JP3657119B2

JP3657119B2 - 電池保護回路の省電力測定方法

Info

Publication number: JP3657119B2
Application number: JP21219898A
Authority: JP
Inventors: 直也田中
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000050506A

Description

【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ＭＯＳＦＥＴ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Ｑ１、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、Ｂ２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１０ａ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１０ｂ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、１５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Ｑ１、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１ｍＡ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Ｒ３とＲ７をそれぞれ接続する。また、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２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Ａ２ａ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Ａａ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１７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Ｖ１２＝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１６ｂ、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、１５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、２５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２２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

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。