JP3471321B2 - 充放電制御回路および充電式電源装置 - Google Patents
充放電制御回路および充電式電源装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- 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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- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、スイッチ回路の
オン、オフにより二次電池の充放電をコントロールする
ことができる充放電制御回路とその回路を利用した充電
式電源装置に関する。
オン、オフにより二次電池の充放電をコントロールする
ことができる充放電制御回路とその回路を利用した充電
式電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の二次電池からなる充電式電源装置
としては、図２に回路ブロック図を示すような電源装置
が知られていた。例えば、特開平４−７５４３０号「充
電式の電源装置」にこのような構造が開示されている。
即ち外部端子−Ｖ０ １０５又は＋Ｖ０ １０４にスイ
ッチ回路１０３を介して二次電池１０１が接続されてい
る。さらに、二次電池１０１に並列に充放電制御回路１
０２が接続されている。
としては、図２に回路ブロック図を示すような電源装置
が知られていた。例えば、特開平４−７５４３０号「充
電式の電源装置」にこのような構造が開示されている。
即ち外部端子−Ｖ０ １０５又は＋Ｖ０ １０４にスイ
ッチ回路１０３を介して二次電池１０１が接続されてい
る。さらに、二次電池１０１に並列に充放電制御回路１
０２が接続されている。
【０００３】この充放電制御回路１０２は、二次電池１
０１の電圧を検出する機能を備えている。二次電池１０
１が過充電状態（電池が所定の電圧値より高い状態。以
降、この状態を過充電保護状態と呼ぶ）、または過放電
状態（電池が所定の電圧値より低い状態。以降、この状
態を過放電保護状態と呼ぶ）のいずれかの場合は、スイ
ッチ回路１０３がＯＦＦするように充放電制御回路１０
２から信号が出力される。また外部端子＋Ｖ０ １０４
がある電圧に達した時に放電をＳＴＯＰすることで、ス
イッチ回路１０３に流れる電流を制限することが可能で
ある。すなわち、過大な電流が流れた時に放電を停止
（過電流制御）することができる。以降、この状態の事
を過電流保護状態と呼ぶ。
０１の電圧を検出する機能を備えている。二次電池１０
１が過充電状態（電池が所定の電圧値より高い状態。以
降、この状態を過充電保護状態と呼ぶ）、または過放電
状態（電池が所定の電圧値より低い状態。以降、この状
態を過放電保護状態と呼ぶ）のいずれかの場合は、スイ
ッチ回路１０３がＯＦＦするように充放電制御回路１０
２から信号が出力される。また外部端子＋Ｖ０ １０４
がある電圧に達した時に放電をＳＴＯＰすることで、ス
イッチ回路１０３に流れる電流を制限することが可能で
ある。すなわち、過大な電流が流れた時に放電を停止
（過電流制御）することができる。以降、この状態の事
を過電流保護状態と呼ぶ。
【０００４】従来の二次電池からなる充電式電源装置の
別の例としては、図３に回路ブロック図に示すような電
源装置も知られている。この回路は、図２に示されてい
たスイッチ回路１０３が二次電池の負極１１１と直列に
接続されたものである。
別の例としては、図３に回路ブロック図に示すような電
源装置も知られている。この回路は、図２に示されてい
たスイッチ回路１０３が二次電池の負極１１１と直列に
接続されたものである。
【０００５】図４は、具体的な充放電制御回路の回路ブ
ロック図の従来例である。外部端子−Ｖ０ １０５にス
イッチ回路１０３を介して二次電池１０１が接続されて
いる。スイッチ回路１０３は２個のＮ−ｃｈ ＦＥＴで
構成されている。二次電池１０１の電圧は充放電制御回
路１０２により検出されている。充放電制御回路１０２
は、過充電検出コンパレータ１１９、過放電検出コンパ
レータ１１８、過電流検出コンパレータ１１７、基準電
圧回路Ａ １１６、基準電圧回路Ｂ １１４、電圧分割
回路Ａ １２０、電圧分割回路Ｂ １２１、出力ロジッ
ク制御回路１２４等で構成されている。充放電制御回路
１０２は信号線 １０７Ａ、１０７Ｂでスイッチ回路１
０３と接続されており、前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号が送出される。二次電池１０１へ充電を行うため
の充電器１０８や二次電池で駆動出来る機器（二次電池
から見て負荷）は、外部端子＋Ｖ０ １０４と−Ｖ０
１０５の間に接続される。外部端子−Ｖ０ １０５また
は、＋Ｖ０ １０４にＦＥＴ−Ａ １１２とＦＥＴ−Ｂ
１１３が直列に接続されている。
ロック図の従来例である。外部端子−Ｖ０ １０５にス
イッチ回路１０３を介して二次電池１０１が接続されて
いる。スイッチ回路１０３は２個のＮ−ｃｈ ＦＥＴで
構成されている。二次電池１０１の電圧は充放電制御回
路１０２により検出されている。充放電制御回路１０２
は、過充電検出コンパレータ１１９、過放電検出コンパ
