JP2001238358A - 二次電池装置 - Google Patents

二次電池装置

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JP2001238358A
JP2001238358A JP2000047412A JP2000047412A JP2001238358A JP 2001238358 A JP2001238358 A JP 2001238358A JP 2000047412 A JP2000047412 A JP 2000047412A JP 2000047412 A JP2000047412 A JP 2000047412A JP 2001238358 A JP2001238358 A JP 2001238358A
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Noriyuki Ito
紀幸 伊藤
Ryuta Takeishi
龍太 武石
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Toshiba Battery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 二次電池の電池電圧の低下時に電池残量監視
部への電源供給を簡単に停止させることのできる二次電
池装置を提供する。 【解決手段】 二次電池1の充放電経路に直列に介装さ
れて該充放電経路を選択的に遮断するスイッチ回路2,
3と、二次電池の電池電圧を監視して該二次電池が過充
電および深放電に至る前に前記スイッチ回路を遮断する
保護回路(電池電圧監視部)8と、充放電電流を検出し
て二次電池の電池残量を監視する電池残量監視部10と
を備え、特に二次電池からスイッチ回路を介して電池残
量監視部に電源を供給するように構成し、二次電池の電
池電圧がその定格電圧よりも所定電圧だけ低下したとき
にスイッチ回路を遮断して電池残量監視部への電源供給
を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の電池残
量を監視する電池残量監視部を備えた二次電池装置に係
り、特に二次電池の電池電圧の低下時に上記電池残量監
視部への電源供給を簡単に停止させることのできる二次
電池装置に関する。
【0002】
【関連する背景技術】近時、各種電子機器の駆動源とし
て、Liイオン電池やNi-MH電池等の再充電可能な二
次電池が広く用いられている。特にこの種の二次電池
は、その保護回路や電池残量監視部等と共に一体化され
た二次電池装置(電池パック)として実現され、電池パ
ックを単位として取り扱われて電子機器に装着されて使
用されることが多い。
【0003】尚、保護回路は、一般的には二次電池の電
池電圧を監視し、該二次電池が過充電および深放電に至
る前に、二次電池の充放電経路に直列に介装されたスイ
ッチ回路を遮断してその充放電を停止(禁止)させる役
割を担う。ちなみにスイッチ回路は、例えば充電禁止用
の電界効果トランジスタ(FET)と、放電禁止用の電
界効果トランジスタ(FET)とからなり、これらのF
ETを直列に接続して構成される。
【0004】また電池残量監視部は、二次電池の充放電
経路に直列に介装されたシャント抵抗を流れる充放電電
流の大きさとその向きとから、二次電池に対する充電量
および放電量を積算する等してその電池残量を監視する
如く構成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで上述した保護
回路や電池残量監視部は、専ら、二次電池をその駆動源
(電源)として作動する如く構成され、二次電池装置に
とっての内部負荷となる。これ故、二次電池を電子機器
の駆動源として機能させない場合であっても、二次電池
はその内部消費電流により徐々に放電することになる。
【0006】そこで二次電池を電子機器の駆動源として
機能させない場合や、二次電池の電池電圧がその定格電
圧よりも或る程度低下したとき、電池残量監視部への電
源供給を停止させることで、その内部消費電流を低減す
ることが考えられている。しかしながら電池残量監視部
への電源供給を停止制御する為の回路を二次電池装置に
組み込むと、その構成が大掛かりなものとなることのみ
ならず、コスト高になると言う問題が生じる。
【0007】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、装置コストの上昇を招くことな
しに、二次電池の電池電圧の低下時に電池残量監視部へ
の電源供給を簡易にして確実に停止させることのできる
簡易な構成の二次電池装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明は、二次電池と、この二次電池の充放電経路
に直列に介装されて該充放電経路を選択的に遮断するス
イッチ回路と、前記二次電池の電池電圧を監視して該二
次電池が過充電および深放電に至る前に前記スイッチ回
路を遮断して前記二次電池を保護する為の保護回路と、
前記充放電経路を流れる充放電電流を検出して前記二次
電池の電池残量を監視する電池残量監視部とを備えたも
のであって、特に前記二次電池から前記スイッチ回路を
介して前記電池残量監視部に電源を供給するように構成
