JPH06141479A - 二次電池の保護回路 - Google Patents
二次電池の保護回路Info
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- JPH06141479A JPH06141479A JP4287588A JP28758892A JPH06141479A JP H06141479 A JPH06141479 A JP H06141479A JP 4287588 A JP4287588 A JP 4287588A JP 28758892 A JP28758892 A JP 28758892A JP H06141479 A JPH06141479 A JP H06141479A
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Abstract
電及び過放電を確実に防止し、二次電池の保護を図るも
のである。 【構成】 本発明は、直列に接続された複数の二次電池
1A、1Bの保護回路であって、二次電池1A、1Bの
各々の電池電圧の電圧差を電圧差検出手段3にて検出す
ると共に、二次電池1A、1B全体の電池電圧を第2電
圧検出手段4で検出し、二次電池1A、1B間の電池電
圧差が所定値以上であるとき、または二次電池1A、1
B全体の電池電圧が所定範囲外であるとき、二次電池1
A、1Bの充電または放電を遮断する。
Description
関し、特に、直列に接続された複数の二次電池の過充電
及び過放電を防止する保護回路に係る。
る二次電池は、過充電または過放電されると、大きく特
性が劣化してしまう。特に、過充電されると、電解液の
分解により腐食性ガスが発生して安全弁が作動し、腐食
性ガスまたは電解液が外部に放出されてしまう。そこ
で、二次電池の電池電圧が所定範囲外になる(即ち、第
1の所定値以上になるか、第2の所定値以下になる)
と、二次電池の充電または放電を遮断するようにしてい
る。
水系の二次電池にあっては、斯る二次電池の複数を直列
に接続して充電または放電した場合(以下、充電した場
合についてのみ述べる)、各電池の容量差または内部抵
抗差により、電池電圧のバランスが崩れ、二次電池全体
の電池電圧が所定範囲内にあっても、二次電池の過充電
が生じてしまう場合がある。
イオン二次電池の2個を直列に接続して充電する場合、
二次電池は、全体の電池電圧が8.4Vの電圧となるよ
うに充電される。この時、2個の二次電池の容量が同じ
でない場合、一方の電池が4.5Vに、他方の電池が
3.9Vとなることがある。この場合、4.5Vの電圧
となった二次電池は過充電となっており、電池性能が著
しく低下する。
よれば、直列接続された二次電池の各々の電池電圧を検
出し、少なくとも1つの二次電池の電池電圧が充電遮断
電圧を越えると(または放電遮断電圧を下回ると)、二
次電池の充電(または放電)を遮断している。
従来技術にあっても、二次電池を過充電及び過放電から
確実に保護できるとは言えない。
池が4.5Vに達すると、充電を遮断するとした場合、
全ての二次電池が4.5Vまで充電されてしまうことも
起こり得る。そうすると、全ての二次電池が何らかのダ
メージを受けることとなる。
電及び過放電を確実に防止し、二次電池の保護を図るも
のである。
れた複数の二次電池の保護回路であって、前記二次電池
の各々の電池電圧の差を検出する電圧差検出手段と、前
記二次電池の全体の電池電圧を検出する電圧検出手段
と、各二次電池の電池電圧の差が所定値以上であるとき
(または各二次電池の電池電圧の差が所定値以上であっ
て、かつ二次電池全体の電池電圧が所定値以上であると
き)、または前記二次電池全体の電池電圧が所定範囲外
であるとき、前記二次電池の充電または放電を遮断する
遮断手段とを備えたことを特徴とする。
て充電する場合、通常、8.4Vでの定電圧充電がなさ
れるが、個々のリチウムイオン二次電池は、4.5Vを
越えて過充電されると、電解液の分解により、著しく電
池性能が劣化する。また、2.0Vを下回って過放電さ
れた場合にも、著しく電池特性が劣化する。
れた二次電池の各々の電池電圧の差が所定値以上となっ
たとき、または二次電池全体の電池電圧が所定範囲外と
なったとき、二次電池の充電または放電を遮断するよう
にしている。具体的には、二次電池の電圧差が0.4
V以上になったとき、充電及び放電を遮断する、全体
の電池電圧が8.6V以上になったとき、充電を遮断す
る、及び全体の電池電圧が4.5V以下になったと
き、放電を遮断するようにしている。
場合、個々の二次電池の容量差等を原因として二次電池
の電池電圧に差が生じたとしても、前記の規制によ
り、二次電池は最大4.4V(残りの二次電池は4.0
V)となった時点で充電が遮断されるため、過充電が防
止される。また、誤って定電圧充電が8.4Vを越えて
成されたとしても、前記の規制により、8.6Vで充
