JP2000050506A - 電池保護回路の省電力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、２次電池を保護するための電池保護回路
が正常に動作するか否かを試験するためには、負荷や充
電装置と接続して試験して、実際に電池保護回路が使用
されるときと同様の状態で試験を行っていた。 【解決手段】実際に使用するときに２次電池を接続する
端子２、３、４と負荷や充電装置を接続する端子５、６
を有した電池保護回路に於いて、該電池保護回路に電圧
を供給する電源回路１３を端子２、３、４に接続し、該
電池保護回路に電流を供給する定電流電源１４、１５を
それぞれ端子２、５間と端子４、６間に接続して、該電
池保護回路が正常に動作するか否かを試験する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、充放電可能な充電
池を保護するための電池保護回路が正常に動作するか否
かを試験する電池保護回路の試験方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電池保護回路について、図１及び
図５を用いて説明する。図１は電池保護回路の構成を示
したブロック図である。電池保護回路１は、端子２〜６
と、端子２と端子の５との間に直列に接続したＮチャネ
ルＭＯＳＦＥＴトランジスタＱ１、Ｑ２と、端子４と端
子６との間に接続した電流検出抵抗Ｒと、端子２と端子
３間の電位差、端子３と端子４の電位差、及び前記電流
検出抵抗の両端にかかる電位差を測定するとともに前記
電位差がそれぞれ正常範囲であれば前記ＮチャネルＭＯ
ＳＦＥＴトランジスタＱ１、Ｑ２が両方ともＯＮの状態
であるように制御するような保護ＩＣ７とを有する回路
である。

【０００３】また、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジス
タＱ１、Ｑ２は、各トランジスタＱ１、Ｑ２のソースが
それぞれ前記端子２、前記端子５と接続するとともに、
両トランジスタのドレイン同士が接続している。また、
両トランジスタのゲートは保護ＩＣ７と接続している。

【０００４】尚、前記電池保護回路１は、前記電流検出
抵抗Ｒと前記ＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＱ
１、Ｑ２が、前記端子２と前記端子５との間、又は前記
端子４と前記端子６との間に直列に接続されているよう
な構成の電池保護回路でも良い。

【０００５】このような構成の電池保護回路１におい
て、端子２と端子３との間に２次電池Ｂ１を、端子３と
端子４との間に２次電池Ｂ２を接続する。放電時に該２
次電池Ｂ１、Ｂ２のいずれかの電圧が正常範囲を下回っ
たとき、前記保護ＩＣ７によって過放電保護作用が働
き、前記トランジスタＱ２のゲート電圧を下げて該トラ
ンジスタＱ２の動作を停止させることによって、放電電
流をカットする。

【０００６】また、逆に充電時に前記２次電池Ｂ１、Ｂ
２のいずれかの電圧が正常範囲を上回ったとき、前記保
護ＩＣ７によって過充電保護作用が働き、前記トランジ
スタＱ１のゲート電圧を下げて該トランジスタＱ１の動
作を停止させることによって、充電電流をカットする。

【０００７】更に、充放電時に、前記電流検出抵抗Ｒに
過電流が流れ、該抵抗Ｒの両端にかかる電位差がその正
常範囲を超えると、前記保護ＩＣ７によって過電流保護
が働き、充電時には前記トランジスタＱ１の動作を停止
させて充電電流をカットし、放電時には前記トランジス
タＱ２の動作を停止させて放電電流をカットする。

【０００８】図５は前記電池保護回路１の動作を確認す
る試験を行うための従来の試験装置を示すブロック図で
ある。前記電池保護回路１の端子２と端子３の間、及び
端子３と端子４の間に充放電を行う２次電池の擬似的な
電源としてバイポーラ電源８、９が接続され、端子５に
スイッチ１０が接続され、前記スイッチ１０の接点１０
ａと端子６の間に充電装置１１が、前記スイッチ１０の
接点１０ｂと端子６の間に負荷の大きさが可変的な大容
量の負荷１２がそれぞれ接続されている。

