JP3329284B2 - 二次電池保護回路 - Google Patents
二次電池保護回路Info
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
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- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池等の
二次電池保護回路に係り、特に、所定電圧を越える充電
電圧が印加されたとき、充電回路を停止することが可能
なリチウム電池保護回路に関する。
二次電池保護回路に係り、特に、所定電圧を越える充電
電圧が印加されたとき、充電回路を停止することが可能
なリチウム電池保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオン電池は、ニカド電池やニ
ッケル水素蓄電池と比較し、約３倍の作動電圧であり、
重量エネルギー密度で約２倍のエネルギー密度を有し、
体積エネルギー密度も大きい。従って、同一のエネルギ
ーを有するその他の電池と比較して、小型でしかも軽い
電池である。この軽いということから、ビデオカメラ、
携帯電話、ＰＨＳ、ノート型パソコン等の携帯用電気機
器に多く、使用されている。
ッケル水素蓄電池と比較し、約３倍の作動電圧であり、
重量エネルギー密度で約２倍のエネルギー密度を有し、
体積エネルギー密度も大きい。従って、同一のエネルギ
ーを有するその他の電池と比較して、小型でしかも軽い
電池である。この軽いということから、ビデオカメラ、
携帯電話、ＰＨＳ、ノート型パソコン等の携帯用電気機
器に多く、使用されている。
【０００３】リチウムイオン電池は、安全性と電池の性
能を十分に引き出すために、保護回路が使用されてい
る。図３は、従来から用いられているリチウム電池等の
二次電池１を保護する回路を示す。リチウム電池等の二
次電池１を保護する回路は、電池保護回路２０、抵抗Ｒ
１〜Ｒ３、コンデンサＣ１〜Ｃ３、放電制御用ＦＥＴＱ
１及び充電制御用ＦＥＴＱ２を有する。＋Ｂ端子と−Ｂ
端子間に充電器又は負荷が接続される。
能を十分に引き出すために、保護回路が使用されてい
る。図３は、従来から用いられているリチウム電池等の
二次電池１を保護する回路を示す。リチウム電池等の二
次電池１を保護する回路は、電池保護回路２０、抵抗Ｒ
１〜Ｒ３、コンデンサＣ１〜Ｃ３、放電制御用ＦＥＴＱ
１及び充電制御用ＦＥＴＱ２を有する。＋Ｂ端子と−Ｂ
端子間に充電器又は負荷が接続される。
【０００４】電池保護回路２０は、過電流検出回路１
０、過放電検出回路１１、放電制御部不感応時間回路１
２、充電／負荷検出回路１３、過充電検出回路１４、不
感応時間設定回路１５及び充電制御用ＦＥＴ駆動トラン
ジスタＴＲ１を有している。また、電池保護回路２０の
ＶＣＣ端子は、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１を介して、
二次電池の正側に接続された端子である。ＧＮＤ端子
は、二次電池の負側に接続された端子であり、電池保護
回路２０のＧＮＤ端子（基準電源端子）でもある。ＤＯ
端子は放電制御用ＦＥＴＱ１の駆動用出力端子である。
過放電時にＤＯ端子に現れた出力により放電制御用ＦＥ
ＴＱ１がＯＦＦとなり、充放電経路３０が切断され放電
を停止する。ＶＭ端子は過電流等の検出端子である。抵
抗Ｒ３を介して−Ｂ端子に接続されている。ＴＤ端子は
充電制御における不感応時間設定端子である。このＴＤ
端子はコンデンサＣ２を介してアースされている。この
コンデンサＣ２は、不感応時間設定回路１５に接続さ
れ、過充電検出回路１４の不感応時間を決める。ＣＯ端
子は充電制御用ＦＥＴＱ２の駆動用出力端子である。過
充電検出回路１４が、過充電を検出するとトランジスタ
ＴＲ１が遮断され、ローレベルの信号がＣＯ端子に印加
され、そのローレベルの信号が充電制御用ＦＥＴＱ２の
ゲートに印加され、充電制御用ＦＥＴＱ２がＯＦＦとな
る。充電制御用ＦＥＴＱ２がＯＦＦになると、一方の充
放電経路である二次電池の−端子と−Ｂ端子の放電経路
３０が切断され、充電が停止する。
０、過放電検出回路１１、放電制御部不感応時間回路１
２、充電／負荷検出回路１３、過充電検出回路１４、不
感応時間設定回路１５及び充電制御用ＦＥＴ駆動トラン
ジスタＴＲ１を有している。また、電池保護回路２０の
ＶＣＣ端子は、抵抗Ｒ１及びコンデンサＣ１を介して、
二次電池の正側に接続された端子である。ＧＮＤ端子
は、二次電池の負側に接続された端子であり、電池保護
回路２０のＧＮＤ端子（基準電源端子）でもある。ＤＯ
端子は放電制御用ＦＥＴＱ１の駆動用出力端子である。
過放電時にＤＯ端子に現れた出力により放電制御用ＦＥ
ＴＱ１がＯＦＦとなり、充放電経路３０が切断され放電
を停止する。ＶＭ端子は過電流等の検出端子である。抵
抗Ｒ３を介して−Ｂ端子に接続されている。ＴＤ端子は
充電制御における不感応時間設定端子である。このＴＤ
端子はコンデンサＣ２を介してアースされている。この
コンデンサＣ２は、不感応時間設定回路１５に接続さ
れ、過充電検出回路１４の不感応時間を決める。ＣＯ端
子は充電制御用ＦＥＴＱ２の駆動用出力端子である。過
充電検出回路１４が、過充電を検出するとトランジスタ
ＴＲ１が遮断され、ローレベルの信号がＣＯ端子に印加
され、そのローレベルの信号が充電制御用ＦＥＴＱ２の
ゲートに印加され、充電制御用ＦＥＴＱ２がＯＦＦとな
る。充電制御用ＦＥＴＱ２がＯＦＦになると、一方の充
放電経路である二次電池の−端子と−Ｂ端子の放電経路
３０が切断され、充電が停止する。
【０００５】過放電検出回路１１は、ＶＣＣ端子の電圧