したことを特徴としている。
【0009】そして請求項2に記載するように前記保護
回路においては、前記二次電池が深放電に至る前の電池
電圧を監視することに代えて、前記二次電池の電池電圧
がその定格電圧よりも所定電圧だけ低下したときに前記
スイッチ回路を遮断して前記電池残量監視部への電源供
給を停止するようにしたことを特徴としている。即ち、
本発明は保護回路によって遮断制御されるスイッチ回路
が、二次電池をその充放電経路から切り離すことに着目
し、このスイッチ回路を介して前記電池残量監視部を二
次電池に接続するようにしている。そして電池電圧がそ
の定格電圧よりも所定電圧だけ低下したとき、保護回路
の制御の下でスイッチ回路を遮断することにより電池残
量監視部への電源供給を停止させ、これによってその内
部消費電流を低減するようにしたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る二次電池装置(電池パック)について説
明する。図1はこの実施形態に係る二次電池装置(電池
パック)の概略構成図で、1はNi-MH電池やLiイオ
ン電池等からなる二次電池である。この二次電池は、要
求される電力容量等の仕様に応じて複数の単電池(電池
セル)を直・並列に接続して実現され、この例では4個
の単電池(電池セル)1a,1b,1c,1dを直列に接
続して構成されている。しかして二次電池1の充放電路
には、充放電制御用のスイッチ素子2,3が直列に介装
されると共に、該二次電池1の充放電電流を検出する為
のシャント抵抗4が直列に介装されている。
【0011】充放電路に上記スイッチ素子2,3および
シャント抵抗4を直列に介装した二次電池1は、その正
極(+)端子5および負極(−)端子6を介して、パー
ソナルコンピュータや携帯電話機等の電子機器7に接続
され、該電子機器7の駆動源として用いられるものとな
っている。また二次電池1は、電子機器7に内蔵されて
充電電源(図示せず)により、適宜充電されるようにな
っている。
【0012】さて前記スイッチ素子2,3は、例えば電
界効果トランジスタ(FET)からなり、これらのスイ
ッチ素子2,3は選択的に遮断(オフ)駆動されて二次
電池1の充放電路を遮断する役割を担う。即ち、前記二
次電池1の端子電圧、具体的には複数の単電池1a,1
b,1c,1dの各端子電圧は、電池電圧監視部8により
逐次監視されている。この電池電圧監視部8は、二次電
池1を構成する複数の単電池1a,1b,1c,1dの各
端子電圧Vbを、例えば図2に示すように予め設定した
充電禁止電圧V1および放電禁止電圧V2とそれぞれ比
較し、二次電池1に対する充電禁止信号または放電禁止
信号を発生するものである。尚、図中8a,8bは、そ
れぞれ比較器を示している。
【0013】そして電池電圧監視部8は、その充電時に
単電池1a,1b,1c,1dの充電電圧が上記充電禁止
電圧V1を上回ったとき、駆動回路9を作動させて前記
スイッチ素子2を遮断駆動し、二次電池1の充電を禁止
制御するものとなっている。また電池電圧監視部8は、
二次電池1の放電時には前記各単電池1a,1b,1c,
1dの開放端子電圧が上記放電禁止電圧V2を下回った
とき、駆動回路9を作動させてスイッチ素子3を遮断駆
動し、二次電池1の放電を禁止制御するものとなってい
る。
【0014】このような二次電池1の電池電圧に応じた
スイッチ素子2,3の選択的な駆動による充放電経路の
遮断により、所定の充電電圧V2まで充電された二次電
池1の過充電が防止され、また所定の開放端子電圧(放
電電圧)V1まで低下した二次電池1の深放電が防止さ
れている。つまり電池電圧監視部8および駆動回路9
は、二次電池1に対する保護回路として二次電池装置
(電池パック)に組み込まれている。尚、この保護回路
は、基本的には二次電池1をその駆動源として作動する
如く設けられている。
【0015】一方、電池残量監視部10は、前記シャン
ト抵抗4を流れる充放電電流の大きさとその向き(シャ
ント抵抗4の両端に生じる電位差とその極性)を検出し
ている。そしてその充放電電流を積算する等して二次電
池1に充電した充電量を監視し、また放電時には二次電
池1に残されている電池容量、つまりその電池残量を監
視している。この電池残量の情報は、情報端子11を介
して前記電子機器7に与えられて電池残量表示に供され
る。
【0016】この電池残量監視部10は、基本的には前
記二次電池1をその駆動源として作動するように設けら
れるが、特にこの実施形態においては、二次電池1の正
負一対の電極からその電源を直接取り出すことに代え
て、前述したスイッチ素子2,3を介して二次電池1か
らの電源供給を受けて作動する如く構成されている。即
ち、電池残量監視部10を駆動する内部電源(REG)
12は、前述した電子機器7に対する電源供給ラインを
なす正極(+)端子5から電源供給を受け、電池残量監
視部11の作動に必要な電源Vccを生成する如く構成さ
れる。そして内部電源12はスイッチ素子2,3を介し
て二次電池1からの電源供給を受けて作動し、これによ
って電池残量監視部10が作動するように構成されてい
る。
【0017】またこれに伴って前述した電池電圧監視部
8においては、前述した二次電池1の深放電を防止する
べく監視する設定電圧V2に代えて、二次電池1の定格