【０００９】以下に、上記のような構成の試験装置を使
用した従来の過放電試験、過充電試験及び過電流試験の
それぞれについて説明する。

【００１０】過放電試験は、まず、スイッチ１０の接点
１０ｂ側に設定し、前記電池保護回路１と負荷１２と接
続することによって、２次電池が放電動作を行うような
状態にする。このとき、放電電流ＩＤを流した状態で前
記バイポーラ電源８又は９の電圧を下降させて、該電圧
がその正常範囲を下回ったときに前記放電電流ＩＤがカ
ットされたか否かを確認する。

【００１１】過充電試験は、まず、前記スイッチ１０の
接点１０ａ側に設定し、前記電池保護回路１と充電装置
１１を接続することによって、２次電池が充電動作を行
うような状態にする。このとき、充電電流ＩＣを流した
状態で前記バイポーラ電源８又は９の電圧を上昇させ
て、該電圧がその正常範囲を上回ったときに前記充電電
流ＩＣがカットされたか否かを確認する。

【００１２】過電流試験は、前記スイッチ１０の接点１
０ｂ側に設定することによって、放電電流が前記電池保
護回路１に流れ込むような状態にする。このとき、前記
バイポーラ電源８及び９の電圧を正常な範囲の電圧に制
御し、該電池保護回路１に接続された前記負荷１２を操
作することによって、該電池保護回路１に流れ込む放電
電流を増加させ、該電流が正常範囲を上回ったとき、電
流がカットされたか否かを確認する。

【００１３】尚、２次電池の充電動作が行わている状態
で過電流が流れることは極めてまれなことであるので、
充電状態での過電流試験は、一般的には行われない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電池保護回路の
試験方法の場合、上述したように前記電池保護回路１に
実際の負荷を接続して試験を行うので、実際に使用する
ときの電力を試験装置から害電池保護回路１に供給する
必要がある。

【００１５】該試験方法で使用するのに必要な前記電力
は、直列に接続された前記充電池の数Ｎを該充電池の電
圧４Ｖに掛けて得られる電圧４ＮＶに、更に該試験を行
うために必要な試験電流１〜１０Ａを掛け合わせた４Ｎ
〜４０ＮＷという大電力となる。そのため、該試験方法
で使用されるバイポーラ電源装置もこのような大電力を
供給するような電源が必要なために容量の大きな装置が
必要となる。

【００１６】また、該試験方法では、前記バイポーラ電
源８、９に容量の大きなバイポーラ電源装置が必要とな
るだけでなく、該バイポーラ電源８、９を使用して模擬
的に前記電池保護回路１を介して充放電を行わせるため
の前記充電装置１１と前記大容量の負荷１２をも必要と
するために、該試験方法で使用する試験装置は大規模な
ものとなる。

【００１７】そこで、本発明では、電池保護回路１に接
続する電源が小容量ですむような電池保護回路の試験方
法を提供することを目的とする。

【００１８】また、本発明では、小規模な試験装置で試
験することが可能な電池保護回路の試験方法を提供する
ことを目的とする。

【００１９】また、前記従来の試験方法によると、実際
に使用するときに直列に接続される２次電池の数が変化
するとともに前記電池保護回路１にかかる電圧が変化す
ることを想定して、前記電池保護回路１に設定電圧の違
う前記バイポーラ電源８、９を接続したとき、接続する
前記充電装置１１及び前記大容量の負荷１２をも別の容
量のものに変更しなければならない。そのため、前記充
電装置１１と前記大容量の負荷１２が多種必要となり、
前記バイポーラ電源の設定電圧を変更する度に前記試験
装置を組み替え直さなければならない。

