(57)【要約】【課題】機器の動作電源となる電池の端子電圧よりも低い電圧仕様の電圧検知手段を備えたものにおいて、前記電池より分圧手段を構成する回路に無用な電流が流れるのを阻止することができる電池電圧の検知回路を提供すること。【解決手段】アノード端子からカソード端子に向かって順方向電圧が印加された時に、それぞれ導通状態となる第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３と、前記第１と第２のダイオードにおけるアノード端子が共通接続されて、当該共通接続点に順方向電圧を印加する順方向電圧源（＋Ｖｃｃ）とが具備されている。前記第１のダイオードＤ２におけるカソード端子が電池Ｅ１の電圧出力端子に接続されると共に、第２のダイオードＤ３におけるカソード端子に抵抗素子Ｒ１，Ｒ２による分圧手段が接続され、前記分圧手段による分圧電圧が、電圧検知手段２ａに供給されるように構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の端子電圧よりも絶対値が低い電圧により動作する電圧検知手段を備えた電池電圧の検知回路であって、
第１端子から第２端子に向かって順方向電圧が印加された時に、それぞれ導通状態となる第１と第２の一方向性半導体素子と、
前記第１と第２の一方向性半導体素子における第１端子が共通接続されて、当該共通接続点に順方向電圧を印加する順方向電圧源とが具備され、
前記第１の一方向性半導体素子における第２端子が前記電池の電圧出力端子に接続されると共に、前記第２の一方向性半導体素子における第２端子に分圧手段が接続され、前記分圧手段による分圧電圧が、前記電圧検知手段に供給されるように構成されていることを特徴とする電池電圧の検知回路。
【請求項２】
前記電池の電圧出力端子に対して充電電流を供給する充電回路がさらに具備され、前記電圧検知手段により検知される前記分圧電圧に基づいて、前記充電回路から前記電池の電圧出力端子に供給される充電電流が制御されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載された電池電圧の検知回路。
【請求項３】
前記分圧手段が、前記第２の一方向性半導体素子における第２端子と、基準電位点との間に直列接続された複数の抵抗素子により構成され、前記複数の抵抗素子の接続中点より前記分圧電圧を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された電池電圧の検知回路。
【請求項４】
前記第１と第２の一方向性半導体素子における各第１端子の共通接続点と、前記順方向電圧源との間に抵抗素子もしくは定電流回路が介在されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された電池電圧の検知回路。
【請求項５】
前記電池の負極端子が基準電位点に接続されるマイナスアースを構成する電池電圧の検知回路において、前記第１と第２の一方向性半導体素子がそれぞれダイオードであり、前記各第１端子のそれぞれが前記ダイオードのアノード端子、前記各第２端子のそれぞれが前記ダイオードのカソード端子であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載された電池電圧の検知回路。
【請求項６】
前記電池の正極端子が基準電位点に接続されるプラスアースを構成する電池電圧の検知回路において、前記第１と第２の一方向性半導体素子がそれぞれダイオードであり、前記各第１端子のそれぞれが前記ダイオードのカソード端子、前記各第２端子のそれぞれが前記ダイオードのアノード端子であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載された電池電圧の検知回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば充電動作中の二次電池における電池電圧をモニターする電池電圧の検知回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯型電話機や携帯型情報端末機（ＰＤＡ）などの動作電源として、充電可能な二次電池が用いられている。そして、昨今における前記した携帯型の電子機器においては、エネルギー密度が高く、いわゆる継ぎ足し充電時におけるメモリー効果が比較的小さいという特質を生かしたリチウムイオン電池が多用されている。
【０００３】
図１は、前記したリチウムイオン電池に代表される二次電池を搭載した電子機器に採用される充電回路と、充電動作中の電池電圧をモニターする電圧検知／制御回路の従来例をブロック図により示したものである。
【０００４】