を検出し、過放電検出電圧（ＶS ：例えば、２．３Ｖ）
以上であれば動作状態を維持し、ＶＣＣ端子の電圧が過
放電検出電圧（ＶS ）以下になると、ＤＯ端子に過放電
検出信号を出力し、放電制御用ＦＥＴＱ１をＯＦＦと
し、放電を停止させる。過放電検出回路１１は、放電の
ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しを防ぐために、通常モード（過
放電状態でないとき）への移行は、過放電検出電圧（Ｖ
S ）を超える電圧で行うようにされている。つまり、放
電の停止は過放電検出電圧（ＶS ）で行い、通常モード
への移行はその過放電検出電圧（ＶS ）超える電圧で行
うというヒステリシス特性を有している。また、ＶＣＣ
端子の電圧に基づいて、過放電か否かの判断をしている
が、実際には二次電池１の電圧と二次電池１の残存容量
の関係とは必ずしも一致していない。そこで、使用量を
大きくとるために（二次電池１の使用限界まで使用する
ために）、放電制御部不感応時間回路１２を設け、過放
電検出を行った時点から、この放電制御部不感応時間回
路１２で設定された時間だけ放電を継続し、その後に、
放電制御用ＦＥＴＱ１を遮断する。過電流検出回路１０
は、主に、電源の充放電経路３０のショート保護のため
に設けられたものである。
を検出し、過放電検出電圧（ＶS ：例えば、２．３Ｖ）
以上であれば動作状態を維持し、ＶＣＣ端子の電圧が過
放電検出電圧（ＶS ）以下になると、ＤＯ端子に過放電
検出信号を出力し、放電制御用ＦＥＴＱ１をＯＦＦと
し、放電を停止させる。過放電検出回路１１は、放電の
ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しを防ぐために、通常モード（過
放電状態でないとき）への移行は、過放電検出電圧（Ｖ
S ）を超える電圧で行うようにされている。つまり、放
電の停止は過放電検出電圧（ＶS ）で行い、通常モード
への移行はその過放電検出電圧（ＶS ）超える電圧で行
うというヒステリシス特性を有している。また、ＶＣＣ
端子の電圧に基づいて、過放電か否かの判断をしている
が、実際には二次電池１の電圧と二次電池１の残存容量
の関係とは必ずしも一致していない。そこで、使用量を
大きくとるために（二次電池１の使用限界まで使用する
ために）、放電制御部不感応時間回路１２を設け、過放
電検出を行った時点から、この放電制御部不感応時間回
路１２で設定された時間だけ放電を継続し、その後に、
放電制御用ＦＥＴＱ１を遮断する。過電流検出回路１０
は、主に、電源の充放電経路３０のショート保護のため
に設けられたものである。
【０００６】＋Ｂ及び−Ｂ端子には、充電器又は負荷が
接続される。充電／負荷検出回路１３は、＋Ｂ及び−Ｂ
端子に充電器が接続されているのか、負荷が接続されて
いるかを検出する回路である。また、過充電検出回路１
４は、ＶＣＣ端子の電圧を検出し、過充電検出電圧（Ｖ
ALM ：例えば、４．２Ｖ）以下であれば動作状態を維持
し、二次電池１の電圧が過充電検出電圧（ＶALM ）以上
になると、トランジスタＴＲ１のベースに過充電検出信
号を出力する。その結果、充電制御用ＦＥＴＱ２をＯＦ
Ｆとし、二次電池１への充電を停止させる。過充電検出
回路１４は、充電のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しを防ぐため
に、通常モード（過充電状態でないとき）への復帰は、
過充電検出電圧（ＶALM ）未満の復帰電圧（ＶP ：Ｖ
ALM −ΔＶ）で行うようにされている。つまり、充電の
停止は過充電検出電圧（ＶALM ）で行い、通常モードへ
の復帰はその過充電検出電圧未満の復帰電圧（ＶP ：Ｖ
ALM −ΔＶ）で行うというヒステリシス特性を有してい
る。ところで、充電電圧と充電量との関係とは必ずし
も、一致しない（充電の量以上に電圧が大きく示され
る）ことが知られている。そこで、不感応時間設定回路
１５を設け、過充電の検出時点からこの不感応時間設定
回路１５で設定された時間だけ充電を継続し、フルに充
電した後に充電回路を切断するようにしたものである。
この不感応時間設定回路１５の不感応時間は、ＴＤ端子
に接続されたコンデンサＣ２を変更することにより、任
意にその時間を設定することができる。
接続される。充電／負荷検出回路１３は、＋Ｂ及び−Ｂ
端子に充電器が接続されているのか、負荷が接続されて
いるかを検出する回路である。また、過充電検出回路１
４は、ＶＣＣ端子の電圧を検出し、過充電検出電圧（Ｖ
ALM ：例えば、４．２Ｖ）以下であれば動作状態を維持
し、二次電池１の電圧が過充電検出電圧（ＶALM ）以上
になると、トランジスタＴＲ１のベースに過充電検出信
号を出力する。その結果、充電制御用ＦＥＴＱ２をＯＦ
Ｆとし、二次電池１への充電を停止させる。過充電検出
回路１４は、充電のＯＮ／ＯＦＦの繰り返しを防ぐため
に、通常モード（過充電状態でないとき）への復帰は、
過充電検出電圧（ＶALM ）未満の復帰電圧（ＶP ：Ｖ
ALM −ΔＶ）で行うようにされている。つまり、充電の
停止は過充電検出電圧（ＶALM ）で行い、通常モードへ
の復帰はその過充電検出電圧未満の復帰電圧（ＶP ：Ｖ
ALM −ΔＶ）で行うというヒステリシス特性を有してい
る。ところで、充電電圧と充電量との関係とは必ずし
も、一致しない（充電の量以上に電圧が大きく示され
る）ことが知られている。そこで、不感応時間設定回路
１５を設け、過充電の検出時点からこの不感応時間設定
回路１５で設定された時間だけ充電を継続し、フルに充
電した後に充電回路を切断するようにしたものである。
この不感応時間設定回路１５の不感応時間は、ＴＤ端子
に接続されたコンデンサＣ２を変更することにより、任