【００２０】本発明では、上記問題を鑑み、前記電池保
護回路１に接続した電源から供給される設定電圧の大き
さを変更する度に、前記試験装置を組み替え直す必要が
なく、前記電池保護回路１のスイッチング制御の動作が
正常に行われるか否か試験できるような汎用性のある試
験装置を使用した電池保護回路の試験方法を提供するこ
とを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の電池保護回路の
試験方法は、充放電可能な２次電池が接続される２次電
池接続端子と、負荷又は充電装置が接続される負荷接続
端子と、前記２次電池の電圧値を検出する電圧検出部
と、前記２次電池から流れる電流値を検出する電流検出
部と、前記電圧検出部で検出した電圧値が所定の電圧値
より高くなるか、もしくは前記電流検出部で検出した電
流値が所定の電流値を超えたときに前記２次電池の充放
電路を遮断する出力制御部とを有する電池保護回路が正
常に働いているか否かを試験する電池保護回路の試験方
法において、前記電池保護回路の２次電池接続端子に試
験電圧を供給する電源と、前記電池保護回路の２次電池
接続端子と負荷接続端子間に試験電流を供給する定電流
電源とを前記２次電池の代わりに前記電池保護回路に接
続して行うことを特徴とする。

【００２２】このような構成で行われる電池保護回路の
試験方法によると、従来の試験方法のように該電池保護
回路の負荷接続端子に実際に使用される負荷や充電装置
を接続する必要がない。また、２次電池接続端子に接続
した電源に流れる電流値を小さくし、かつ２次電池接続
端子と負荷接続端子間に接続した定電流電源にかかる電
圧を低くして、試験装置が消費する消費電力を抑制す
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図１
〜４を用いて説明する。図２は、電池保護回路１の動作
の確認を行うための試験装置の構成を示したブロック図
である。図３は、図２の電源回路１３の回路図の１例を
示したものである。図４は、図２の定電流電源１４、１
５の内部の構成を示した簡単な回路図である。

【００２４】本実施形態では、図１に示した電池保護回
路１を試験対象として、説明する。尚、従来の試験方法
と同様に、図１に示した電池保護回路以外の、前記電流
検出抵抗ＲとＮチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタＱ
１、Ｑ２が、端子２と端子５との間、又は端子４と端子
６との間に直列に接続されているような構成の電池保護
回路を試験対象としても良い。

【００２５】図２に示すように、前記電池保護回路１の
端子２〜４に電源回路１３を接続し、また、前記電池保
護回路１の端子２と端子５の間と、端子４と端子６の間
とにそれぞれ定電流電源１４、１５を接続する。このと
き使用する電源回路１３は、実際に前記電池保護回路１
を２次電池に接続したときの充放電時の電圧を供給する
とともに、該電池保護回路１を動作させるのに十分な１
ｍＡまでの少量の電流を供給するような電源回路であ
る。

【００２６】このような電源回路１３においてオペアン
プを使用した例について、図３（ａ）を用いて説明す
る。コントローラ１６の出力端子１６ａに抵抗Ｒ１を、
出力端子１６ｂに抵抗Ｒ５を、出力端子１６ｃに抵抗Ｒ
３とＲ７をそれぞれ接続する。また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ
２の接続ノードをオペアンプＡ１の負入力端子Ａ１ａに
接続し、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４の接続ノードをオペアンプ
の正入力端子Ａ１ｂに接続する。そして、抵抗Ｒ５と抵
抗Ｒ６の接続ノードをオペアンプＡ２の負入力端子Ａ２
ａに接続し、抵抗Ｒ７と抵抗Ｒ８の接続ノードをオペア
ンプＡ２の正入力端子Ａ２ｂに接続する。前記抵抗Ｒ２
の他端を前記オペアンプＡ１の出力端子Ａ１ｃと前記電
池保護回路１の端子２に接続し、抵抗Ｒ４の他端と抵抗
Ｒ６の他端を前記オペアンプＡ２の出力端子Ａ２ｃに接
続するとともに、前記電池保護回路１の端子３に接続す
る。更に、抵抗Ｒ８の他端を、前記電池保護回路１の端
子４に接続する。