レータ１１８、過電流検出コンパレータ１１７、基準電
圧回路Ａ １１６、基準電圧回路Ｂ １１４、電圧分割
回路Ａ １２０、電圧分割回路Ｂ １２１、出力ロジッ
ク制御回路１２４等で構成されている。充放電制御回路
１０２は信号線 １０７Ａ、１０７Ｂでスイッチ回路１
０３と接続されており、前記スイッチ回路のＯＮ／ＯＦ
Ｆ信号が送出される。二次電池１０１へ充電を行うため
の充電器１０８や二次電池で駆動出来る機器（二次電池
から見て負荷）は、外部端子＋Ｖ０ １０４と−Ｖ０
１０５の間に接続される。外部端子−Ｖ０ １０５また
は、＋Ｖ０ １０４にＦＥＴ−Ａ １１２とＦＥＴ−Ｂ
１１３が直列に接続されている。
【０００６】過充電検出コンパレータ１１９、過放電検
出コンパレータ１１８は、二次電池１０１の電圧と基準
電圧Ａ １１６の電圧を比較する機能を備えている。そ
れぞれのコンパレータの出力に従い、出力ロジック制御
回路１２４が端子１２５Ａ、１２５Ｂに信号を送出する
ので、それぞれの状態に従い各ＦＥＴのゲート電圧が変
化して二次電池への充電および放電がオン、オフできる
様になる。例えば、過充電状態になると、過充電検出コ
ンパレータ１１９のプラス入力端子電圧が基準電圧Ａ
１１６よりも高くなり、前記コンパレータ１１９の出力
がＬｏｗからＨｉｇｈに反転する。この出力信号が出力
ロジック制御回路１２４に入力されることで、スイッチ
回路のＦＥＴ−Ｂ １１３のゲート電圧がＨｉｇｈから
Ｌｏｗに変化する。これにより、充電電流は二次電池１
０１に流れなくなり、充電は停止される。
出コンパレータ１１８は、二次電池１０１の電圧と基準
電圧Ａ １１６の電圧を比較する機能を備えている。そ
れぞれのコンパレータの出力に従い、出力ロジック制御
回路１２４が端子１２５Ａ、１２５Ｂに信号を送出する
ので、それぞれの状態に従い各ＦＥＴのゲート電圧が変
化して二次電池への充電および放電がオン、オフできる
様になる。例えば、過充電状態になると、過充電検出コ
ンパレータ１１９のプラス入力端子電圧が基準電圧Ａ
１１６よりも高くなり、前記コンパレータ１１９の出力
がＬｏｗからＨｉｇｈに反転する。この出力信号が出力
ロジック制御回路１２４に入力されることで、スイッチ
回路のＦＥＴ−Ｂ １１３のゲート電圧がＨｉｇｈから
Ｌｏｗに変化する。これにより、充電電流は二次電池１
０１に流れなくなり、充電は停止される。
【０００７】過電流検出コンパレータ１１７は、外部端
子 −Ｖ０ １０５と基準電圧Ｂ１１４の電圧を比較し
ており、それぞれの状態に従った信号を出力して出力ロ
ジック制御回路１２４に入力されている。出力ロジック
制御回路１２４は過電流保護状態の時には、放電をスト
ップさせる様にＦＥＴ−Ａ １１２に信号を送出すると
同時に、ＦＥＴ−Ｃ １２６に信号を送出して抵抗１２
７で外部端子 −Ｖ０ １０５をプルダウンしている。
このプルダウンは過電流検出後、この過電流保護状態か
ら負荷１０９が外れたときには、外部端子 −Ｖ０ １
０５が基準電圧Ｂ １１４の電圧以下に安定させ、通常
状態に復帰させるために必要となる。
子 −Ｖ０ １０５と基準電圧Ｂ１１４の電圧を比較し
ており、それぞれの状態に従った信号を出力して出力ロ
ジック制御回路１２４に入力されている。出力ロジック
制御回路１２４は過電流保護状態の時には、放電をスト
ップさせる様にＦＥＴ−Ａ １１２に信号を送出すると
同時に、ＦＥＴ−Ｃ １２６に信号を送出して抵抗１２
７で外部端子 −Ｖ０ １０５をプルダウンしている。
このプルダウンは過電流検出後、この過電流保護状態か
ら負荷１０９が外れたときには、外部端子 −Ｖ０ １
０５が基準電圧Ｂ １１４の電圧以下に安定させ、通常
状態に復帰させるために必要となる。
【０００８】１個のＦＥＴでこれに変わるスイッチを実
現することも可能であるが、そのためにはＦＥＴのゲー
ト電位とともに基板電位も変える必要がある。そうしな
ければ、ＦＥＴのソース電位がドレイン電位よりも高く
なる状況が出来ため、ここまで説明したような充放電の
制御は不可能である。現在では、２個のＦＥＴで制御さ
れるのが一般的である。
現することも可能であるが、そのためにはＦＥＴのゲー
ト電位とともに基板電位も変える必要がある。そうしな
ければ、ＦＥＴのソース電位がドレイン電位よりも高く
なる状況が出来ため、ここまで説明したような充放電の
制御は不可能である。現在では、２個のＦＥＴで制御さ
れるのが一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
に構成された充放電制御回路では、過電流保護状態から
負荷が外れ通常状態に復帰する時に、次のような欠点が
ある。
に構成された充放電制御回路では、過電流保護状態から
負荷が外れ通常状態に復帰する時に、次のような欠点が
ある。
【００１０】図４を基に説明する。負荷１０９が外れた
ときに自動復帰するには、外部端子−Ｖ０ １０５が基
準電圧Ｂ １１４の電圧Ｖａ以下になる必要がある。そ
れには負荷が外れた時の開放インピーダンスが抵抗１２
７（Ｒｂ）に対し一定の値以上（Ｒａ）の値でなくては
ならない。二次電池１０１をＶｂとおけばＲａは以下の
式であらわすことができる。
ときに自動復帰するには、外部端子−Ｖ０ １０５が基
準電圧Ｂ １１４の電圧Ｖａ以下になる必要がある。そ
れには負荷が外れた時の開放インピーダンスが抵抗１２