意にその時間を設定することができる。
【０００７】図４に従来の二次電池保護回路の動作を示
すタイムチャートを示す。ｔ１で充電を開始し、その
後、ｔ１０で過放電を検出し放電回路を遮断して終了し
た例である。ｔ１〜ｔ５が充電モードで、ｔ３で過充電
（ＶALM ）を検出し、ｔ４で充電制御用ＦＥＴをＯＦＦ
としている。ｔ３〜ｔ４間が、過充電不感応時間であ
る。ｔ５〜ｔ８が放電モードで、ｔ５で負荷が接続さ
れ、ｔ６で過電流を検出している。ｔ６〜ｔ７の不感応
時間後に、放電制御用ＦＥＴがＯＦＦとされている。さ
らに、ｔ８〜ｔ９が充電モードで、その間充電され、ｔ
９に負荷が接続され、放電モードとなっている。
すタイムチャートを示す。ｔ１で充電を開始し、その
後、ｔ１０で過放電を検出し放電回路を遮断して終了し
た例である。ｔ１〜ｔ５が充電モードで、ｔ３で過充電
（ＶALM ）を検出し、ｔ４で充電制御用ＦＥＴをＯＦＦ
としている。ｔ３〜ｔ４間が、過充電不感応時間であ
る。ｔ５〜ｔ８が放電モードで、ｔ５で負荷が接続さ
れ、ｔ６で過電流を検出している。ｔ６〜ｔ７の不感応
時間後に、放電制御用ＦＥＴがＯＦＦとされている。さ
らに、ｔ８〜ｔ９が充電モードで、その間充電され、ｔ
９に負荷が接続され、放電モードとなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、充電は、次
の場合において可能である。図４を用いて説明すると、 最初の充電期間：ｔ１〜ｔ４ 二次電池の充電電圧が過充電検出電位（ＶALM ）以下の
とき（ｔ１〜ｔ３）及び 過充電不感応時間の間（ｔ３〜ｔ４） 過充電検出後：ｔｐ以降 過充電検出後、二次電池の充電電圧が復帰電圧（ＶP ：
ＶALM −ΔＶ）以下のとき（ｔｐ以降） ｔ３で過充電（ＶALM ）を検出し、充電制御用ＦＥＴ
が、不感応時間後のｔ４にＯＦＦとなり、充電が停止さ
れる。この後、二次電池の充電電位が放電等により下が
り、この充電電圧が、Ｐ点で復帰電圧（ＶP ：ＶALM −
ΔＶ）となったとすると、ｔｐ以降の時間で充電が可能
となる。
の場合において可能である。図４を用いて説明すると、 最初の充電期間：ｔ１〜ｔ４ 二次電池の充電電圧が過充電検出電位（ＶALM ）以下の
とき（ｔ１〜ｔ３）及び 過充電不感応時間の間（ｔ３〜ｔ４） 過充電検出後：ｔｐ以降 過充電検出後、二次電池の充電電圧が復帰電圧（ＶP ：
ＶALM −ΔＶ）以下のとき（ｔｐ以降） ｔ３で過充電（ＶALM ）を検出し、充電制御用ＦＥＴ
が、不感応時間後のｔ４にＯＦＦとなり、充電が停止さ
れる。この後、二次電池の充電電位が放電等により下が
り、この充電電圧が、Ｐ点で復帰電圧（ＶP ：ＶALM −
ΔＶ）となったとすると、ｔｐ以降の時間で充電が可能
となる。
【０００９】 過放電検出後：ｔ８以降 過放電検出後は、上記の間充電が可能である。ところ
で、上記〜における充電は、充電器の電圧に関係無
く行われる。従って、充電器の電圧が、規格以上の場
合、充電回路に接続された充電制御用ＦＥＴ及び放電制
御用ＦＥＴが破壊したり、充電される二次電池自体が破
壊することがある。
で、上記〜における充電は、充電器の電圧に関係無
く行われる。従って、充電器の電圧が、規格以上の場
合、充電回路に接続された充電制御用ＦＥＴ及び放電制
御用ＦＥＴが破壊したり、充電される二次電池自体が破
壊することがある。
【００１０】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、リチウム電池等の二次電池保護回路において、規
格以上の充電器による、充電制御用ＦＥＴ及び放電制御
用ＦＥＴ並びに二次電池の破壊を防止することを目的と
するものである。
あり、リチウム電池等の二次電池保護回路において、規
格以上の充電器による、充電制御用ＦＥＴ及び放電制御
用ＦＥＴ並びに二次電池の破壊を防止することを目的と
するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載された発
明は、二次電池（１）の電池電圧に応じて、二次電池の
充電を制御する第１の充電制御手段（Ｒｂ又はＲ３、Ｃ
ＯＭＰ２、ＴＲ２、Ｒａ、ＶTH、ＣＯＭＰ１、ＴＲ１）
を有する二次電池保護回路（２０）において、前記第１
の充電制御手段は、充電器電圧を検出する充電器電圧検
出手段（Ｒｂ又はＲ３、ＣＯＭＰ２、ＴＲ２、Ｒａ、Ｖ
TH、ＣＯＭＰ１）と第１の充電回路制御手段（ＴＲ１）
とを有し、前記充電器電圧検出手段が、充電器の電圧が
所定値を超えていることを検出したとき、前記第１の充
電回路制御手段が充電回路（３０）を遮断するように制
御することを特徴とする二次電池保護回路である。
明は、二次電池（１）の電池電圧に応じて、二次電池の
充電を制御する第１の充電制御手段（Ｒｂ又はＲ３、Ｃ
ＯＭＰ２、ＴＲ２、Ｒａ、ＶTH、ＣＯＭＰ１、ＴＲ１）
を有する二次電池保護回路（２０）において、前記第１
の充電制御手段は、充電器電圧を検出する充電器電圧検
出手段（Ｒｂ又はＲ３、ＣＯＭＰ２、ＴＲ２、Ｒａ、Ｖ
TH、ＣＯＭＰ１）と第１の充電回路制御手段（ＴＲ１）
とを有し、前記充電器電圧検出手段が、充電器の電圧が
所定値を超えていることを検出したとき、前記第１の充
電回路制御手段が充電回路（３０）を遮断するように制
御することを特徴とする二次電池保護回路である。
【００１２】請求項１記載の発明によれば、第１の充電
制御手段は、充電器電圧を検出する充電器電圧検出手段
と第１の充電回路制御手段とを有し、充電器電圧検出手
段が、充電器の電圧が所定値を超えていることを検出し
たとき、第１の充電回路制御手段が充電回路を遮断する
ように制御することにより、二次電池保護回路におい