電が遮断され、更に、前記の規制と相まって、結果と
して、二次電池は、最大4.5V(残りの二次電池は
4.1V)で充電が遮断されるため、過充電の保護が行
われる。
規制によって、二次電池が、最低2.05V(残りの二
次電池は2.45V)の電圧となった時点で放電が遮断
され、過放電の保護がなされる。
ロック回路図である。1A、1Bは直列に接続された2
個のリチウムイオン二次電池(以下、単に二次電池とい
う)、2A、2Bは二次電池1A、1Bの各々の電池電
圧を検出する第1電圧検出手段、3は第1電圧検出手段
2A、2Bにて検出された各電池電圧の電圧差を検出
し、電圧差が所定値以上(本実施例の場合、0.4V以
上)になると、異常信号を出力する電圧差検出手段、4
は二次電池1A、1B全体の電池電圧を検出し、全体の
電池電圧が所定範囲外(本実施例の場合、8.6V以上
または4.5V以下)になると、異常信号を出力する第
2電圧検出手段である。
された放電用スイッチ及び充電用スイッチである。これ
らスイッチ5、6は、寄生ダイオード5D、6Dを有す
るMOSFETからなり、二次電池1A、1Bが充電さ
れる場合に、寄生ダイオード5Dは順バイアスされる方
向に、また寄生ダイオード6Dは逆バイアスされる方向
に接続されている。7は電圧差検出手段3及び第2電圧
検出手段4からの異常信号に応答して、放電用スイッチ
5または充電用スイッチ6のON、OFF制御を行うス
イッチ制御手段である。
が出力された場合にそれを報知する報知手段であり、二
次電池1A、1Bに接続されたLED9及びスイッチ1
0からなる。11は充電器または負荷(いずれも図示し
ない)が接続される充放電用端子である。
A、2B、電圧差検出手段3、第2電圧検出手段4、ス
イッチ制御手段7はIC化し、放電用スイッチ5、充電
用スイッチ6及び報知回路8と共に、二次電池1A、1
Bを含む1つのパック内部に収納してもよい。その場
合、図示したブロック回路全体は、保護回路内蔵パック
電池の形態となる。
スイッチ5及び充電用スイッチ6とも、ON状態とさ
れ、充電及び放電が可能となっている。この状態で、充
放電用端子11に充電器が接続されると、二次電池1
A、1Bに充電電力が印加され、8.4Vでの定電圧充
電が開始される。
A、1B全体の電池電圧を検出している。今、充電器の
故障あるいはその他の原因により、8.4Vを越えての
定電圧充電がなされ、二次電池1A、1B全体の電池電
圧が8.6V以上となると、第2電圧検出手段4は、ス
イッチ制御手段7に対して異常信号を与える。スイッチ
制御手段7は、斯る異常信号に応答し、充電用スイッチ
6にLOW信号を印加し、これをOFF状態とする。よ
って、二次電池1A、1Bの充電が遮断され、二次電池
1A、1Bの過充電が防止される。
B全体の電池電圧が8.6V以上になったことを一旦検
出すると、二次電池1A、1B全体の電池電圧が8.0
Vに低下するまで、スイッチ制御手段7への異常信号の
供給を継続し、充電用スイッチ6をOFF状態とする。
即ち、二次電池1A、1B全体の電池電圧が8.6V以
上になると、二次電池1A、1B全体の電池電圧が8.
0Vまで低下するまで、充電用スイッチ6はOFF状態
を継続し、二次電池1A、1Bの充電は不可能な状態と
される。
との間にヒステリシスを持たせているのは、チャタリン
グによって二次電池1A、1Bが断続的に充電され、結
果的に過充電されるのを確実に防止するためである。
OFF状態とされたとしても、このスイッチ6と並列
に、二次電池1A、1Bの放電方向に順バイアスされる
寄生ダイオード6Dを有し、また放電用スイッチ5は依
然としてON状態である。従って、二次電池1A、1B
は、放電用スイッチ5及び寄生ダイオード6Dを経る経
路で、放電可能な状態となっている。
接続されると、二次電池1A、1Bの放電が開始され
る。第2電圧検出手段4は、二次電池1A、1B全体の
電池電圧を検出しており、全体の電池電圧が4.5V以
下となると、スイッチ制御手段7に対して異常信号を与
える。スイッチ制御手段7は、斯る異常信号に応答し、
放電用スイッチ5にLOW信号を印加し、これをOFF
状態とする。よって、二次電池1A、1Bの放電が遮断
され、二次電池1A、1Bの過放電が防止される。
5V以下になり、放電用スイッチ5がOFF状態となっ
た後、放電用スイッチ5が再度ON状態となるのは、第
2電圧検出手段4により、二次電池1A、1B全体の電
池電圧が6.0V以上になったことを検出されたときで
ある。このように、放電時においても、放電遮断電圧と
放電復帰電圧との間にヒステリシスを持たせることによ
り、チャタリングによる二次電池1A、1Bの過放電を
確実に防止している。
時、二次電池1A、1Bの各々の電池電圧が、第1電圧
検出手段2A、2Bにより検出されている。そして、電
圧差検出手段3により、両電池1A、1B間の電池電圧
差が0.4V以上であることが検出されると、電圧差検