７（Ｒｂ）に対し一定の値以上（Ｒａ）の値でなくては
ならない。二次電池１０１をＶｂとおけばＲａは以下の
式であらわすことができる。
【００１１】
Ｒａ＞Ｒｂ（Ｖｂ／Ｖａ−１） ・・・（１）
Ｖｂは一般的に通常時３．５Ｖ程度であることが知られ
ている。Ｒｂは半導体集積回路で構成した場合、充電器
１０８を接続した時に二次電池の負極１１１よりも外部
端子−ＶＯ １０５端子の電位が下がり、ＦＥＴ−Ｃ
１２６のドレインから抵抗１２７（Ｒｂ）を通して電流
が流れだすので、その電流を制限するために１００ＫΩ
程度が一般的である。ＶａはＦＥＴ−Ａ １１２とＦＥ
Ｔ−Ｂ１１３のＯＮ抵抗と流れる電流から設定されるが
０．１Ｖ程度が一般的である。
ている。Ｒｂは半導体集積回路で構成した場合、充電器
１０８を接続した時に二次電池の負極１１１よりも外部
端子−ＶＯ １０５端子の電位が下がり、ＦＥＴ−Ｃ
１２６のドレインから抵抗１２７（Ｒｂ）を通して電流
が流れだすので、その電流を制限するために１００ＫΩ
程度が一般的である。ＶａはＦＥＴ−Ａ １１２とＦＥ
Ｔ−Ｂ１１３のＯＮ抵抗と流れる電流から設定されるが
０．１Ｖ程度が一般的である。
【００１２】これらを式（１）に入力するとＲａは以下
のようになる。
のようになる。
【００１３】Ｒａ＞１００ＫΩ（３．５Ｖ／０．１−
１）＝３．４ＭΩ 実際の開放インピーダンスは実装基盤などの特性から１
ＭΩ以下になる可能性があり、負荷が外れただけでは充
放電制御回路が通常状態に復帰しないことがあった。
１）＝３．４ＭΩ 実際の開放インピーダンスは実装基盤などの特性から１
ＭΩ以下になる可能性があり、負荷が外れただけでは充
放電制御回路が通常状態に復帰しないことがあった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は充放電制御回路において、過電流時の状態
から該充電式電源装置が通常状態に復帰する時には、過
電流検出するための検出電圧と別の復帰検出電圧を持つ
回路構成にした。
に、本発明は充放電制御回路において、過電流時の状態
から該充電式電源装置が通常状態に復帰する時には、過
電流検出するための検出電圧と別の復帰検出電圧を持つ
回路構成にした。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施例を図に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００１６】図１は本発明の充電式電源装置の回路ブロ
ック例を示した説明図である。
ック例を示した説明図である。
【００１７】図１の回路では、図４に対し過電流復帰検
出コンパレータ１２８と基準電圧Ｃ１２９が追加されて
いる。基準電圧Ｃ １２９は基準電圧Ｂ １１４よりも
高い電圧Ｖｃに設定されている。過電流検出コンパレー
タ１１７が過電流を検出した時、過電流復帰検出コンパ
レータ１２８は復帰検出状態であり、誤動作しないよう
過電流復帰検出コンパレータ１２８が反転するまで、出
力ロジック制御回路１２４によりＦＥＴ−Ａ １１２が
ＯＮしないようになっている。同様に過電流復帰時は過
電流検出コンパレータ１１７が反転するまでＯＦＦしな
いようになっている。この場合の開放インピーダンスＲ
ａは式（１）を用いてＶｃを１Ｖとすれば次のようにな
る。
出コンパレータ１２８と基準電圧Ｃ１２９が追加されて
いる。基準電圧Ｃ １２９は基準電圧Ｂ １１４よりも
高い電圧Ｖｃに設定されている。過電流検出コンパレー
タ１１７が過電流を検出した時、過電流復帰検出コンパ
レータ１２８は復帰検出状態であり、誤動作しないよう
過電流復帰検出コンパレータ１２８が反転するまで、出
力ロジック制御回路１２４によりＦＥＴ−Ａ １１２が
ＯＮしないようになっている。同様に過電流復帰時は過
電流検出コンパレータ１１７が反転するまでＯＦＦしな
いようになっている。この場合の開放インピーダンスＲ
ａは式（１）を用いてＶｃを１Ｖとすれば次のようにな
る。
【００１８】Ｒａ＞１００ＫΩ（３．５Ｖ／１Ｖ−１）
＝０．２５ＭΩ この時、過電流検出端子１１５の電圧すなわち過電流検
出からの復帰電圧は１Ｖである。
＝０．２５ＭΩ この時、過電流検出端子１１５の電圧すなわち過電流検
出からの復帰電圧は１Ｖである。
【００１９】以上のように、過電流検出電圧は０．１Ｖ
であるのに対し、過電流検出からの復帰電圧は１Ｖと異
なるために、１ＭΩ以下での負荷開放インピーダンスで
あっても、過電流時の状態から確実に通常状態に復帰す
ることは明白である。
であるのに対し、過電流検出からの復帰電圧は１Ｖと異
なるために、１ＭΩ以下での負荷開放インピーダンスで
あっても、過電流時の状態から確実に通常状態に復帰す
ることは明白である。
【００２０】図5は本発明の充電式電源装置の他の回路
ブロック例を示した説明図である。
ブロック例を示した説明図である。
【００２１】図１と異なるのはスイッチ回路１０３をＰ
ｃｈ−ＦＥＴであるＦＥＴ−Ｄ １３２とＦＥＴ−Ｅ
１３３で構成した点と、Ｐｃｈ−ＦＥＴのスイッチ回路
１０３を制御できるように充放電制御回路１０２の構成
を必要に応じて変えた点である。過充電検出コンパレー
タ１１９、過放電検出コンパレータ１１８、基準電圧回
路Ａ １１６、電圧分割回路Ａ １２０、電圧分割回路