て、規格以上の充電器による、充電制御用ＦＥＴ及び放
電制御用ＦＥＴ並びに二次電池の破壊を防止することが
できる。
制御手段は、充電器電圧を検出する充電器電圧検出手段
と第１の充電回路制御手段とを有し、充電器電圧検出手
段が、充電器の電圧が所定値を超えていることを検出し
たとき、第１の充電回路制御手段が充電回路を遮断する
ように制御することにより、二次電池保護回路におい
て、規格以上の充電器による、充電制御用ＦＥＴ及び放
電制御用ＦＥＴ並びに二次電池の破壊を防止することが
できる。
【００１３】請求項２に記載された発明は、請求項１記
載の二次電池保護回路において、前記第１の充電回路制
御手段は、充電回路（３０）に直列に挿入された充電制
御用ＦＥＴ（Ｑ２）を制御する手段であって、前記充電
器電圧検出手段が、充電器の電圧が所定値を超えている
ことを検出したとき、前記第１の充電回路制御手段は、
前記充電制御用ＦＥＴを遮断するように制御することを
特徴とする二次電池保護回路である。
載の二次電池保護回路において、前記第１の充電回路制
御手段は、充電回路（３０）に直列に挿入された充電制
御用ＦＥＴ（Ｑ２）を制御する手段であって、前記充電
器電圧検出手段が、充電器の電圧が所定値を超えている
ことを検出したとき、前記第１の充電回路制御手段は、
前記充電制御用ＦＥＴを遮断するように制御することを
特徴とする二次電池保護回路である。
【００１４】請求項２記載の発明は、第１の充電回路制
御手段が充電回路を遮断する手段を規定したものであ
る。請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載
の二次電池保護回路において、前記二次電池の充電を制
御する第２の充電制御手段（１４、ＴＲ１）を有し、該
第２の充電制御手段は、過充電検出手段（１４）及び第
２の充電回路制御手段（ＴＲ１）とを有し、前記過充電
検出手段が、前記二次電池の充電電圧が所定値
（ＶALM ）を超えていることを検出したとき、前記第２
の充電回路制御手段が充電回路を遮断するように制御す
ることを特徴とする二次電池保護回路。
御手段が充電回路を遮断する手段を規定したものであ
る。請求項３に記載された発明は、請求項１又は２記載
の二次電池保護回路において、前記二次電池の充電を制
御する第２の充電制御手段（１４、ＴＲ１）を有し、該
第２の充電制御手段は、過充電検出手段（１４）及び第
２の充電回路制御手段（ＴＲ１）とを有し、前記過充電
検出手段が、前記二次電池の充電電圧が所定値
（ＶALM ）を超えていることを検出したとき、前記第２
の充電回路制御手段が充電回路を遮断するように制御す
ることを特徴とする二次電池保護回路。
【００１５】請求項３記載の発明は、過充電の場合に、
充電回路を遮断する手段を規定したものである。請求項
４に記載された発明は、請求項３記載の前記第２の充電
制御手段に設けた前記第２の充電回路制御手段（図３の
ＴＲ１）は、前記第１の充電制御手段に設けた前記第１
の充電回路制御手段（図１のＴＲ１）であることを特徴
とする二次電池保護回路。
充電回路を遮断する手段を規定したものである。請求項
４に記載された発明は、請求項３記載の前記第２の充電
制御手段に設けた前記第２の充電回路制御手段（図３の
ＴＲ１）は、前記第１の充電制御手段に設けた前記第１
の充電回路制御手段（図１のＴＲ１）であることを特徴
とする二次電池保護回路。
【００１６】請求項４記載の発明によれば、第１の充電
回路制御手段と第２の充電回路制御手段とを兼用し、回
路構成を簡単にすることができる。請求項５に記載され
た発明は、前記充電器電圧検出手段は、充電回路が遮断
されているとき、機能することを特徴とする二次電池保
護回路。請求項５記載の発明によれば、充電器電圧検出
手段は、充電回路が遮断されているときにのみ機能する
ようにしたので、充放電している通常モードでは、充電
器電圧検出手段は機能せず、充電器電圧検出手段による
電力消費を削減することができる。
回路制御手段と第２の充電回路制御手段とを兼用し、回
路構成を簡単にすることができる。請求項５に記載され
た発明は、前記充電器電圧検出手段は、充電回路が遮断
されているとき、機能することを特徴とする二次電池保
護回路。請求項５記載の発明によれば、充電器電圧検出
手段は、充電回路が遮断されているときにのみ機能する
ようにしたので、充放電している通常モードでは、充電
器電圧検出手段は機能せず、充電器電圧検出手段による
電力消費を削減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１に本発明の実施の形態を示
す。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２，比較器ＣＯＭＰ１、
ＣＯＭＰ２、抵抗Ｒａ，Ｒｂから構成される。なお、図
１のトランジスタＴＲ１は、図３の充電制御用ＦＥＴ駆
動トランジスタＴＲ１に相当し、図１のＶＭ端子及びＣ
Ｏ端子は、図３のＶＭ端子及びＣＯ端子に相当し、図１
のＲｂは、図３のＲ３に相当する。
て図面と共に説明する。図１に本発明の実施の形態を示
す。トランジスタＴＲ１、ＴＲ２，比較器ＣＯＭＰ１、
ＣＯＭＰ２、抵抗Ｒａ，Ｒｂから構成される。なお、図
１のトランジスタＴＲ１は、図３の充電制御用ＦＥＴ駆
動トランジスタＴＲ１に相当し、図１のＶＭ端子及びＣ
Ｏ端子は、図３のＶＭ端子及びＣＯ端子に相当し、図１
のＲｂは、図３のＲ３に相当する。
【００１８】＋Ｂ端子と−Ｂ端子間に充電器が接続され
ていても、充放電期間においては、−Ｂ端子は、充電制
御用ＦＥＴＱ２及び放電制御用ＦＥＴＱ１が導通してお
り、ほぼＧＮＤレベルである（但し、図４に示すよう
に、充電制御用ＦＥＴＱ２及び放電制御用ＦＥＴＱ１に
