、一定の電流を流す。この一定の電流は、カレントミラー回路を構成するＰＭＯＳトランジスタ３１及び３２にも流れる。ここで、ＰＭＯＳトランジスタ３２に流れる電流は、ＮＭＯＳトランジスタ３４に流れる電流よりも大きく設定されている。従って、電源端子ＶＤＤの電圧が通常の状態にあるときには、各トランジスタは所定の電流を流して、電源電圧検出回路３０は非検出信号であるＨレベルの信号を出力する。この時、コンデンサ３５は、電源端子ＶＤＤの電圧からＰＭＯＳトランジスタ３１及び３２の閾値電圧Ｖｔｐを引いた値に充電されている。
【００２５】
電源端子ＶＤＤの電圧が急激に低下すると、ＰＭＯＳトランジスタ３１及び３２のソースの電圧が急激に低下し、コンデンサ３５の電圧、すなわちゲートの電圧より低下する。ＰＭＯＳトランジスタ３１及び３２は、ソースの電圧がゲートの電圧より低くなるのでオフする。この時、ＮＭＯＳトランジスタ３４は所定の電流を流すように制御されているので、電源電圧検出回路３０は検出信号であるＬレベルの信号を出力する。
【００２６】
図２は、本実施形態のバッテリー状態監視回路を備えたバッテリー装置の他の例を示す回路図である。
【００２７】
図２のバッテリー状態監視回路２３は、スイッチ回路４０を備えている。スイッチ回路４０は、電源端子ＶＤＤと電源電圧検出回路３０の出力端子との間に接続され、第一電圧比較回路７の出力信号で制御される。
【００２８】
第一電圧比較回路７が過電流を検出していないとき、スイッチ回路４０は電源電圧検出回路３０の出力端子を電源端子ＶＤＤに接続する。第一電圧比較回路７が過電流を検出したときに、スイッチ回路４０はオフする。従って、電源電圧検出回路３０の出力は、第一電圧比較回路７が過電流を検出したときにのみ有効になるので、電源電圧検出回路３０は過電流時の電源電圧低下を検出する回路として動作する。
【００２９】
なお、本実施形態のバッテリー状態監視回路は、遅延回路を第一電流源１４と第二電流源１５とコンデンサ１３とで構成したが、それぞれ異なる遅延時間を有する二つの遅延回路としてもよい。
【００３０】
本実施形態のバッテリー状態監視回路は、過電流検出を第一電圧比較回路７が行って、負荷短絡状態の検出を電源電圧検出回路３０が行うように構成した例で説明した。しかし、過電流検出を第一電圧比較回路７が行って、負荷短絡状態の検出を第二電圧比較回路８が行って、負荷短絡状態でさらに電源電圧低下の検出を電源電圧検出回路３０が行うように構成してもよい。この場合は、第一電圧比較回路７に接続される遅延回路と第二電圧比較回路８に接続される遅延回路を別に設けても良い。
【００３１】
以上記載したように、本実施形態のバッテリー状態監視回路を備えたバッテリー装置は、二次電池１の充電が十分でない時や寿命により劣化してきたときなどは、負荷が短絡状態にならなくても、過電流による二次電池１の電圧の急激な低下からバッテリー装置を保護することが出来る。
【００３２】
さらに、電源電圧検出回路３０を用いることで、基準電圧回路６と電圧比較回路８で構成した従来のバッテリー状態監視回路よりも、バッテリー状態監視回路を簡便な回路で消費電流を少なく実現することが出来る。
【符号の説明】
【００３３】
１  二次電池
２  制御回路
３、４０  スイッチ回路
５、６  基準電圧回路
７、８  電圧比較回路
１４、１５  電流源
２０、２２  バッテリー装置
２１、２３  バッテリー状態監視回路
３０  電源電圧検出回路
３７  バッファ回路
【図１】
2011254667.tif 000003
【図２】
2011254667.tif 000004
【図３】
2011254667.tif 000005