Ｂ １２１、ヒステリシス回路Ａ１２２、ヒステリシス
回路Ｂ１２３をまとめて過充放電検出回路１４１として
いる。
ｃｈ−ＦＥＴであるＦＥＴ−Ｄ １３２とＦＥＴ−Ｅ
１３３で構成した点と、Ｐｃｈ−ＦＥＴのスイッチ回路
１０３を制御できるように充放電制御回路１０２の構成
を必要に応じて変えた点である。過充電検出コンパレー
タ１１９、過放電検出コンパレータ１１８、基準電圧回
路Ａ １１６、電圧分割回路Ａ １２０、電圧分割回路
Ｂ １２１、ヒステリシス回路Ａ１２２、ヒステリシス
回路Ｂ１２３をまとめて過充放電検出回路１４１として
いる。
【００２２】過電流検出回路１４２は基準が二次電池１
０１の正電圧側に変わるだけで、動作は図１と同様であ
る。過電流検出コンパレータ１１７は、外部端子＋Ｖ０
１０４と基準電圧Ｂ １１４の電圧を比較しており、
それぞれの状態に従った信号を出力して出力ロジック制
御回路１４４に入力されている。出力ロジック制御回路
１４４は過電流保護状態の時には、放電をストップさせ
る様にＦＥＴ−Ｄ １３２に信号を送出すると同時に、
ＦＥＴ−Ｆ １５６に信号を送出して抵抗１２７で外部
端子 ＋Ｖ０ １０４にプルアップしている。このプル
アップは過電流検出後、この過電流保護状態から負荷１
０９が外れたときには、外部端子 ＋Ｖ０ １０４を基
準電圧Ｂ １１４の電圧以下に安定させ、通常状態に復
帰させるために必要となる。
０１の正電圧側に変わるだけで、動作は図１と同様であ
る。過電流検出コンパレータ１１７は、外部端子＋Ｖ０
１０４と基準電圧Ｂ １１４の電圧を比較しており、
それぞれの状態に従った信号を出力して出力ロジック制
御回路１４４に入力されている。出力ロジック制御回路
１４４は過電流保護状態の時には、放電をストップさせ
る様にＦＥＴ−Ｄ １３２に信号を送出すると同時に、
ＦＥＴ−Ｆ １５６に信号を送出して抵抗１２７で外部
端子 ＋Ｖ０ １０４にプルアップしている。このプル
アップは過電流検出後、この過電流保護状態から負荷１
０９が外れたときには、外部端子 ＋Ｖ０ １０４を基
準電圧Ｂ １１４の電圧以下に安定させ、通常状態に復
帰させるために必要となる。
【００２３】基準電圧Ｃ １２９は基準電圧Ｂ １１４
よりも高い電圧Ｖｃに設定されている。過電流検出コン
パレータ１１７が過電流を検出した時、過電流復帰検出
コンパレータ１２８は復帰検出状態であり、誤動作しな
いよう過電流復帰検出コンパレータ１２８が反転するま
で、出力ロジック制御回路１４４によりＦＥＴ−Ｄ１３
２がＯＮしないようになっている。同様に過電流復帰時
は過電流検出コンパレータ１１７が反転するまでＯＦＦ
しないようになっている。この場合の開放インピーダン
スＲａは式（１）と同様であり、前記Ｒｂ、Ｖｂ、Ｖｃ
の値を用いれば、Ｒａは図１と同様に次のようになる。
よりも高い電圧Ｖｃに設定されている。過電流検出コン
パレータ１１７が過電流を検出した時、過電流復帰検出
コンパレータ１２８は復帰検出状態であり、誤動作しな
いよう過電流復帰検出コンパレータ１２８が反転するま
で、出力ロジック制御回路１４４によりＦＥＴ−Ｄ１３
２がＯＮしないようになっている。同様に過電流復帰時
は過電流検出コンパレータ１１７が反転するまでＯＦＦ
しないようになっている。この場合の開放インピーダン
スＲａは式（１）と同様であり、前記Ｒｂ、Ｖｂ、Ｖｃ
の値を用いれば、Ｒａは図１と同様に次のようになる。
【００２４】Ｒａ＞１００ＫΩ（３．５Ｖ／１Ｖ−１）
＝０．２５ＭΩ この時、過電流検出端子１１５の電圧すなわち過電流検
出からの復帰電圧は３．５Ｖ−１Ｖである。
＝０．２５ＭΩ この時、過電流検出端子１１５の電圧すなわち過電流検
出からの復帰電圧は３．５Ｖ−１Ｖである。
【００２５】以上のように、過電流検出電圧は３．５Ｖ
−０．１Ｖであるのに対し、過電流検出からの復帰電圧
は３．５Ｖ−１Ｖと異なるために、１ＭΩ以下での負荷
開放インピーダンスであっても、過電流時の状態から確
実に通常状態に復帰することは明白である。
−０．１Ｖであるのに対し、過電流検出からの復帰電圧
は３．５Ｖ−１Ｖと異なるために、１ＭΩ以下での負荷
開放インピーダンスであっても、過電流時の状態から確
実に通常状態に復帰することは明白である。
【００２６】このように、スイッチ回路１０３をＰｃｈ
−ＦＥＴで構成した場合も、まったく同じ動作をするこ
とは明白である。
−ＦＥＴで構成した場合も、まったく同じ動作をするこ
とは明白である。
【００２７】図６は本発明の充電式電源装置の他の回路
ブロック例を示した説明図である。
ブロック例を示した説明図である。
【００２８】図６は図４に抵抗１６１を追加したもので
ある。抵抗１６１は過電流検出端子１１５と過電流検出
コンパレータ１１７の入力および抵抗１２７との間に接
続されている。過電流を検出する時はＦＥＴ−Ｃ １２
６がＯＦＦしているので、図４と同様に過電流検出端子
１１５が基準電圧Ｂ １１４の電位になった時に検出さ
れる。一方、過電流検出から復帰する時はＦＥＴ−Ｃ
１２６がＯＮしているので、過電流検出端子１１５は基
準電圧Ｂ １１４よりも高い電位で復帰する。
ある。抵抗１６１は過電流検出端子１１５と過電流検出
コンパレータ１１７の入力および抵抗１２７との間に接
続されている。過電流を検出する時はＦＥＴ−Ｃ １２
６がＯＦＦしているので、図４と同様に過電流検出端子