おける電圧降下により、充電時は、充電電流により定ま
る僅かな負の電位を維持し、放電時は、放電電流により
定まる僅かな正の電位を維持する）。一方、＋Ｂ端子と
−Ｂ端子間に充電器が接続され、充電制御用ＦＥＴＱ２
がＯＦＦとなると、−Ｂ端子に負の電位が現れる。
ていても、充放電期間においては、−Ｂ端子は、充電制
御用ＦＥＴＱ２及び放電制御用ＦＥＴＱ１が導通してお
り、ほぼＧＮＤレベルである（但し、図４に示すよう
に、充電制御用ＦＥＴＱ２及び放電制御用ＦＥＴＱ１に
おける電圧降下により、充電時は、充電電流により定ま
る僅かな負の電位を維持し、放電時は、放電電流により
定まる僅かな正の電位を維持する）。一方、＋Ｂ端子と
−Ｂ端子間に充電器が接続され、充電制御用ＦＥＴＱ２
がＯＦＦとなると、−Ｂ端子に負の電位が現れる。
【００１９】スイッチングトランジスタＴＲ２は、トラ
ンジスタＴＲ２のエミッタＥの電位がＧＮＤのレベルよ
り、高いと比較器ＣＯＭＰ２の出力により、遮断され
る。一方、トランジスタＴＲ２のエミッタＥの電位がＧ
ＮＤのレベルより、低いと比較器ＣＯＭＰ２の出力によ
り、導通される。例えば、図２に示すように、過充電検
出回路１４が過充電を検出し、充電制御用ＦＥＴ駆動ト
ランジスタＴＲ１がＯＦＦになり、ＣＯ端子がローレベ
ルになったときを考える。ＣＯ端子がローレベルになる
と、充電制御用ＦＥＴＱ２がＯＦＦとされ、充電器の充
電電圧に比例した負の電位が、−Ｂ端子に現れる。−Ｂ
端子の負の電位は、トランジスタＴＲ２のエミッタＥに
印加される。この場合は、トランジスタＴＲ２のベース
にグランドレベルが印加されるので、トランジスタＴＲ
２は導通する。このときＴＲ２には、充電器の充電電圧
に比例したＩｂ（＝Ｖ（−Ｂ）／Ｒｂ：但し、Ｖ（−
Ｂ）は、−Ｂ端子の電圧である。）の電流が流れる。こ
のＩｂが抵抗Ｒａにも流れる。抵抗Ｒａの電圧降下分が
比較器ＣＯＭＰ１の基準電圧ＶTHより、大きくなると、
充電制御用ＦＥＴ駆動トランジスタＴＲ１のベースに印
加され、充電制御用ＦＥＴ駆動トランジスタＴＲ１を、
ＯＦＦとするように制御する。
ンジスタＴＲ２のエミッタＥの電位がＧＮＤのレベルよ
り、高いと比較器ＣＯＭＰ２の出力により、遮断され
る。一方、トランジスタＴＲ２のエミッタＥの電位がＧ
ＮＤのレベルより、低いと比較器ＣＯＭＰ２の出力によ
り、導通される。例えば、図２に示すように、過充電検
出回路１４が過充電を検出し、充電制御用ＦＥＴ駆動ト
ランジスタＴＲ１がＯＦＦになり、ＣＯ端子がローレベ
ルになったときを考える。ＣＯ端子がローレベルになる
と、充電制御用ＦＥＴＱ２がＯＦＦとされ、充電器の充
電電圧に比例した負の電位が、−Ｂ端子に現れる。−Ｂ
端子の負の電位は、トランジスタＴＲ２のエミッタＥに
印加される。この場合は、トランジスタＴＲ２のベース
にグランドレベルが印加されるので、トランジスタＴＲ
２は導通する。このときＴＲ２には、充電器の充電電圧
に比例したＩｂ（＝Ｖ（−Ｂ）／Ｒｂ：但し、Ｖ（−
Ｂ）は、−Ｂ端子の電圧である。）の電流が流れる。こ
のＩｂが抵抗Ｒａにも流れる。抵抗Ｒａの電圧降下分が
比較器ＣＯＭＰ１の基準電圧ＶTHより、大きくなると、
充電制御用ＦＥＴ駆動トランジスタＴＲ１のベースに印
加され、充電制御用ＦＥＴ駆動トランジスタＴＲ１を、
ＯＦＦとするように制御する。
【００２０】この電流Ｉｂの値は、−Ｂ端子の電位（つ
まり、充電器の充電電圧）に比例する。ここで、充電器
の電圧が、定格電圧以下の場合は、抵抗Ｒａの電圧降下
分が比較器ＣＯＭＰ１の基準電圧ＶTHより超えないよう
にし、充電器の電圧が、定格電圧以上の場合は、抵抗Ｒ
ａの電圧降下分が比較器ＣＯＭＰ１の基準電圧ＶTHを超
えるように、抵抗Ｒｂを設定する。
まり、充電器の充電電圧）に比例する。ここで、充電器
の電圧が、定格電圧以下の場合は、抵抗Ｒａの電圧降下
分が比較器ＣＯＭＰ１の基準電圧ＶTHより超えないよう
にし、充電器の電圧が、定格電圧以上の場合は、抵抗Ｒ
ａの電圧降下分が比較器ＣＯＭＰ１の基準電圧ＶTHを超
えるように、抵抗Ｒｂを設定する。
【００２１】従って、充電器の電圧が、定格電圧以下の
場合は、二次電池の充電電位が下がり、復帰電圧ＶＰ以
下となり、過充電検出回路からの制御信号により、充電
制御用ＦＥＴ駆動トランジスタＴＲ１が導通され、充電
を行うことが可能となる。しかし、充電器の電圧が、定
格電圧以上の場合は、二次電池の充電電位が下がり、復
帰電圧ＶＰ以下となり、過充電検出回路からの制御によ
り、充電制御用ＦＥＴ駆動トランジスタＴＲ１を導通す
るように制御信号が、トランジスタＴＲ１のベースに印
加されたとしても、比較器ＣＯＭＰ１の信号により、ト
ランジスタＴＲ１は、ＯＦＦ状態を継続する。
場合は、二次電池の充電電位が下がり、復帰電圧ＶＰ以
下となり、過充電検出回路からの制御信号により、充電
制御用ＦＥＴ駆動トランジスタＴＲ１が導通され、充電
を行うことが可能となる。しかし、充電器の電圧が、定
格電圧以上の場合は、二次電池の充電電位が下がり、復
帰電圧ＶＰ以下となり、過充電検出回路からの制御によ
り、充電制御用ＦＥＴ駆動トランジスタＴＲ１を導通す
るように制御信号が、トランジスタＴＲ１のベースに印
加されたとしても、比較器ＣＯＭＰ１の信号により、ト
ランジスタＴＲ１は、ＯＦＦ状態を継続する。
【００２２】このようにすることにより、規格を超えた
充電器が、＋Ｂ端子と−Ｂ端子間に接続された場合は、
充電器を外さない限り、充電できないようにして、充電
制御用ＦＥＴ及び放電制御用ＦＥＴ並びに二次電池の破
壊を防止するようにした。また、放電制御用ＦＥＴ及び
充電制御用ＦＥＴとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用
