充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置制造方法
【专利摘要】本发明提供提高过电流检测电流值的精度并且安全性高的电池装置。充放电控制电路，其特征在于，过电流检测电路的基准电压电路由连接在二次电池两端的、因恒流电路和电阻和二次电池的电压而电阻值发生变化的晶体管构成，输出因恒流电路的电流流过电阻和晶体管而产生的电压作为基准电压。
【专利说明】充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及控制二次电池的充放电的充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置，尤其涉及防止连接在电池或电池装置的设备中有过量的电流流过的技术。
【背景技术】
[0002]在图4中示出现有的电池装置的电路图。
[0003]现有的电池装置包括:二次电池11 ；Nch放电控制场效应晶体管12 ;Nch充电控制场效应晶体管13 ;充放电控制电路14 ;电阻22、31 ;电容32 ;和外部端子20、21。充放电控制电路14包括:控制电路15、过电流检测电路16、过电流检测端子19、充电控制信号输出端子41、放电控制信号输出端子42、正极电源端子44、和负极电源端子43。过电流检测电路16包括比较电路18和基准电压电路17。
[0004]接着，对现有的电池装置的动作进行说明。
[0005]在外部端子20、21之间连接有负载，若有电流流过，则在二次电池11的负极与外部端子21间产生电位差。该电位差由流过外部端子20、21间的电流量IpNch放电控制场效应晶体管12的电阻值R12、Nch充电控制场效应晶体管13的电阻值R13决定，表示为I1X(R12 + R13)。过电流检测端子19的电压与外部端子21的电压相等。比较电路18比较基准电压电路17的电压与过电流检测端子19的电压，如果过电流检测端子19的电压较高，则使Nch放电控制场效应晶体管12截止，进行过电流保护。
[0006]设过电流检测电流值的设定值为IDQP、基准电压电路17的电压为V17、Nch放电控制场效应晶体管12的电阻值为R12、Nch充电控制场效应晶体管13的电阻值为R13。比较电路18输出检测信号的成为阈值电压时的外部端子21的电压为V17。此时，在外部端子20、21间流过的电流，成为外部端子21的电压除以Nch放电控制场效应晶体管12和Nch充电控制场效应晶体管13的电阻值的合计的值，表示为Iiwp = V17/ (R12 + R13)ο
[0007]将比较电路18输出检测信号时的充放电控制电路的过电流检测端子的电压称为过电流检测电压。
[0008]现有技术文献专利文献
专利文献1:日本特开2004 - 104956号公报。
[0009]但是在现有技术中，即便二次电池电压或温度发生变化，充放电控制电路的过电流检测电压也为恒定的值，与之相对，Nch充放电控制场效应晶体管的电阻值随着二次电池电压或温度的变化而发生变化，因此过电流检测电流值会变动。因此，存在过电流检测电流值的精度差、电池装置的安全性低的课题。
【发明内容】
[0010]本发明为了解决如以上的课题而构思，提供提高过电流检测电流值的精度并且安全性高的电池装置。[0011 ] 为了解决现有的课题，本发明的充放电控制电路采用如下构成。
[0012]过电流检测电路的基准电压电路由连接在二次电池两端的、因恒流电路和电阻和二次电池的电压而电阻值发生变化的晶体管构成。
[0013]依据本发明的电池装置，能够使充放电控制电路的过电流检测电压的二次电池电压依赖性和温度依赖性与充放电控制开关的电阻值的二次电池电压依赖性和温度依赖性一致，可以提供提高过电流检测电流值的精度并且安全性高的电池装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是第一实施方式的电池装置的电路图；
图2是第二实施方式的电池装置的电路图；
图3是第三实施方式的电池装置的电路图；
图4是现有的电池装置的电路图；
图5是第四实施方式的电池装置的电路图。
【具体实施方式】
[0015]以下，参照附图，对本实施方式进行说明。
实施例
[0016]<实施方式1>