１１５が基準電圧Ｂ １１４の電位になった時に検出さ
れる。一方、過電流検出から復帰する時はＦＥＴ−Ｃ
１２６がＯＮしているので、過電流検出端子１１５は基
準電圧Ｂ １１４よりも高い電位で復帰する。
【００２９】負荷が外れた時の開放インピーダンスをＲ
ａ、抵抗１２７の抵抗値をＲｂ、抵抗１６１の抵抗値を
Ｒｃ、基準電圧Ｂ １１４の電圧をＶａ、二次電池１０
１の電圧をＶｂとおけば、Ｒａは以下の式であらわすこ
とができる。
ａ、抵抗１２７の抵抗値をＲｂ、抵抗１６１の抵抗値を
Ｒｃ、基準電圧Ｂ １１４の電圧をＶａ、二次電池１０
１の電圧をＶｂとおけば、Ｒａは以下の式であらわすこ
とができる。
【００３０】
Ｒａ＞Ｒｂ（Ｖｂ／Ｖａ−１）− Ｒｃ ・・・（２）
この時、過電流検出端子１１５の電圧すなわち過電流検
出からの復帰電圧Ｖｄは以下のようになる。
出からの復帰電圧Ｖｄは以下のようになる。
【００３１】
Ｖｄ＜（Ｒｂ＋Ｒｃ）／Ｒｂ ＊ Ｖａ ・・・（２２）
ここで例えば、Ｒｂ＝１０ＫΩ、 Ｒｃ＝９０ＫΩ、Ｖ
ａ＝０．１Ｖ、Ｖｂ＝３．５Ｖとおくと、 Ｒａ＞１０ＫΩ（３．５Ｖ／０．１Ｖ−１）−９０ＫΩ
＝０．２５ＭΩ Ｖｄ＜（１０ＫΩ＋９０ＫΩ）／１０ＫΩ ＊ ０．１
Ｖ＝ １Ｖ 以上のように、過電流検出電圧は０．１Ｖであるのに対
し、過電流検出からの復帰電圧は１Ｖと異なるために、
１ＭΩ以下での負荷開放インピーダンスであっても、過
電流時の状態から確実に通常状態に復帰することは明白
である。
ａ＝０．１Ｖ、Ｖｂ＝３．５Ｖとおくと、 Ｒａ＞１０ＫΩ（３．５Ｖ／０．１Ｖ−１）−９０ＫΩ
＝０．２５ＭΩ Ｖｄ＜（１０ＫΩ＋９０ＫΩ）／１０ＫΩ ＊ ０．１
Ｖ＝ １Ｖ 以上のように、過電流検出電圧は０．１Ｖであるのに対
し、過電流検出からの復帰電圧は１Ｖと異なるために、
１ＭΩ以下での負荷開放インピーダンスであっても、過
電流時の状態から確実に通常状態に復帰することは明白
である。
【００３２】また、Ｒｂ＋Ｒｃ＝１００ＫΩであるた
め、過電流検出端子１１５の入力インピーダンスも図４
と同様である。もちろんＲｂ、Ｒｃは自由に設定できる
ので、過電流検出から復帰するのに必要な開放インピー
ダンスを用途にあわせて自由に設定することができる。
め、過電流検出端子１１５の入力インピーダンスも図４
と同様である。もちろんＲｂ、Ｒｃは自由に設定できる
ので、過電流検出から復帰するのに必要な開放インピー
ダンスを用途にあわせて自由に設定することができる。
【００３３】図７は本発明の充電式電源装置の他の回路
ブロック例を示した説明図である。
ブロック例を示した説明図である。
【００３４】図７はＰｃｈ−ＦＥＴで構成したスイッチ
回路１０３を用いた充電式電源装置用に図６と同様の構
成となるよう変更したものである。図６と同様に動作す
ることは明白である。
回路１０３を用いた充電式電源装置用に図６と同様の構
成となるよう変更したものである。図６と同様に動作す
ることは明白である。
【００３５】図８は本発明の充電式電源装置の他の回路
ブロック例を示した説明図である。
ブロック例を示した説明図である。
【００３６】図８は図１と図６の機能を合わせ持ったも
のである。
のである。
【００３７】負荷が外れた時の開放インピーダンスをＲ
ａ、抵抗１２７の抵抗値をＲｂ、抵抗１６１の抵抗値を
Ｒｃ、二次電池１０１の電圧をＶｂ、基準電圧Ｃ １２
９の電圧をＶｃとおけば、Ｒａは以下の式であらわすこ
とができる。
ａ、抵抗１２７の抵抗値をＲｂ、抵抗１６１の抵抗値を
Ｒｃ、二次電池１０１の電圧をＶｂ、基準電圧Ｃ １２
９の電圧をＶｃとおけば、Ｒａは以下の式であらわすこ
とができる。
【００３８】
Ｒａ＞Ｒｂ（Ｖｂ／Ｖｃ−１）− Ｒｃ ・・・（３）
この時、過電流検出端子１１５の電圧すなわち過電流検
出からの復帰電圧Ｖｄは以下のようになる。
出からの復帰電圧Ｖｄは以下のようになる。
【００３９】
Ｖｄ＜（Ｒｂ＋Ｒｃ）／Ｒｂ＊Ｖｃ ・・・（３２）
ここで例えば、Ｒｂ＝１３６ＫΩ、Ｒｃ＝９０ＫΩ、Ｖ
ｂ＝３．５Ｖ、Ｖｃ＝１Ｖとおくと、 Ｒａ＞１３６ＫΩ（３．５Ｖ／１Ｖ−１）−９０ＫΩ＝
０．２５ＭΩ Ｖｄ＜（１３６ＫΩ＋９０ＫΩ）／１３６ＫΩ＊１Ｖ＝
１．６６Ｖ 以上のように、過電流検出電圧は０．１Ｖであるのに対
し、過電流検出からの復帰電圧は１．６６Ｖと異なるた
めに、１ＭΩ以下での負荷開放インピーダンスであって
も、過電流時の状態から確実に通常状態に復帰すること
は明白である。
ｂ＝３．５Ｖ、Ｖｃ＝１Ｖとおくと、 Ｒａ＞１３６ＫΩ（３．５Ｖ／１Ｖ−１）−９０ＫΩ＝
０．２５ＭΩ Ｖｄ＜（１３６ＫΩ＋９０ＫΩ）／１３６ＫΩ＊１Ｖ＝
１．６６Ｖ 以上のように、過電流検出電圧は０．１Ｖであるのに対
し、過電流検出からの復帰電圧は１．６６Ｖと異なるた
めに、１ＭΩ以下での負荷開放インピーダンスであって
も、過電流時の状態から確実に通常状態に復帰すること
は明白である。
【００４０】また、他の例と同様の復帰インピーダンス
でありながら、Ｒｂ＋Ｒｃ＝２２６ＫΩであるため、過
電流検出端子１１５の入力インピーダンスを高く設定で
きる。これは充放電制御回路１０２を半導体集積回路で
構成した場合、充電器１０８を接続した時に二次電池の
負極よりも外部端子−ＶＯ １０５端子の電位が下が
り、ＦＥＴ−Ｃ １２６の寄生ダイオードを通して流れ
