(57)【要約】【課題】本発明は、リチウムイオン電池の過放電を防止することができるリチウムイオン電池の保護回路を提供することを目的とする。【解決手段】サンプル回路及びスイッチ回路を備え、サンプル回路は、リチウムイオン電池の出力電圧を取得し、且つサンプル電圧を出力することに用いられ、スイッチ回路は、電池の作動と遮断とを制御することに用いられ、スイッチ回路は、第一ｎｐｎトランジスターを備え、第一ｎｐｎトランジスターのベース電極は、出力電圧に対応するサンプル電圧と接続され、エミッタ電極はアースされ、コレクタ電極はスイッチ回路の信号端となり、第一ｎｐｎトランジスターが導通された際、コレクタ電極が出力した低レベル電圧によって電池を作動し、第一ｎｐｎトランジスターが遮断された際、コレクタ電極が出力した高レベル電圧によって電池が遮断される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプル回路及びスイッチ回路を備え、前記サンプル回路は、リチウムイオン電池の出力電圧を取得し、且つサンプル電圧を出力することに用いられ、前記スイッチ回路は、電池の作動と遮断とを制御することに用いられるリチウムイオン電池の保護回路において、
前記スイッチ回路は、
第一ｎｐｎトランジスターを備え、
前記第一ｎｐｎトランジスターのベース電極は、出力電圧に対応する前記サンプル電圧と接続され、
エミッタ電極はアースされ、コレクタ電極は前記スイッチ回路の信号端となり、
前記第一ｎｐｎトランジスターが導通された際、前記コレクタ電極が出力した低レベル電圧によって電池を作動し、前記第一ｎｐｎトランジスターが遮断された際、前記コレクタ電極が出力した高レベル電圧によって、電池が遮断されることを特徴とするリチウムイオン電池の保護回路。
【請求項２】
サンプル回路は、出力電圧と、アースとの間に直列接続された第一分圧抵抗と、第二分圧抵抗と、を備え、
前記第二分圧抵抗の電圧をサンプル電圧とし、一般式Ｖｂａｔ＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＞Ｖｂｅ≒０．７Ｖが成立した場合、前記第一ｎｐｎトランジスターは導通され、
前記コレクタ電極は低レベル電圧の状態になり；一般式Ｖｂａｔ＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＜Ｖｂｅ≒０．７Ｖが成立した場合、前記第一ｎｐｎトランジスターは遮断され、
コレクタ電極は高レベル電圧の状態になり、
前記一般式において、Ｒ１は前記第一分圧抵抗の抵抗値であり、
Ｒ２は前記第二分圧抵抗の抵抗値であり、
Ｖｂｅは前記第一ｎｐｎトランジスターが導通された際、前記ベース電極と前記エミッタ電極との間の電極間電圧であり、
Ｖｂａｔはリチウムイオン電池の出力電圧であることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の保護回路。
【請求項３】
リチウムイオン電池の遮断電圧はＶｔｈｒｅ＝Ｖｂｅ（１＋Ｒ１／Ｒ２）であり、
これにより、遮断電圧Ｖｔｈｒｅを６．３Ｖと設定した場合、遮断電圧Ｖｔｈｒｅ及び電極間電圧Ｖｂｅの数値は、６．３Ｖ＝０．７Ｖ（１＋Ｒ１／Ｒ２）であり、
Ｒ１／Ｒ２＝８と設定することによって、前記リチウムイオン電池の過放電を防止することができることを特徴とする請求項２に記載のリチウムイオン電池の保護回路。
【請求項４】
前記サンプル回路は、さらに前記第一分圧抵抗と前記第二分圧抵抗との間に直列接続されるツェナダイオードを備え、
前記ツェナダイオードは、前記第一分圧抵抗と前記第二分圧抵抗との抵抗値の誤差が、前記サンプル電圧に与える影響を減少させることに用いられることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の保護回路。
【請求項５】
前記ツェナダイオードの作動電圧を５．１Ｖとした場合、Ｒ１／Ｒ２＝５／７であり、
前記Ｒ１は第一分圧抵抗の抵抗値であり、前記Ｒ２は前記第二分圧抵抗の抵抗値であることを特徴とする請求項４に記載のリチウムイオン電池の保護回路。
【請求項６】
前記保護回路は、さらに反転回路を備え、
前記反転回路は、第二ｎｐｎトランジスターを備え、
前記第二ｎｐｎトランジスターのベース電極は、前記第一ｎｐｎトランジスターの出力端と接続され、
前記第二ｎｐｎトランジスターのコレクタ電極は、前記第二制限抵抗によって、システム電圧と接続され、且つ前記反転回路の制御端として、電池の作動と遮断を制御し、
前記第二ｎｐｎトランジスターのエミッタ電極はアースされ、
前記第二ｎｐｎトランジスターが導通されると、前記制御端は低レベル電圧の状態からシステムが要求する電池の作動信号を出力し、
前記信号端は低レベル電圧の状態から電池の遮断信号を出力すると、前記第二ｎｐｎトランジスターは遮断され、