图1是第一实施方式的电池装置的电路图。
[0017]第一实施方式的电池装置包括:二次电池11 ；Nch放电控制场效应晶体管12 ；Nch充电控制场效应晶体管13 ;充放电控制电路14 ;电阻22、31 ;电容32 ;和外部端子20、21。由Nch放电控制场效应晶体管12、Nch充电控制场效应晶体管13、和充放电控制电路14构成充放电控制装置。
[0018]充放电控制电路14包括:控制电路15、过电流检测电路16、过电流检测端子19、充电控制信号输出端子41、放电控制信号输出端子42、正极电源端子44、和负极电源端子43。过电流检测电路16包括:比较电路18、恒流电路23、电阻24 JPNMOS晶体管25。由恒流电路23、电阻24、和NMOS晶体管25构成基准电压电路17。
[0019]二次电池11正极与外部端子20和电阻31连接，负极与电容32和负极电源端子43和Nch放电控制场效应晶体管12的源极及背栅极连接。正极电源端子44与电阻31和电容32的连接点连接。Nch放电控制场效应晶体管12栅极与放电控制信号输出端子42连接，漏极与Nch充电控制场效应晶体管13的漏极连接。Nch充电控制场效应晶体管13栅极与充电控制信号输出端子41连接，源极及背栅极与外部端子21及电阻22连接。电阻22的另一个端子与过电流检测端子19连接。比较电路18的反相输入端子与过电流检测端子19连接，非反相输入端子与恒流电路23和电阻24的连接点连接，输出端子与控制电路15连接。NMOS晶体管25栅极与正极电源端子44连接，漏极与电阻24的另一个端子连接，源极与负极电源端子43连接。恒流电路23的另一个端子与正极电源端子44连接。控制电路15的第一输入与正极电源端子44连接，第二输入与负极电源端子43连接，第一输出与充电控制信号输出端子41连接，第二输出与放电控制信号输出端子42连接。
[0020]接着，对第一实施方式的电池装置的动作进行说明。
[0021]当二次电池11为过充电检测电压以下且过放电检测电压以上时，Nch放电控制场效应晶体管12、Nch充电控制场效应晶体管13被控制为导通。若在该状态下外部端子20、21之间连接负载，有放电电流流过，则在二次电池11的负极与外部端子21间产生电位差。该电位差由流过外部端子20、21间的电流量Ip Nch放电控制场效应晶体管12的电阻值R12、Nch充电控制场效应晶体管13的电阻值R13决定，表示为I1X (R12 + R13)。
[0022]恒流电路23使电流流过电阻24、NMOS晶体管25，产生电压。输出该电压作为基准电压电路17的输出电压。比较电路18比较基准电压电路17的电压和过电流检测端子19的电压，如果过电流检测端子19的电压高，则将检测信号输出到控制电路15，使Nch放电控制场效应晶体管12截止并进行过电流保护。
[0023]设过电流检测电流值的设定值为Iiwp、基准电压电路17的电压为V17、Nch放电控制场效应晶体管12的电阻值为R12、Nch充电控制场效应晶体管13的电阻值为R13。比较电路18输出检测信号的成为阈值电压时的外部端子21的电压为V17。此时，在外部端子20、21间流过的电流，成为外部端子21的电压除以Nch放电控制场效应晶体管12和Nch充电控制场效应晶体管13的电阻值的合计的值，表示为Iiwp = V17/ (R12 + R13)ο
[0024]这里，Nch场效应晶体管的电阻值显然具有栅极一源极间电压依赖性和温度依赖性。实施方式I的Nch充放电控制场效应晶体管的源极电位为二次电池的负极电位，栅极电位为二次电池的正极电位。因而实施方式I的Nch充放电控制场效应晶体管的电阻值(R12 + R13)具有二次电池电压依赖性和温度依赖性。
[0025]NMOS晶体管25通过将源极与负极电源端子43连接、栅极与正极电源端子44连接，使Nch充放电控制场效应晶体管与栅极一源极间电压做出相同的状态。若由恒流电路23改变该NMOS晶体管25的W长度和L长度和流入的电流量，则二次电池电压依赖性能够调节。此外，由于表示为Idqp = V17/ (R12 + R13),所以想要调节过电流检测电流值IDQP，也需要基准电压电路17的输出电压的绝对值的匹配(合b姑込办)。以使V17成为IdqpX (R12 +R13)的方式按照恒流电路23的电流值来最优化电阻24的值，从而调节过电流检测电流的目标值。此外，电阻24的温度特性能以元件的制作方法进行调节。在进行了 V17的绝对值的匹配时，以使V17的温度特性与Nch充放电控制晶体管的温度特性一致的方式，先将电阻24的温度特性最优化。