だす電流を制限するのに有効である。
でありながら、Ｒｂ＋Ｒｃ＝２２６ＫΩであるため、過
電流検出端子１１５の入力インピーダンスを高く設定で
きる。これは充放電制御回路１０２を半導体集積回路で
構成した場合、充電器１０８を接続した時に二次電池の
負極よりも外部端子−ＶＯ １０５端子の電位が下が
り、ＦＥＴ−Ｃ １２６の寄生ダイオードを通して流れ
だす電流を制限するのに有効である。
【００４１】図９は本発明の充電式電源装置の他の回路
ブロック例を示した説明図である。
ブロック例を示した説明図である。
【００４２】図９はＰｃｈ−ＦＥＴで構成したスイッチ
回路１０３を用いた充電式電源装置用に図８と同様の構
成となるよう変更したものである。図８と同様に動作す
ることは明白である。
回路１０３を用いた充電式電源装置用に図８と同様の構
成となるよう変更したものである。図８と同様に動作す
ることは明白である。
【００４３】図１０は本発明の充電式電源装置の他の回
路ブロック例を示した説明図である。
路ブロック例を示した説明図である。
【００４４】図１０は図６に復帰電圧調節回路１６２を
追加したものである。復帰電圧調節回路１６２は例えば
ヒューズであり、任意のヒューズを切断することによっ
て、抵抗１２７と抵抗１６１の比率を自由に調節でき、
過電流検出からの復帰電圧を調節して、さまざまな開放
インピーダンスの要求にすばやく答えることができる。
復帰電圧調節回路１６２は図６以外の実施例でも使用で
きることはもちろんである。
追加したものである。復帰電圧調節回路１６２は例えば
ヒューズであり、任意のヒューズを切断することによっ
て、抵抗１２７と抵抗１６１の比率を自由に調節でき、
過電流検出からの復帰電圧を調節して、さまざまな開放
インピーダンスの要求にすばやく答えることができる。
復帰電圧調節回路１６２は図６以外の実施例でも使用で
きることはもちろんである。
【００４５】また復帰電圧調節回路１６２は復帰電圧を
調節できる構成であれば、如何なる回路構成をとること
もでき、実施例に何ら限定されるものではない。
調節できる構成であれば、如何なる回路構成をとること
もでき、実施例に何ら限定されるものではない。
【００４６】さらに前述した負荷１０９や充電器１０８
の取り付け取り外し、その他いろいろな原因により発生
する過渡的な電圧変動に対して、安定した制御を可能と
するために、本実施例の充放電制御回路１０２の必要な
部分に遅延回路を追加すると有効である。
の取り付け取り外し、その他いろいろな原因により発生
する過渡的な電圧変動に対して、安定した制御を可能と
するために、本実施例の充放電制御回路１０２の必要な
部分に遅延回路を追加すると有効である。
【００４７】例えば出力ロジック制御回路１２４に検出
および復帰信号が入力されてからＦＥＴ−Ａ １１２、
ＦＥＴ−Ｂ １１３、 ＦＥＴ−Ｃ １２６に信号を
出力するまでの間に適当な遅延回路を追加すると、非常
に安定した制御が可能となる。
および復帰信号が入力されてからＦＥＴ−Ａ １１２、
ＦＥＴ−Ｂ １１３、 ＦＥＴ−Ｃ １２６に信号を
出力するまでの間に適当な遅延回路を追加すると、非常
に安定した制御が可能となる。
【００４８】本実施例の回路は、以上説明した様に二次
電池が使われるすべての環境に影響を与えることはな
く、従来回路の問題点を解決している。
電池が使われるすべての環境に影響を与えることはな
く、従来回路の問題点を解決している。
【００４９】ここまでの実施例は１本の二次電池の充放
電を制御することで説明してきたが、二次電池を直列に
複数本接続したときでも、各電池の電圧を充放電制御回
路１０２で、検出できる様に変更すれば簡単に構成する
ことができ、本発明はその時にも有効である。
電を制御することで説明してきたが、二次電池を直列に
複数本接続したときでも、各電池の電圧を充放電制御回
路１０２で、検出できる様に変更すれば簡単に構成する
ことができ、本発明はその時にも有効である。
【００５０】本実施例では、Ｃ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅ
ｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｅｒ）回路で充放電制御回路を構成した
が、バイポーラトランジスタで構成することも可能であ
り、実現は容易である。
ｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃ
ｏｎｄｕｃｔｅｒ）回路で充放電制御回路を構成した
が、バイポーラトランジスタで構成することも可能であ
り、実現は容易である。
【００５１】さらに、本発明は過電流検出時の状態から
通常状態に復帰する時に、過電流検出するための検出電
圧と別の復帰検出電圧を持つ構成であれば、如何なる回
路構成をとることもでき、実施例に何ら限定されるもの
ではない。
通常状態に復帰する時に、過電流検出するための検出電
圧と別の復帰検出電圧を持つ構成であれば、如何なる回
路構成をとることもでき、実施例に何ら限定されるもの
ではない。
【００５２】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように簡単な回
路を追加するだけで、１ＭΩ以下の低い抵抗値での負荷
の開放であっても、過電流時の状態から確実にする通常