図１に示す符号Ｅ１は、前記した二次電池（以下単に電池と称する。）を示し、この電池Ｅ１の正極端子には逆流防止ダイオードＤ１を介して充電回路１より充電電流が供給されるように構成されている。なお、前記電池Ｅ１の負極端子は回路の基準電位点（アース電位）に接続されて、回路はマイナスアースを構成している。
【０００５】
そして、前記電池Ｅ１としてリチウムイオン電池を用いる場合においては、一般に充電電圧は４．２Ｖに設定されている。また前記したリチウムイオン電池の充電にあたっては、高い精度での充電電圧の監視が必要であり、このために充電動作中の電池電圧をモニターし、前記充電回路１を制御する電圧検知／制御回路２が具備される。
【０００６】
前記電圧検知／制御回路２には、電池Ｅ１の端子電圧を受ける電圧検知手段２ａが備えられており、この電圧検知手段２ａは例えばＡ／Ｄコンバータにより構成されている。そして、電圧検知手段２ａによる検知電圧情報は充電コントローラ２ｂに供給されるように構成されている。前記充電コントローラ２ｂは、電圧検知手段２ａにより得られる電池の充電電圧に応じて、定電圧充電もしくは定電流充電を行うように、前記充電回路１に対して制御信号を出力するように機能する。
【０００７】
前記電圧検知／制御回路２は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと称す。）により構成されており、従来における電圧検知／制御回路２は、いわゆる５Ｖ系の電圧仕様のものが用いられていた。すなわち、前記電圧検知／制御回路２を構成するマイコンとして、５Ｖ系の電圧仕様のものを用いていたので、電圧検知手段２ａは充電電圧が４．２Ｖの前記したリチウムイオン電池の電圧値をそのまま検知することができる。
【０００８】
なお、前記したように電池の電圧値がダイレクトに電圧検知手段に接続される例については、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１７５３６４号公報
【０００９】
ところで、前記した電圧検知／制御回路２を構成する前記マイコンにおいては、従来の５Ｖ系の電圧仕様のものから低消費電力化などの要求に伴い３．３Ｖ系の電圧仕様のものに移行しつつある。そこで、前記した電圧検知／制御回路２として、３．３Ｖ系電圧仕様のマイコンを利用した場合においては、充電電圧が４．２Ｖの前記したリチウムイオン電池の端子電圧をそのまま測定することは不可能となる。
【００１０】
図２は、充電電圧が４．２Ｖの前記したリチウムイオン電池の端子電圧を、３．３Ｖ系電圧仕様のマイコンを利用して検知する電圧検知／制御回路２の例を示したものである。なお、図２においては図１に示す各部と同一機能を果たす部分を同一符号で示しており、したがってその詳細な説明は省略する。
【００１１】
図２に示した例においては、電池Ｅ１の端子電圧を分圧する抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が具備されており、この抵抗素子Ｒ１，Ｒ２により分圧した電池Ｅ１の端子電圧が、例えばＡ／Ｄコンバータにより構成される電圧検知手段２ａに供給されるように構成されている。この図２に示す構成によると、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２による分圧回路により、電池Ｅ１の端子電圧は分圧され、３．３Ｖ系電圧仕様の電圧検知手段２ａによって検知可能な電圧レベルに設定することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、図２に示した回路構成によると、電池Ｅ１の端子電圧を分圧する抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が接続されているために、充電回路１による電池Ｅ１への充電動作がなされない場合、すなわち、充電回路１および電圧検知／制御回路２の機能が停止している場合においては、電池Ｅ１から抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を介して無用な電流が流れる。この結果、電池Ｅ１の放電を早め、一度の充電において電子機器が利用可能な時間を短縮させることになる。
【００１３】