[0026]这样，能够调节基准电压电路17的电压V17的值的二次电池电压依赖性和温度依赖性，通过使之与Nch充放电控制场效应晶体管的电阻值的二次电池电压依赖性、温度依赖性一致，即便二次电池电压或温度发生变化，也能使过电流检测电流值的设定值Imp为恒定的值。
[0027]再者，NMOS晶体管25的栅极与充放电控制电路14的正极电源端子44连接，但是，只要觉察二次电池电压而电阻值发生变化即可，因此只要连接到具有二次电池电压依赖性的电路的输出，并调节恒流值，就能发挥与第一实施方式相同的效果。此外，利用Nch放电控制场效应晶体管12、Nch充电控制场效应晶体管13、NMOS晶体管25进行了说明，但并不限于该构成，即便使用Pch场效应晶体管并将NMOS晶体管25变更为PMOS晶体管、将恒流电路23的正极电源端子44的连接变更为负极电源端子43，显然也能进行同样的动作。此夕卜，在仅控制电池的放电电流时、仅控制充电电流时也能利用本发明，这是显而易见的。
[0028]通过以上构成，第一实施方式的电池装置通过使充放电控制电路的过电流检测电压和Nch充放电控制场效应晶体管的二次电池电压依赖性、温度依赖性一致，能够提高电池装置的过电流检测电流值的精度，并能提高电池装置的安全性。
[0029]〈实施方式2>
图2是第二实施方式的电池装置的电路图。与第一实施方式的电池装置的不同点是追加了开关电路203、比较电路202、基准电压电路201。
[0030]对第二实施方式的电池装置的连接进行说明。
[0031]比较电路202的反相输入端子与基准电压电路201连接，非反相输入端子与过电流检测端子19连接，输出端子与开关电路203连接，从而控制开关电路203的导通和截止。基准电压电路201的另一个端子与负极电源端子43连接。开关电路203的一个端子与恒流电路23连接，另一个端子与电阻24连接。其他为与第一实施方式同样的连接。
[0032]接着，对第二实施方式的电池装置的动作进行说明。
[0033]在外部端子20、21之间未连接负载而无放电电流流过时，比较电路202控制开关电路203为截止并切断从恒流电路23流出的电流。这样，在无放电电流流过时，能够切断来自恒流电路23的电流并减少消耗电力。
[0034]若在外部端子20、21之间连接负载，有放电电流流过，则在二次电池11的负极与外部端子21间产生电位差。该电位差由流过外部端子20、21间的电流量Ip Nch放电控制场效应晶体管12的电阻值R12、Nch充电控制场效应晶体管13的电阻值R13决定，表示为I1X (R12+ R13)。若二次电池11的负极与外部端子21间的电位差上升，且高于基准电压电路201的电压，则比较电路202从输出端子输出使开关电路203导通的信号。关于开关电路203导通后的动作,与第一实施方式同样。
[0035]这样，能够调节基准电压电路17的电压V17的值的二次电池电压依赖性和温度依赖性，并通过使之与Nch充放电控制场效应晶体管的电阻值的二次电池电压依赖性、温度依赖性一致，即便二次电池电压或温度发生变化，也能使过电流检测电流值的设定值Imp成为恒定的值。
[0036]再者，NMOS晶体管25的栅极与充放电控制电路14的正极电源端子44连接，但是只要觉察二次电池电压而电阻值发生变化即可，如果连接到具有二次电池电压依赖性的电路的输出，并调节恒流值，就能发挥与第一实施方式相同的效果。此外，利用Nch放电控制场效应晶体管12、Nch充电控制场效应晶体管13、NM0S晶体管25进行了说明，但是并不限于该构成，即便利用Pch场效应晶体管并将NMOS晶体管25变更为PMOS晶体管、将恒流电路23的正极电源端子44的连接变更为负极电源端子43，显然也能进行同样的动作。此外，在仅控制电池的放电电流时、仅控制充电电流时，也能利用本发明，这是显而易见的。