いて説明したが、他の形のＦＥＴ（例えば、Ｐチャネル
ＭＯＳＦＥＴ、ＰチャネルＪＦＥＴ、ＮチャネルＪＦＥ
Ｔ）であってもよい。
充電器が、＋Ｂ端子と−Ｂ端子間に接続された場合は、
充電器を外さない限り、充電できないようにして、充電
制御用ＦＥＴ及び放電制御用ＦＥＴ並びに二次電池の破
壊を防止するようにした。また、放電制御用ＦＥＴ及び
充電制御用ＦＥＴとして、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用
いて説明したが、他の形のＦＥＴ（例えば、Ｐチャネル
ＭＯＳＦＥＴ、ＰチャネルＪＦＥＴ、ＮチャネルＪＦＥ
Ｔ）であってもよい。
【００２３】さらに、放電制御用ＦＥＴ及び充電制御用
ＦＥＴを−Ｂ端子と二次電池の負側の電源線に挿入した
が、放電制御用ＦＥＴ及び充電制御用ＦＥＴを＋Ｂ端子
と二次電池の正側の充放電経路に挿入しても良い。ま
た、二次電池としては、リチウムイオン電池以外のニカ
ド電池やニッケル水素蓄電池等の二次電池に対して本発
明は有効である。
ＦＥＴを−Ｂ端子と二次電池の負側の電源線に挿入した
が、放電制御用ＦＥＴ及び充電制御用ＦＥＴを＋Ｂ端子
と二次電池の正側の充放電経路に挿入しても良い。ま
た、二次電池としては、リチウムイオン電池以外のニカ
ド電池やニッケル水素蓄電池等の二次電池に対して本発
明は有効である。
【００２４】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、次に述べる
種々の効果を実現することができる。請求項１〜３記載
の発明によれば、第１の充電制御手段は、充電器電圧を
検出する充電器電圧検出手段と第１の充電回路制御手段
とを有し、充電器電圧検出手段が、充電器の電圧が所定
値を超えていることを検出したとき、第１の充電回路制
御手段が充電回路を遮断するよう制御することにより、
二次電池保護回路において、規格以上の充電器による、
充電制御用ＦＥＴ及び放電制御用ＦＥＴ並びに二次電池
の破壊を防止することができる。
種々の効果を実現することができる。請求項１〜３記載
の発明によれば、第１の充電制御手段は、充電器電圧を
検出する充電器電圧検出手段と第１の充電回路制御手段
とを有し、充電器電圧検出手段が、充電器の電圧が所定
値を超えていることを検出したとき、第１の充電回路制
御手段が充電回路を遮断するよう制御することにより、
二次電池保護回路において、規格以上の充電器による、
充電制御用ＦＥＴ及び放電制御用ＦＥＴ並びに二次電池
の破壊を防止することができる。
【００２５】請求項４記載の発明によれば、第１の充電
回路制御手段と第２の充電回路制御手段とを兼用し、回
路構成を簡単にすることができる。請求項５記載の発明
によれば、充電器電圧検出手段は、充放電回路が遮断さ
れているときにのみ機能するようにしたので、充放電し
ている通常モードでは、充電器電圧検出手段は機能せ
ず、充電器電圧検出手段による電力消費を削減すること
ができる。
回路制御手段と第２の充電回路制御手段とを兼用し、回
路構成を簡単にすることができる。請求項５記載の発明
によれば、充電器電圧検出手段は、充放電回路が遮断さ
れているときにのみ機能するようにしたので、充放電し
ている通常モードでは、充電器電圧検出手段は機能せ
ず、充電器電圧検出手段による電力消費を削減すること
ができる。
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であ
る。
る。
【図２】図１の動作を説明するための図である。
【図３】従来の二次電池保護回路を説明するための図で
ある。
ある。
【図４】図３の動作を説明するための、タイムチャート
である。
である。
１ リチウムイオン電池等の二次電池 １０ 過電流検出回路 １１ 過放電検出回路 １２ 放電制御部不感応時間回路 １３ 充電／負荷検出回路 １４ 過充電検出回路 １５ 不感応時間設定回路 ２０ 電池保護回路 ３０ 充放電経路 ＋Ｂ、−Ｂ 充電器又は負荷の接続端子 Ｑ１ 放電制御用ＦＥＴ Ｑ２ 充電制御用ＦＥＴ Ｒａ、Ｒｂ 抵抗 ＶTH 比較器ＣＯＭＰ１の基準電圧 ＣＯＭＰ１，ＣＯＭＰ２ 比較器 ＴＲ１ 充電制御用ＦＥＴ駆動トランジスタ ＴＲ２ スイッチングトランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−79731（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−79535（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−87673（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−107676（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−230344（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−241040（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−241044（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−254440（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−274403（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−196042（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−237872（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−56056（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−187577（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−234911（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−27256（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5637413（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02H 