前記制御端は高いレベル電圧の状態からシステムが要求する電池の遮断信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池の保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護回路、特にリチウムイオン電池の過放電を防止することができる保護回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、放電して遮断電圧になった後も引き続きそのまま放電すると、電池の内部構造は破壊されて、その使用寿命は短くなる。従って、リチウムイオン電池を利用する際は、先ず電池の特性によって遮断電圧を設定した後、対応する保護回路を採用して、電池が遮断電圧まで放電したかどうかを検測する。この際、遮断電圧になるまで放電したと検測した場合は、電池を遮断する信号を送信する或いは直接電池を遮断する。
【０００３】
現在の一般の保護回路は、電池監視チップによって電池の放電状態を監視するので、コストが高い。また、サンプル電池の放電電圧をベース電極に入力し、サンプル電池を応用したシステム電圧をコレクタ電極に入力して、トランジスターのスイッチを制御させる。サンプル電池の放電電圧とシステム電圧との差が０．７ｖを超えると、トランジスタは導通されて、電池の作動と遮断とを制御することができる。しかし、システム電圧が放電すると、その変動の変化も大きくなるため、サンプル電池の放電電圧偏移は大きくなり、リチウムイオン電池の過放電による損傷を防止することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の問題点に鑑みて、本発明は、リチウムイオン電池の過放電を防止することができるリチウムイオン電池の保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明のリチウムイオン電池の保護回路は、サンプル回路及びスイッチ回路を備え、前記サンプル回路は、リチウムイオン電池の出力電圧を取得し且つサンプル電圧を出力することに用いられ、前記スイッチ回路は、電池の作動と遮断とを制御することに用いられ、前記スイッチ回路は、第一ｎｐｎトランジスターを備え、前記第一ｎｐｎトランジスターのベース電極は、出力電圧に対応する前記サンプル電圧と接続され、エミッタ電極はアースされ、コレクタ電極は前記スイッチ回路の信号端となり、前記第一ｎｐｎトランジスターが導通された際、前記コレクタ電極が出力した低レベル電圧によって電池を作動し、前記第一ｎｐｎトランジスターが遮断された際、前記コレクタ電極が出力した高いレベル電圧によって、電池が遮断される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のリチウムイオン電池保護回路は、システム電圧との比較を防止することができるので、システム電圧の変動が、リチウムイオン電池の遮断電圧Ｖｔｈｒｅに与える影響を減少し、誤差を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係るリチウムイオン電池の保護回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面に基づいて、本発明に係るリチウムイオン電池の保護回路について詳細に説明する。
【０００９】
図１に示したように、本発明に係るリチウムイオン電池の保護回路１０は、リチウムイオン電池の過放電を防止することに用いられ、サンプル回路１２及びスイッチ回路１４を備える。
【００１０】
サンプル回路１２は、リチウムイオン電池（図示せず）の出力電圧Ｖｂａｔを取得し、且つサンプル電圧Ｖｓａｍｐを出力することに用いられる。サンプル回路１２は、出力電圧Ｖｂａｔと、アースとの間に直列接続された第一分圧抵抗１２２と、及び第二分圧抵抗１２４と、を備える。またこの際、第二分圧抵抗１２４の電圧を、サンプル電圧Ｖｓａｍｐとする。
【００１１】
スイッチ回路１４は、第一ｎｐｎトランジスター１４２を備える。第一ｎｐｎトランジスター１４２のコレクタ電極１４２ｃは、第一制限抵抗１４４によって、出力電圧Ｖｂａｔと接続され、且つスイッチ回路１４の信号端１４ｏとなる。第一ｎｐｎトランジスター１４２のベース電極１４２ｂは、サンプル電圧Ｖｓａｍｐと接続され、且つバイパスコンデンサ１２６によってアースされる。第一ｎｐｎトランジスター１４２のエミッタ電極１４２ｅはアースされる。この際、信号端１４ｏが出力した低レベル電圧を、リチウムイオン電池の作動信号とし、出力した高レベル電圧を、リチウムイオン電池の遮断信号とする。
【００１２】