[0037]通过以上构成，第二实施方式的电池装置在无放电电流流过时能够切断恒流电路23的电流而减少消耗电力。此外,通过使充放电控制电路的过电流检测电压与Nch充放电控制场效应晶体管的二次电池电压依赖性、温度依赖性一致，能够提高电池装置的过电流检测电流值的精度，并能提高电池装置的安全性。
[0038]〈实施方式3>
图3是第三实施方式的电池装置的电路图。与第二实施方式的电池装置的不同点在于追加开关301、302并删除开关电路203。
[0039]对第三实施方式的电池装置的连接进行说明。
[0040]比较电路202的反相输入端子与基准电压电路201连接，非反相输入端子与过电流检测端子19连接，输出端子与开关电路301、302连接，从而控制开关电路301、302的导通和截止。基准电压电路201的另一个端子与负极电源端子43连接。开关电路301的一个端子与正极电源端子44连接，另一个端子与NMOS晶体管25的栅极连接。开关电路302的一个端子与负极电源端子43连接，另一个端子与NMOS晶体管25的栅极连接。恒流电路23的一个端子与正极电源端子44连接，另一个端子与电阻24连接。其他为与第二实施方式同样的连接。
[0041]接着，对第三实施方式的电池装置的动作进行说明。
[0042]在外部端子20、21之间未连接负载而无放电电流流过时，比较电路202控制开关电路301为截止、开关电路302为导通，使NMOS晶体管25截止，切断从恒流电路23流出的电流。这样，在无放电电流流过时能够切断来自恒流电路23的电流并减少消耗电力。
[0043]若在外部端子20、21之间连接负载，有放电电流流过，则在二次电池11的负极与外部端子21间产生电位差。该电位差由流过外部端子20、21间的电流量Ip Nch放电控制场效应晶体管12的电阻值R12、Nch充电控制场效应晶体管13的电阻值R13决定，表示为I1X (R12+ R13)。若二次电池11的负极与外部端子21间的电位差上升，且高于基准电压电路201的电压，则比较电路202控制开关电路301为导通、开关电路302为截止，使NMOS晶体管25导通。关于NMOS晶体管25导通后的动作，与第一实施方式同样。
[0044]这样，能够调节基准电压电路17的电压V17的值的二次电池电压依赖性和温度依赖性，并通过使之与Nch充放电控制场效应晶体管的电阻值的二次电池电压依赖性、温度依赖性一致，即便二次电池电压或温度发生变化，也能使过电流检测电流值的设定值Imp成为恒定的值。
[0045]再者，利用Nch放电控制场效应晶体管12、Nch充电控制场效应晶体管13、NM0S晶体管25进行了说明，但并不限于该构成，即便利用Pch场效应晶体管并将NMOS晶体管25变更为PMOS晶体管、将恒流电路23的正极电源端子44的连接变更为负极电源端子43，显然也能进行同样的动作。此外，在仅控制电池的放电电流时、仅控制充电电流时，也能利用本发明，这是显而易见的。
[0046]通过以上构成，第三实施方式的电池装置在无放电电流流过时，能够切断恒流电路23的电流而减少消耗电力。
[0047]此外，通过使充放电控制电路的过电流检测电压和Nch充放电控制场效应晶体管的二次电池电压依赖性、温度依赖性一致，能够提高电池装置的过电流检测电流值的精度，并能提高电池装置的安全性。
[0048]<实施方式4>
图5是第四实施方式的电池装置的电路图。与第一实施方式的电池装置的不同点在于二次电池11的负极和负极电源端子43的连接点与Nch放电控制场效应晶体管12的源极之间追加了电阻33。其他的都与第一实施方式同样。
[0049]Nch放电控制场效应晶体管12的导通电阻R12和Nch充电控制场效应晶体管13的导通电阻R13在制造工序中的偏差较大且精度差。因此，通过串联设置电阻值的偏差比Nch场效应晶体管少的电阻33，能够减小过电流检测电流值的偏差。
[0050]过电流检测电流值Idop由Idop = V17/ (R12 + R13 + R33)表示，因此相对于(R12 +R13 + R33)的R33的比例越大，越能减小R12与R13的偏差的影响，能够提高过电流检测电流的精度。