電圧よりも若干低い電圧をその監視電圧として設定し、
二次電池1が深放電に至る直前よりも十分に余裕を見込
んだ電圧レベルにて放電禁止信号を発生するように構成
される。そして二次電池1の放電時に電池残量が或る程
度低下したとき、スイッチ素子3を強制的に遮断するこ
とで二次電池1の放電を禁止すると共に、内部電源12
への電源供給を停止し、電池残量監視部10での内部電
力消費を停止するものとなっている。
【0018】かくしてこのように構成された二次電池装
置(電池パック)によれば、二次電池1の電池電圧が低
下し、その電池残量が残り少或る程度なくなった時点
で、保護回路を作動させてスイッチ素子3を遮断してそ
の放電を禁止するだけで、同時に電池残量監視部10の
作動を停止させて、該電池残量監視部10での電流消費
を零(0)とするので、その内部消費電流を大きく、且
つ効果的に低減することができる。しかもこのようにし
て電池残量監視部10の作動を停止させても、その機能
停止期間における二次電池1の放電自体が禁止されてい
るので、電池残量監視部10における電池残量監視の機
能が損なわれることがない。
【0019】また保護回路が有する機能をそのまま利用
して電池残量監視部10への電源供給を停止させるの
で、電池残量監視部10での電力消費を抑えるための電
源制御部等の格別な回路を付加する必要がなく、二次電
池装置(電池パック)が備える既存の回路機能を有効に
活用して、その内部消費電流を効果的に抑えることが可
能となる等の効果が奏せられる。
【0020】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。この実施形態においては、二次電池1
を構成する複数の単電池1a,1b,1c,1dの各端子
電圧を監視してスイッチ素子2,3の駆動を制御した
が、二次電池1の両端電圧を監視してその制御を行うこ
とも勿論可能である。またこの例では内部電源12を用
いて電池残量監視部10を駆動する電源Vccを生成した
が、二次電池1の出力電圧をそのまま用いて電池残量監
視部10を駆動するように構成された二次電池装置にも
同様に適用可能である。更には電池残量監視部12が有
する機能や、その構成等に付いても特に限定されないこ
とは言うまでもない。またスイッチ素子2,3やシャン
ト抵抗4等は、二次電池1の充放電路に直列に介装すれ
ば良いものであり、スイッチ素子2,3を二次電池1の
負極側に設けることも勿論可能である。その他、本発明
はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施するこ
とができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、二
次電池の充放電を禁止制御する保護回路により駆動され
るスイッチ素子を介して、該二次電池の電池残量を管理
する電池残量監視部に対する電源供給を行うようにし、
保護回路の作動時に電池残量監視部への電源供給を停止
するので、電池電圧の低下時に簡易にして効果的にその
内部消費電流を抑えることが可能となる。しかも格別な
回路を付加することなしに、電池残量監視部での不本意
な電力消費を防止することができる等の実用上多大なる
効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る二次電池装置(電池
パック)の概略構成図。
【図2】図1に示す二次電池装置における電池電圧監視
部の概略的な構成例を示す図。
【符号の説明】
1 二次電池 2 スイッチ素子(充電禁止用) 3 スイッチ素子(放電禁止用) 4 シャント抵抗(充放電電流検出用) 8 電池電圧監視部(保護回路) 9 駆動回路 10 電池残量監視部 12 内部電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 BA01 DA04 DA13 EA05 EA06 GA01 5H030 AA03 AA04 AA07 AA10 AS06 AS11 BB01 BB21 FF42 FF43 FF44

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次電池と、この二次電池の充放電経路
    に直列に介装されて該充放電経路を選択的に遮断するス
    イッチ回路と、前記二次電池の電池電圧を監視して該二
    次電池が過充電および深放電に至る前に前記スイッチ回
    路を遮断して前記二次電池を保護する為の保護回路と、
    前記充放電経路を流れる充放電電流を検出して前記二次
    電池の電池残量を監視する電池残量監視部とを具備して
    なり、 前記二次電池から前記スイッチ回路を介して前記電池残
    量監視部に電源を供給してなることを特徴とする二次電
    池装置。
  2. 【請求項2】 前記保護回路は、前記二次電池が深放電
    に至る前の電池電圧を監視することに代えて、前記二次
    電池の電池電圧がその定格電圧よりも所定電圧だけ低下
    したときに前記スイッチ回路を遮断して前記電池残量監
    視部への電源供給を停止することを特徴とする請求項1
    に記載の二次電池装置。
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