一般式Ｖｂａｔ＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＞Ｖｂｅ≒０．７Ｖが成立した場合、第一ｎｐｎトランジスター１４２は導通され、コレクタ電極１４２ｃは低レベル電圧の状態になり、信号端１４ｏはリチウムイオン電池の作動信号を出力する。この一般式において、Ｒ１は第一分圧抵抗１２２の抵抗値であり、Ｒ２は第二分圧抵抗１２４の抵抗値であり、Ｖｂｅは第一ｎｐｎトランジスター１４２が導通された際の、ベース電極１４２ｂとエミッタ電極１４２ｅとの間の電極間電圧である。
【００１３】
前記一般式とは異なって、一般式Ｖｂａｔ＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＜Ｖｂｅ≒０．７Ｖが成立した場合、第一ｎｐｎトランジスター１４２は遮断され、コレクタ電極１４２ｃは高レベル電圧の状態になり、信号端１４ｏはリチウムイオン電池の遮断信号を出力する。
【００１４】
従って、リチウムイオン電池の遮断電圧は、Ｖｔｈｒｅ＝Ｖｂｅ（１＋Ｒ１／Ｒ２）であることが計算できる。これにより、遮断電圧Ｖｔｈｒｅを６．３Ｖと設定した場合、遮断電圧Ｖｔｈｒｅ及び電極間電圧Ｖｂｅの数値は、６．３Ｖ＝０．７Ｖ（１＋Ｒ１／Ｒ２）であり、Ｒ１／Ｒ２＝８と設定することによって、リチウムイオン電池の過放電を防止することができる。また、遮断電圧Ｖｔｈｒｅを測定する過程において、リチウムイオン電池と、これを応用したシステムのシステム電圧とを比較する必要はないので、システム電圧の変動が、遮断電圧Ｖｔｈｒｅの検測精度に与える影響を防止して、測定精度を向上することができる。
【００１５】
サンプル回路１２は、好ましくは、さらに第一分圧抵抗１２２と第二分圧抵抗１２４との間に直列接続されるツェナダイオード１２８を備える。このツェナダイオード１２８は、第一分圧抵抗１２２と第二分圧抵抗１２４との抵抗値の誤差が、サンプル電圧Ｖｓａｍｐに与える影響を減少させることに用いられる。具体的には、ツェナダイオード１２８を設置して、一般式（Ｖｔｈｒｅ−Ｖｄ）＝Ｖｂｅ（１＋Ｒ１／Ｒ２）を得る。この際、Ｖｄはツェナダイオード１２８の作動電圧である。ツェナダイオード１２８の作動電圧Ｖｄを５．１Ｖとした場合、Ｒ１／Ｒ２＝５／７である。つまり、第一分圧抵抗１２２と第二分圧抵抗１２４との抵抗値の誤差が、小さい比率のＲ１／Ｒ２に与える影響を減少させる。
【００１６】
リチウムイオン電池を応用したシステムにおける、高レベル電圧をリチウムイオン電池の作動信号とし、低レベル電圧をリチウムイオン電池の遮断信号とするこの特性と、信号端１４ｏの信号の特性とは反転しているので、保護回路１０はさらに反転回路（inverting circuit）１６を備える。この反転回路１６は、第二ｎｐｎトランジスター１６２を備える。第二ｎｐｎトランジスター１６２のベース電極１６２ｂは、信号端１４ｏと接続される。第二ｎｐｎトランジスター１６２のコレクタ電極１６２ｃは、第二制限抵抗１６４によって、システム電圧Ｖ３３（３．３Ｖ電圧源）と接続され、且つ反転回路１６の制御端１６ｏにされる。第二ｎｐｎトランジスター１６２のエミッタ電極１６２ｅはアースされる。これにより、信号端１４ｏが高レベル電圧の状態からリチウムイオン電池の作動信号を出力すると、第二ｎｐｎトランジスター１６は導通され、制御端１６ｏは、低レベル電圧の状態からシステムが要求するリチウムイオン電池の作動信号を出力する。しかし、信号端１４ｏが低レベル電圧の状態からリチウムイオン電池の遮断信号を出力すると、第二ｎｐｎトランジスター１６は遮断され、制御端１６ｏは高レベル電圧の状態からシステムが要求するリチウムイオン電池の遮断信号を出力する。
【００１７】
本発明のリチウムイオン電池保護回路は、システム電圧との比較を防止することができるので、システム電圧の変動がリチウムイオン電池の遮断電圧Ｖｔｈｒｅに与える影響を減少し、誤差を減らすことができる。
【符号の説明】
【００１８】
１０  保護回路
１２  サンプル回路  
１２２  第一分圧抵抗  
１２４  第二分圧抵抗
１２６  バイパスコンデンサ
１２８  ツェナダイオード  
１４  スイッチ回路  
１４ｏ  信号端  
１４２  第一ｎｐｎトランジスター  
１４２ｂ  第一ｎｐｎトランジスターのベース電極  
１４２ｃ  第一ｎｐｎトランジスターのコレクタ電極
１４２ｅ  第一ｎｐｎトランジスターのエミッタ電極  
１４４  第一制限抵抗  
１６  反転回路
１６ｏ  制御端
１６２  第二ｎｐｎトランジスター  
１６２ｂ  第二ｎｐｎトランジスターのベース電極
１６２ｃ  第二ｎｐｎトランジスターのコレクタ電極
１６２ｅ  第二ｎｐｎトランジスターのエミッタ電極  
１６４  第二制限抵抗
Ｖ３３  システム電圧  
Ｖｂａｔ  出力電圧
Ｖｓａｍｐ  サンプル電圧
【図１】
2013188128.tif 000003