[0051]如上所述，Nch充放电控制场效应晶体管12、13的电阻值的合计(R12 + R13),精度差且具有二次电池电压依赖性和温度依赖性。即便相加电阻33的电阻值也不会变，电阻值(R12 + R13 + R33)存在二次电池电压依赖性和温度依赖性。为了对此进行校正，将恒流电路23的恒流量、电阻24的电阻值、NMOS晶体管25的W长度和L长度最优化，使基准电压电路17的电压V17的值的二次电池电压依赖性和温度依赖性与电阻值(R12 + R13 + R33)的二次电池电压依赖性和温度依赖性一致。这样，即便二次电池电压或温度发生变化，也能使过电流检测电流值的设定值Imp成为恒定的值。
[0052]再者，电阻33的位置并不限定于图5的位置，只要为二次电池11的负极与负极电源端子43的连接点和外部端子21与电阻22的连接点之间，可以设在任意处。此外，电阻33也可以不是有意设置的电阻，可为构成电路时的寄生电阻。此外，将二次电池11的负极与负极电源端子43的连接点和外部端子21与电阻22的连接点之间的电阻值设为(R12 +R13十R33),使基准电压电路17的电压V17的值的二次电池电压依赖性和温度依赖性，与电阻值(R12 + R13 + R33)的二次电池电压依赖性和温度依赖性一致，从而，即便二次电池电压或温度发生变化，也能使过电流检测电流值的设定值Iiwp成为恒定的值。
[0053]再者，使NMOS晶体管25的栅极与充放电控制电路14的正极电源端子44连接，但是只要觉察到二次电池电压而改变电阻值即可，因此只要连接到具有二次电池电压依赖性的电路的输出，调节恒流值，就能发挥与第一实施方式相同的效果。此外，利用Nch放电控制场效应晶体管12、Nch充电控制场效应晶体管13、NM0S晶体管25进行了说明，但并不限于该构成，即便利用Pch场效应晶体管并将NMOS晶体管25变更为PMOS晶体管、将恒流电路23的正极电源端子44的连接变更为负极电源端子43，显然也能进行同样的动作。此外，在仅控制电池的放电电流时、仅控制充电电流时，也能利用本发明，这是显而易见的。
[0054]通过以上构成，第四实施方式的电池装置通过在Nch充放电控制场效应晶体管连接电阻值比Nch充放电控制场效应晶体管高的电阻，能够提高过电流检测电流的精度。此夕卜，通过使充放电控制电路的过电流检测电压与Nch充放电控制场效应晶体管的二次电池电压依赖性、温度依赖性一致，能够提高电池装置的过电流检测电流值的精度，并能提高电池装置的安全性。
[0055]符号说明 11 二次电池
14充放电控制电路 15控制电路 16过电流检测电路
18,202比较电路 19过电流检测端子 20,21外部端子 23恒流电路
41充电控制信号输出端子42放电控制信号输出端子43负极电源端子44正极电源端子33电阻
203,301,302 开关电路
201基准电压电路。
【权利要求】
1.一种充放电控制电路，具有探测二次电池的电压或异常的控制电路、和以过电流检测端子的电压检测过电流的过电流检测电路，所述充放电控制电路的特征在于， 所述过电流检测电路具备基准电压电路，该基准电压电路由因恒流电路和第一电阻和所述二次电池的电压而电阻值发生变化的晶体管构成，输出因所述恒流电路的电流流过所述电阻和所述晶体管而产生的电压。
2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于， 所述过电流检测电路具备: 所述基准电压电路；以及 比较所述过电流检测端子的电压和所述基准电压电路的电压的比较电路。
3.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于， 所述基准电压电路在所述过电流检测端子的电压为既定的电压以下的状态下停止工作。
4.一种充放电控制装置，其特征在于，具备: 设在二次电池的充放电路径的充放电控制开关；以及 监视所述二次电池的电压并控制所述充放电控制开关的权利要求1至3的任一项所述的充放电控制电路。
5.一种电池装置，其特征在于，具备: 二次电池；以及 权利要求4所述的充放电控制装置。
6.根据权利要求5所述的电池装置，其特征在于， 还包括第二电阻，在所述二次电池的充放电路径，所第二电阻与所述充放电控制开关连接而设置。
【文档编号】H02J7/00GK104052094SQ201410087189
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2013年3月11日
【发明者】前谷文彦, 小池智幸 申请人:精工电子有限公司