7/18 H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/35
Claims (5)
- 【請求項１】 二次電池の電池電圧に応じて、二次電池
の充電を制御する第１の充電制御手段を有する二次電池
保護回路において、 前記第１の充電制御手段は、充電器電圧を検出する充電
器電圧検出手段と第１の充電回路制御手段とを有し、 前記充電器電圧検出手段が、充電器の電圧が所定値を超
えていることを検出したとき、前記第１の充電回路制御
手段が充電回路を遮断するように制御することを特徴と
する二次電池保護回路。 - 【請求項２】 請求項１記載の二次電池保護回路におい
て、 前記第１の充電回路制御手段は、充電回路に直列に挿入
された充電制御用ＦＥＴを制御する手段であって、 前記充電器電圧検出手段が、充電器の電圧が所定値を超
えていることを検出したとき、前記第１の充電回路制御
手段は、前記充電制御用ＦＥＴを遮断するように制御す
ることを特徴とする二次電池保護回路。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の二次電池保護回路
において、 前記二次電池の充電を制御する第２の充電制御手段を有
し、 該第２の充電制御手段は、過充電検出手段及び第２の充
電回路制御手段とを有し、 前記過充電検出手段が、前記二次電池の充電電圧が所定
値を超えていることを検出したとき、前記第２の充電回
路制御手段が充電回路を遮断するように制御することを
特徴とする二次電池保護回路。 - 【請求項４】 請求項３記載の前記第２の充電制御手段
に設けた前記第２の充電回路制御手段は、前記第１の充
電制御手段に設けた前記第１の充電回路制御手段である
ことを特徴とする二次電池保護回路。 - 【請求項５】 前記充電器電圧検出手段は、充電回路が
遮断されているとき、機能することを特徴とする二次電
池保護回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28034598A JP3329284B2 (ja) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | 二次電池保護回路 |
| US09/393,895 US6297619B1 (en) | 1998-10-01 | 1999-09-10 | Secondary battery cell protection circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28034598A JP3329284B2 (ja) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | 二次電池保護回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000116011A JP2000116011A (ja) | 2000-04-21 |
| JP3329284B2 true JP3329284B2 (ja) | 2002-09-30 |
Family
ID=17623721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28034598A Expired - Lifetime JP3329284B2 (ja) | 1998-10-01 | 1998-10-01 | 二次電池保護回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3329284B2 (ja) |
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| US7193392B2 (en) * | 2002-11-25 | 2007-03-20 | Tiax Llc | System and method for determining and balancing state of charge among series connected electrical energy storage units |
| JP4254227B2 (ja) * | 2002-11-28 | 2009-04-15 | ソニー株式会社 | バッテリーパック |
| US7193828B2 (en) * | 2003-09-11 | 2007-03-20 | Visteon Global Technologies, Inc. | Video protection circuit providing short to battery protection while maintaining termination impedance |