【００２７】上記のような電源回路１３は、図３（ｂ）
のような電源回路を組み合わせて構成される。図３
（ｂ）の電源回路は３．５Ｖの電源の正側に抵抗Ｒ１１
を、負側に抵抗Ｒ１２をそれぞれ接続し、抵抗Ｒ１１と
抵抗Ｒ１３の接続ノードをオペアンプＡの負入力端子Ａ
ａに接続し、抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１４の接続ノードをオ
ペアンプＡの正入力端子Ａｂに接続している。また、抵
抗Ｒ１３の他端をオペアンプＡの出力端子Ａｃと端子１
７に接続し、抵抗Ｒ１４の他端を端子１８を介して２Ｖ
の電源の正側に接続する。更に、前記３．５Ｖの電源と
前記２Ｖの電源の負側を接地する。このとき、端子１７
と端子１８との電位差をＶ１１とし、端子１７とグラン
ド間にかかる電圧をＶ１２とする。

【００２８】図３（ｂ）のような構成の回路において、
図３（ｃ）のように端子Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄにかか
る電位をそれぞれＶ２１、Ｖ２２、Ｖ２３、Ｖ２４と
し、Ｖ２１−Ｖ２２＝Ｖ２３−Ｖ２４という関係が成り
立つとすると、Ｖ１１は３．５Ｖとなり、Ｖ１２はＶ１
２＝Ｖ１１＋２より５．５Ｖとなる。

【００２９】よって、前記コントローラ１６の出力端子
１６ａ、１６ｃ間の電位差をＶ１、同じく出力端子１６
ｂ、１６ｃ間の電位差をＶ２、前記バッテリー保護回路
１の端子２、３、４の電位をＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとそれぞ
れ定めると、図３（ａ）のような電源回路を用いたとき
Ｖａ＝Ｖｂ＋Ｖ１、Ｖｂ＝Ｖｃ＋Ｖ２となり、２次電池
を直列に接続したときと同様の状態の電圧を端子１６ａ
〜１６ｃにかけることができる。

【００３０】また、前記試験装置において使用する前記
定電流電源１４、１５は、実際に前記電池保護回路１を
２次電池に接続したときに流れる１〜１０Ａの電流を供
給が可能な電源で、かつ、その電源から流れる電流の方
向を、定電流電源１４の場合は、端子２→端子５及び端
子５→端子２（定電流電源１５の場合は、端子４→端子
６及び端子６→端子４）のそれぞれの方向に変換するこ
とが可能であるような電源である。また、該定電流電源
１４、１５によってかかる電圧は、０．１Ｖまでの低電
圧である。

【００３１】定電流電源１４、１５の構成についてその
一例を、図４を用いて説明する。該定電流電源１４、１
５は、それぞれ定電流を供給する電流源２０、２１を有
し、また、定電流電源１４の３点接続のスイッチ２２、
２３はそれぞれ前記電池保護回路１の端子２、端子５に
接続し、定電流電源１５の３点接続のスイッチ２４、２
５はそれぞれ前記電池保護回路１の端子４、端子６に接
続している。また、前記スイッチ２２、２３の３接点の
内、それぞれ２接点が前記電流源２０と接続している。
また、前記スイッチ２４、２５についても同様に、該ス
イッチの３接点の内、それぞれ２接点が前記電流源２１
に接続している。

【００３２】これらのスイッチ２２〜２５の接点の内電
流源２０、２１と接続した側の接点は、それぞれ、接点
ａと接点ｄとが、接点ｂと接点ｃとが、接点ｅと接点ｈ
とが、接点ｆと接点ｇとが接続している。また、前記電
流源２０は接点ａ→接点ｃ（接点ｄ→接点ｂ）の方向
に、同じく前記電流源２１は接点ｅ→接点ｇ（接点ｈ→
接点ｆ）の方向に電流が常に流れている。

【００３３】上記のように接続された定電流電源１４、
１５によると、定電流電源１４内の前記スイッチ２２を
接点ａ側に、前記スイッチ２３を接点ｃ側にそれぞれ接
続するとともに、定電流電源１５内の前記スイッチ２４
を接点ｆ側に、前記スイッチ２５を接点ｈ側にそれぞれ
接続する。このとき、前記電池保護回路１で行われる動
作は、該電池保護回路１の端子５と端子６に充電装置を
接続したときと同様の動作となる。すなわち、２次電池
を充電するときの動作が正常に行われているか否かを試
験していることになる。