この発明は、前記した問題点に着目してなされたものであり、機器の動作電源となる電池の端子電圧よりも低い電圧仕様の電圧検知手段を備えたものにおいて、前記した分圧回路において電池より無用な電流が流れるのを阻止することができる電池電圧の検知回路を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる電池電圧の検知回路は、請求項１に記載のとおり、電池の端子電圧よりも絶対値が低い電圧により動作する電圧検知手段を備えた電池電圧の検知回路であって、第１端子から第２端子に向かって順方向電圧が印加された時に、それぞれ導通状態となる第１と第２の一方向性半導体素子と、前記第１と第２の一方向性半導体素子における第１端子が共通接続されて、当該共通接続点に順方向電圧を印加する順方向電圧源とが具備され、前記第１の一方向性半導体素子における第２端子が前記電池の電圧出力端子に接続されると共に、前記第２の一方向性半導体素子における第２端子に分圧手段が接続され、前記分圧手段による分圧電圧が、前記電圧検知手段に供給されるように構成されている点に特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明にかかる電池電圧の検知回路について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。図３は、その第１の実施の形態を示したものであり、既に説明した図２に示す各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示している。したがってその詳細な説明は適宜省略する。
【００１６】
図３に示す実施の形態においては、電圧検知手段２ａおよび充電コントローラ２ｂからなる電圧検知／制御回路２は、電池Ｅ１の端子電圧（充電端子電圧）よりも絶対値が低い電圧、すなわち３．３Ｖ系の電圧仕様のマイコンにより構成されている。またこの実施の形態においては、図１および図２に示した例と同様に、電池Ｅ１の正極端子に対して逆流防止ダイオードＤ１を介して充電回路１より充電電流が供給されるように構成され、電池Ｅ１の負極端子は回路の基準電位点（アース電位）に接続されて、回路はマイナスアースを構成している。
【００１７】
そして、図３に示す実施の形態においては、第１と第２の一方向性半導体素子Ｄ２，Ｄ３である第１と第２のダイオードが備えられており、それらの第１端子、すなわち各アノード端子は共通接続されている。ここで、前記した第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３は、アノードが共通な１つのダイオードパッケージ３内に形成されたものを利用することが望ましく、これにより両者の順方向電圧、およびその温度特性を揃えることができる。
【００１８】
また、前記第１のダイオードＤ２における第２端子、すなわちカソード端子は、前記電池Ｅ１の電圧出力端子である正極端子に接続されている。また前記第２のダイオードＤ３における第２端子、すなわちカソード端子は、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２からなる分圧手段に接続され、前記抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の接続中点において得られる分圧電圧が、電圧検知手段２ａに供給されるように構成されている。
【００１９】
そして、前記した第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３の共通接続されたアノード端子には、抵抗素子Ｒ３を介して順方向電圧源（＋Ｖｃｃ）が接続されている。なお、図３に示す実施の形態においては、前記抵抗素子Ｒ３に代えて、定電流回路を接続してもよい。
【００２０】
図３に示す構成において、電池Ｅ１に対して充電動作が行われている場合には、第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３に対する順方向電圧源（＋Ｖｃｃ）、および電圧検知／制御回路２に対する動作電源（＋３．３Ｖ）が供給される。
【００２１】
前記第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３に対する順方向電圧源（＋Ｖｃｃ）の印加により、ダイオードＤ２，Ｄ３には、ほぼ同一レベルの順方向電圧が発生する。そしてダイオードＤ２，Ｄ３のアノード端子は共通接続されているので、充電動作中における電池Ｅ１の正極端子の電圧とほぼ同一レベルの電圧が、ダイオードＤ３のカソード端子に発生することになる。
【００２２】
そしてダイオードＤ３のカソード端子に発生する電圧は、抵抗Ｒ１とＲ２とにより分圧されて、電圧検知手段２ａに供給される。前記抵抗Ｒ１とＲ２とにより分圧により３．３Ｖ系の電圧仕様のマイコンにより十分に検知可能な電圧レベルに落とすことができる。これにより、前記充電コントローラ２ｂは、電池Ｅ１の充電電圧に応じて、電池Ｅ１に対して最適な充電動作が実行されるように、前記充電回路１を制御することができる。
【００２３】
一方、電池Ｅ１に対して充電動作が行われない場合においては、第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３に対する順方向電圧源（＋Ｖｃｃ）、および電圧検知／制御回路２に対する動作電源（＋３．３Ｖ）の供給は停止される。これにより、電池Ｅ１にカソード端子が接続されたダイオードＤ２は、逆バイアス状態となってオフ状態を維持する。したがって非充電状態において、電池Ｅ１より抵抗Ｒ１，Ｒ２を含む分圧手段に向かって無効な電流が流れるのを効果的に阻止することができる。