| TW200537782A (en) * | 2004-05-11 | 2005-11-16 | Richtek Techohnology Corp | Battery charger |
| JP4673252B2 (ja) * | 2006-05-17 | 2011-04-20 | ローム株式会社 | 電池充電回路、携帯電子機器、及び半導体集積回路 |
| US7990108B2 (en) * | 2007-05-14 | 2011-08-02 | Atmel Corporation | Charge detector |
| CN103532104B (zh) * | 2013-10-17 | 2016-06-01 | 无锡中感微电子股份有限公司 | 一种电池保护电路 |
| JP6966864B2 (ja) * | 2017-04-20 | 2021-11-17 | エイブリック株式会社 | バッテリ装置 |
| GB202216357D0 (en) * | 2022-11-03 | 2022-12-21 | Bae Systems Plc | A battery management module |
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|---|---|---|---|---|
| JP3382002B2 (ja) * | 1994-02-28 | 2003-03-04 | 株式会社東芝 | 電池パック及び電池パックを動作用電源とする機器 |
| US5825155A (en) * | 1993-08-09 | 1998-10-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Battery set structure and charge/ discharge control apparatus for lithium-ion battery |
| JPH0779535A (ja) * | 1993-09-08 | 1995-03-20 | Toshiba Corp | 電池残存容量検知方式 |
| JPH07230344A (ja) * | 1994-02-21 | 1995-08-29 | Toshiba Corp | 携帯型電子機器及び電池パック |
| JP3244931B2 (ja) * | 1994-03-31 | 2002-01-07 | 株式会社東芝 | 充放電制御装置 |
| JPH0727256U (ja) * | 1993-10-12 | 1995-05-19 | 株式会社東芝 | 満充電検知回路 |
| JPH0787673A (ja) * | 1993-09-13 | 1995-03-31 | Toshiba Corp | 充電制御方式 |
| JPH07241044A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Toshiba Corp | 二次電池の充電制御方式 |
| JPH07107676A (ja) * | 1993-10-06 | 1995-04-21 | Toshiba Corp | 充電制御方式 |
| JP3202472B2 (ja) * | 1994-03-16 | 2001-08-27 | 株式会社東芝 | 二次電池の充電制御装置 |
| JPH0779731A (ja) * | 1993-09-17 | 1995-03-28 | Sanei Gen F F I Inc | 発酵食品の風味改善方法 |
| JPH08237872A (ja) * | 1994-12-05 | 1996-09-13 | Fuji Photo Film Co Ltd | 二次電池の充放電保護装置 |
| US5789900A (en) * | 1994-12-05 | 1998-08-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Device for protecting a secondary battery from overcharge and overdischarge |
| JPH08196042A (ja) * | 1995-01-12 | 1996-07-30 | Fuji Photo Film Co Ltd | 二次電池の充放電保護装置 |
| JPH0956056A (ja) * | 1995-08-18 | 1997-02-25 | Fuji Photo Film Co Ltd | 二次電池電源装置および保護回路ならびに異常充電保護方法 |
| US5637413A (en) * | 1995-10-16 | 1997-06-10 | Motorola, Inc. | Overvoltage disconnect circuit for lithium ion batteries |
| JP3680898B2 (ja) * | 1997-10-13 | 2005-08-10 | トヨタ自動車株式会社 | 二次電池の充放電制御装置 |
| JPH11234911A (ja) * | 1998-02-19 | 1999-08-27 | Mitsumi Electric Co Ltd | 保護回路 |
-
1998
- 1998-10-01 JP JP28034598A patent/JP3329284B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-10 US US09/393,895 patent/US6297619B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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