状態に復帰することとなり、製品の信頼性が向上すると
いう効果がある。
路を追加するだけで、１ＭΩ以下の低い抵抗値での負荷
の開放であっても、過電流時の状態から確実にする通常
状態に復帰することとなり、製品の信頼性が向上すると
いう効果がある。
【図１】本発明の充電式電源装置の回路ブロック例を示
した説明図である。
した説明図である。
【図２】従来の充電式電源装置の回路ブロック例を示し
た説明図である。
た説明図である。
【図３】従来の充電式電源装置の他の回路ブロック例を
示した説明図である。
示した説明図である。
【図４】従来の充電式電源装置の他の回路ブロック例を
示した説明図である。
示した説明図である。
【図５】本発明の充電式電源装置の他の回路ブロック例
を示した説明図である。
を示した説明図である。
【図６】本発明の充電式電源装置の他の回路ブロック例
を示した説明図である。
を示した説明図である。
【図７】本発明の充電式電源装置の他の回路ブロック例
を示した説明図である。
を示した説明図である。
【図８】本発明の充電式電源装置の他の回路ブロック例
を示した説明図である。
を示した説明図である。
【図９】本発明の充電式電源装置の他の回路ブロック例
を示した説明図である。
を示した説明図である。
【図１０】本発明の充電式電源装置の他の回路ブロック
例を示した説明図である。
例を示した説明図である。
１０１ ・・・ 二次電池
１０２ ・・・ 充放電制御回路
１０３ ・・・ スイッチ回路
１０４ ・・・ 外部端子 ＋Ｖ０
１０５ ・・・ 外部端子 −Ｖ０
１０６ ・・・ 端子−(+)Ｖ０との接続線
１０７Ａ ・・・ 信号線Ａ
１０７Ｂ ・・・ 信号線Ｂ
１０８ ・・・ 充電器
１０９ ・・・ 負荷
１１０ ・・・ 二次電池の正極
１１１ ・・・ 二次電池の負極
１１２ ・・・ ＦＥＴ−Ａ
１１３ ・・・ ＦＥＴ−Ｂ
１１４ ・・・ 基準電圧Ｂ
１１５ ・・・ 過電流検出端子
１１６ ・・・ 基準電圧Ａ
１１７ ・・・ 過電流検出コンパレータ
１１８ ・・・ 過放電検出コンパレータ
１１９ ・・・ 過充電検出コンパレータ
１２０ ・・・ 電圧分圧回路Ａ
１２１ ・・・ 電圧分圧回路Ｂ
１２２ ・・・ ヒステリシス回路Ａ
１２３ ・・・ ヒステリシス回路Ｂ
１２４ ・・・ 出力ロジック制御回路
１２５−Ａ・・・ ＦＥＴ−Ａ制御信号出力端子
１２５−Ｂ・・・ ＦＥＴ−Ｂ制御信号出力端子
１２６ ・・・ ＦＥＴ−Ｃ
１２７・・・ 抵抗
１２８・・・ 過電流復帰検出コンパレータ
１２９・・・ 基準電圧Ｃ
１３２ ・・・ ＦＥＴ−Ｄ
１３３ ・・・ ＦＥＴ−Ｅ
１４１ ・・・ 過充放電検出回路
１４２ ・・・ 過電流検出回路
１４４ ・・・ 出力ロジック制御回路
１５６ ・・・ ＦＥＴ−Ｆ
１６１ ・・・ 抵抗
１６２ ・・・ 復帰電圧調節回路
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平10−285810（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−105458（ＪＰ，Ａ)
特開2001−128356（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−104015（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−257841（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−351156（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 7/00
H01M 10/44
Claims (5)
- 【請求項１】 二次電池の電流を調節する電流制限手段
を制御し、前記二次電池の電圧または電流またはその双
方を監視する充放電制御回路において、負荷に前記二次電池の電力を供給するための第１および
第２の外部端子と、 前記第１の外部端子と前記二次電池の端子との間に接続
された抵抗回路と、 前記負荷が接続された状態で、 前記二次電池の電流が前
記抵抗回路に流れることにより発生する第１の電圧を監
視し、前記第１の電圧と第１の基準電圧を比較して前記
第１の電圧の絶対値の方が大きいことを検出し前記二次
電池の電流が過電流であると判断した場合には、前記電
流制限手段が前記二次電池の電流を制限するための信号
を出力する過電流検出回路と、 過電流を検出し前記二次電池の電流が制限された後前記
負荷が外された状態で、前記二次電池の電流が前記抵抗
回路に流れることにより発生する第２の電圧を監視し、
前記第２の電圧と第２の基準電圧を比較して前記第２の
電圧の絶対値の方が小さいことを検出した場合には、前
記電流制限手段が前記二次電池の電流の制限を解除する
ための信号を出力する過電流復帰検出回路と、を有し、 前記第１の基準電圧の極性と前記第２の基準電圧の極性
が同じであり、前記第1の基準電圧の絶対値が、前記第
２の基準電圧の絶対値よりも小さいこ とを特徴とする充
放電制御回路。 - 【請求項２】 前記抵抗回路は、抵抗と、前記抵抗に直
列に接続された第２のトランジスタと、前記抵抗および
第２のトランジスタと並列に接続され前記二次電池の電