出手段3は、スイッチ制御手段7に対して異常信号を与
える。スイッチ制御手段7は、斯る異常信号に応答し、
放電用スイッチ5及び充電用スイッチ6にLOW信号を
印加し、これらをOFF状態とする。同時に、スイッチ
10がON状態とされる。従って、二次電池1A、1B
によりLED9が点灯され、二次電池1A、1Bの異常
が報知される。
0.4Vであるということは、二次電池1Aと1Bとの
電池特性のバランスが大きく崩れているということであ
り、これ以上、二次電池1A、1Bを充電すると、非常
に危険な状態(即ち、電池内部でのガス発生を要因とし
た安全弁作動に伴うガス放出または電解液漏れを生じる
状態)であることを示している。そして、この状態はも
はや容易に修復されない。従って、LED9を点灯させ
ることにより、異常(即ち、二次電池1A、1Bの寿命
がきたこと)を報知する。
池1A、1Bの異常を報知することは、結果的に、二次
電池1A、1Bの放電を行うことにもなり、異常状態と
なった二次電池1A、1Bの回収または廃棄を行う際の
作業の安全性を高めることになる。
A、1B間の電圧差が0.4V以上であることが検出さ
れた場合、充電用スイッチ6のみをOFF状態とし、充
電のみが不可能な状態としても良い。これは、二次電池
1A、1Bの充電中に、両電池1A、1B間の電圧差が
0.4V以上となっても、二次電池1A、1Bを放電す
ることは、何ら危険を伴わず、可能であるからである。
更に、この場合も、斯る放電後に行う二次電池1A、1
Bの回収または廃棄の際の作業の安全性を高めることに
なる。
期近くになると、急激に電池電圧が低下する特性を備え
ている場合、二次電池1A、1B間に容量差や内部抵抗
差があまりなくても、二次電池1A、1B間の電圧差
は、放電末期に0.4V以上となり、不所望に放電が遮
断されてしまう恐れがある。
池1A、1B間の電圧差が0.4V以上であることが検
出された場合、直ちに、放電用スイッチ5及びまたは充
電用スイッチ6をOFF状態とするのではなく、第2電
圧検出手段4によって、二次電池1A、1B全体の電池
電圧が所定値以上(例えば、6.0V以上)である場合
に、両スイッチ5及び6をOFF状態とするのが好まし
い。
A、1Bを直列に接続した場合について説明したが、3
個以上の二次電池を直列に接続した場合にも、本発明は
適用できる。例えば、3個の二次電池A、B、Cを直列
に接続した場合、各電池の電圧差の検出は、電池AとB
間、電池BとC間、及び電池CとA間で検出され、いず
れかの電圧差が所定値以上であるかどうか検出される。
電池の保護回路であって、前記二次電池の各々の電池電
圧を検出する第1電圧検出手段と、前記二次電池の全体
の電池電圧を検出する第2電圧検出手段と、前記第1電
圧検出手段により検出された各二次電池の電池電圧の差
が所定値以上であるとき、または前記第2電圧検出手段
により検出された二次電池全体の電池電圧が所定範囲外
であるとき、前記二次電池の充電または放電を遮断する
遮断手段とを備えているので、複数の二次電池の各々の
過充電及び過放電を確実に防止して、複数の二次電池の
全てを保護することができる。
とができるので、異常二次電池の充電/放電に伴う危険
を未然に防ぐことができる。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 直列に接続された複数の二次電池の保護
回路であって、前記二次電池の各々の電池電圧の差を検
出する電圧差検出手段と、前記二次電池の全体の電池電
圧を検出する電圧検出手段と、各二次電池の電池電圧の
差が所定値以上であるとき、または前記二次電池全体の
電池電圧が所定範囲外であるとき、前記二次電池の充電
または放電を遮断する遮断手段とを備えたことを特徴と
する二次電池の保護回路。 - 【請求項2】 直列に接続された複数の二次電池の保護
回路であって、前記二次電池の各々の電池電圧の差を検
出する電圧差検出手段と、前記二次電池の全体の電池電
圧を検出する電圧検出手段と、各二次電池の電池電圧の
差が所定値以上であって、かつ二次電池全体の電池電圧
が所定値以上であるとき、または前記二次電池全体の電
池電圧が所定範囲外であるとき、前記二次電池の充電ま
たは放電を遮断する遮断手段とを備えたことを特徴とす
る二次電池の保護回路。 - 【請求項3】 各二次電池の電池電圧の差が所定値以上
であるとき、それを報知する報知手段を備えたことを特
徴とする請求項1または2の二次電池の保護回路。
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- 1992-10-26 JP JP28758892A patent/JP3222951B2/ja not_active Expired - Fee Related
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