【００３４】逆に、定電流電源１４内の前記スイッチ２
２を接点ｂ側に、前記スイッチ２３を接点ｄ側にそえぞ
れ接続するとともに、定電流電源１５内の前記スイッチ
２４を接点ｅ側に、前記スイッチ２５を接点ｇ側にそれ
ぞれ接続する。このとき、前記電池保護回路１で行われ
る動作は、該電池保護回路１の端子５と端子６に大容量
の負荷を接続したときと同様の動作となる。すなわち、
２次電池を放電するときの動作が正常に行われているか
否かを試験していることになる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の電池保護回路の試験方法によれ
ば、該電池保護回路に接続している定電流電源の正負を
つなぎ変えるだけで、充電時、放電時の試験を行うこと
ができるので、充電装置や負荷を該電池保護回路に接続
する必要がなくなる。

【００３６】本発明の電池保護回路の試験方法によれ
ば、該電池保護回路に電圧供給する電源が供給する電流
は該電池保護回路が該電源によってかかる電圧を検知す
るのに十分な大きさの電流でよいので、前記電源をオペ
アンプを用いたような小容量の電源回路で構成すること
ができる。

【００３７】また、本発明の電池保護回路の試験方法に
よれば、該電池保護回路に電圧供給する電源が供給する
電流は該電池保護回路が該電源によってかかる電圧を検
知するのに十分な大きさの電流でよく、また、試験電流
を供給する定電流電源が出力制御部や電流検出部にかけ
る電圧も該電池保護回路が動作するのに必要な低い電圧
で十分なので、該電池保護回路の試験装置が消費する消
費電力が小さくなる。

【００３８】また、本発明の電池保護回路の試験方法に
よれば、試験装置が消費する消費電力が小さくなるの
で、該試験方法で使用される試験装置が小規模ですむ。

【００３９】また、本発明の電池保護回路の試験方法に
よれば、充電時や放電時の電流を擬似的に該電池保護回
路に流すための定電流電源と、該電池保護回路に接続さ
れる充電池の電圧を擬似的に供給するための電源とが別
になっているため、従来のように前記充電池の電圧によ
って充電装置や負荷を変えるというように、該試験方法
を行う装置の構成を大きく変化させる必要がないので、
該装置の汎用性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電池保護回路のブロック図。

【図２】本発明の電池保護回路の試験を行うための装置
のブロック図。

【図３】電池保護回路の制御部を動作させるための電源
回路。

【図４】電池保護回路に定電流を供給するための定電流
電源内部の回路図。

【図５】従来の電池保護回路の試験を行うための装置の
ブロック図。

【符号の説明】

１ 電池保護回路 ２〜６ 端子 ７ 保護ＩＣ ８ バイポーラ電源 ９ バイポーラ電源 １０ スイッチ １１ 充電装置 １２ 大容量の負荷 １３ 電源回路 １４ 定電流電源 １５ 定電流電源 １６ コントローラ ２０ 電流源 ２１ 電流源 ２２〜２５ スイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充放電可能な２次電池が接続される２次
   電池接続端子と、負荷又は充電装置が接続される負荷接
   続端子と、前記２次電池の電圧値を検出する電圧検出部
   と、前記２次電池から流れる電流値を検出する電流検出
   部と、前記電圧検出部で検出した電圧値が所定の電圧値
   より高くなるかもしくは低くなるか、または前記電流検
   出部で検出した電流値が所定の電流値を超えたときに前
   記２次電池の充放電路を遮断する出力制御部とを有する
   電池保護回路が正常に働いているか否かを試験する電池
   保護回路の試験方法において、 前記電池保護回路の２次電池接続端子に試験電圧を供給
   する電源と、 前記電池保護回路の２次電池接続端子と負荷接続端子間
   に試験電流を供給する定電流電源とを前記２次電池の代
   わりに前記電池保護回路に接続して行うことを特徴とす
   る電池保護回路の試験方法。