【００２４】
図４は、この発明にかかる電池電圧の検知回路における第２の実施の形態を示したものである。なお、図４に示す実施の形態においては、その基本構成は既に説明した図３に示す実施の形態と同様である。したがって、図４においては図３に示す各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示し、その詳細な説明は適宜省略する。
【００２５】
この実施の形態においては、電池Ｅ１の正極端子は回路の基準電位点（アース電位）に接続されて、回路はプラスアースを構成している。そして充電回路１は逆流防止ダイオードＤ１を介して電池Ｅ１に対して充電電流を供給するように作用する。
【００２６】
図４に示す実施の形態においては、第１と第２の一方向性半導体素子である各ダイオードＤ２，Ｄ３の各第１端子、すなわち各カソード端子は共通接続されている。また、前記第１のダイオードＤ２における第２端子、すなわちアノード端子は、前記電池Ｅ１の電圧出力端子である負極端子に接続されている。
【００２７】
また、前記第２のダイオードＤ３における第２端子、すなわちアノード端子は、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２からなる分圧手段に接続され、前記抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の接続中点において得られる分圧電圧が、電圧検知手段２ａに供給されるように構成されている。そして、前記した第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３の共通接続されたカソード端子は、抵抗素子Ｒ３を介して順方向電圧源（−Ｖｃｃ）に接続されている。
【００２８】
一方、前記電圧検知手段２ａを含む電圧検知／制御回路２は、動作電源（−３．３Ｖ）による単一電源により動作するようになされる。
【００２９】
図４に示した構成においても、電池Ｅ１に対して充電動作が行われている場合においては、第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３に対する順方向電圧源（−Ｖｃｃ）、および電圧検知／制御回路２に対する動作電源（−３．３Ｖ）が供給される。したがって、充電動作中における電池Ｅ１の負極端子の電圧とほぼ同一レベルの電圧が、ダイオードＤ３のアノード端子に発生することになる。
【００３０】
そしてダイオードＤ３のアノード端子に発生する電圧は、抵抗Ｒ１とＲ２とにより分圧されて、３．３Ｖ系の電圧仕様のマイコンにより十分に検知可能な電圧レベルに落とされて電圧検知手段２ａに供給される。これにより、前記充電コントローラ２ｂは、電池Ｅ１の充電電圧に応じて、電池Ｅ１に対して最適な充電動作が実行されるように、前記充電回路１を制御することができる。
【００３１】
一方、前記電池Ｅ１に対して充電動作が行われない場合においては、第１と第２のダイオードＤ２，Ｄ３に対する順方向電圧源（−Ｖｃｃ）、および電圧検知／制御回路２に対する動作電源（−３．３Ｖ）の供給は停止される。これにより、電池Ｅ１にアノード端子が接続されたダイオードＤ２は、逆バイアス状態となってオフ状態を維持する。したがって非充電状態において、電池Ｅ１より抵抗Ｒ１，Ｒ２を含む分圧手段に向かって無効な電流が流れるのを効果的に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来における電池電圧の検知回路の例を示した回路構成図である。
【図２】従来における電池電圧の検知回路の他の例を示した回路構成図である。
【図３】この発明にかかる電池電圧の検知回路における第１の実施の形態を示した回路構成図である。
【図４】同じく第２の実施の形態を示した回路構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１          充電回路
２          電圧検知／制御回路
２ａ        電圧検知手段
２ｂ        充電コントローラ
３          ダイオードパッケージ
Ｄ１        逆流防止ダイオード
Ｄ２        第１の一方向性半導体素子（ダイオード）
Ｄ３        第２の一方向性半導体素子（ダイオード）
Ｅ１        二次電池
Ｒ１，Ｒ２  分圧手段（抵抗素子）
Ｒ３        抵抗素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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