流を制限するための第１のトランジスタと、を有し、 前記抵抗回路は、前記負荷が接続された状態で、前記第
１のトランジスタをONし、前記第２のトランジスタをOF
Fし、前記第１の電圧は前記第１のトランジスタにおけ
る電圧降下により発生するものであり、 さらに、前記抵抗回路は、過電流を検出し前記二次電池
の電流が制限された後前記負荷が外された状態で、前記
第１のトランジスタをOFFし、前記第２のトランジスタ
をONし、前記第２の電圧は前記第２のトランジスタおよ
び抵抗における電圧降下により発生するものであること
を特徴とする請求項１に記載の充放電制御回路。 - 【請求項３】 前記二次電池の起電力が３．５Vであ
り、前記第１の基準電圧の絶対値が０．１Vであり、前
記第２の基準電圧の絶対値が１．０Vであることを特徴
とする請求項１に記載の充放電制御回路。 - 【請求項４】 前記二次電池の起電力が３．５Vであ
り、前記第１の基準電圧の絶対値が０．１Vであり、前
記第２の基準電圧の絶対値が１．０Vであり、前記抵抗
の抵抗値が１００KΩであることを特徴とすることを特
徴とする請求項２に記載の充放電制御回路。 - 【請求項５】 前記第１の外部端子と第２外部端子との
間に、二次電池と、 前記二次電池の電流を調節する電流制限手段と、請求項
１ないし４に記載の充放電制御回路と、を有することを
特徴とする充電式電源装置。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2001044067A JP3471321B2 (ja) | 2000-05-12 | 2001-02-20 | 充放電制御回路および充電式電源装置 |
| TW090111355A TW522625B (en) | 2000-05-12 | 2001-05-11 | Charge/discharge control circuit and charging type power supply device |
| US09/854,345 US6504345B2 (en) | 2000-05-12 | 2001-05-11 | Charge/discharge control circuit and charging type power supply device |
| SG200102823A SG91924A1 (en) | 2000-05-12 | 2001-05-11 | Charge/discharge control circuit and charging type power supply device |
| KR1020010025782A KR100664473B1 (ko) | 2000-05-12 | 2001-05-11 | 충/방전 제어회로 및 충전형 전원장치 |
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| HK02103851.0A HK1042169A1 (zh) | 2000-05-12 | 2002-05-22 | 充電/放電控制電路和充電式電源裝置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000139310 | 2000-05-12 | ||
| JP2000-139310 | 2000-05-12 | ||
| JP2001044067A JP3471321B2 (ja) | 2000-05-12 | 2001-02-20 | 充放電制御回路および充電式電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002034163A JP2002034163A (ja) | 2002-01-31 |
| JP3471321B2 true JP3471321B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=26591731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001044067A Expired - Lifetime JP3471321B2 (ja) | 2000-05-12 | 2001-02-20 | 充放電制御回路および充電式電源装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6504345B2 (ja) |
| JP (1) | JP3471321B2 (ja) |
| KR (1) | KR100664473B1 (ja) |
| CN (1) | CN1324132A (ja) |
| HK (1) | HK1042169A1 (ja) |
| SG (1) | SG91924A1 (ja) |
| TW (1) | TW522625B (ja) |
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| KR102297930B1 (ko) * | 2016-03-08 | 2021-09-06 | 에스케이이노베이션 주식회사 | 배터리 과충전 방지 장치 및 이를 이용한 배터리 과충전 방지 방법 |
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