JPH10285810A - 充放電制御回路と充電式電源装置 - Google Patents
充放電制御回路と充電式電源装置Info
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- JPH10285810A JPH10285810A JP9088446A JP8844697A JPH10285810A JP H10285810 A JPH10285810 A JP H10285810A JP 9088446 A JP9088446 A JP 9088446A JP 8844697 A JP8844697 A JP 8844697A JP H10285810 A JPH10285810 A JP H10285810A
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- secondary battery
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- switch circuit
- circuit
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 充放電制御回路及びその回路を用いた充電式
電源装置の信頼性、安全性をたかめるとともに、性能の
向上を図る。 【解決手段】 充放電制御回路において、二次電池が放
電され、放電から保護された状態である時に充電器が接
続された時には、放電から保護する状態を解除してスイ
ッチ回路をＯＮにし、放電が有効におこなわれるように
構成し、スイッチ回路のＦＥＴ及びその周辺部品の熱に
よる破壊を避けられる様にした。
電源装置の信頼性、安全性をたかめるとともに、性能の
向上を図る。 【解決手段】 充放電制御回路において、二次電池が放
電され、放電から保護された状態である時に充電器が接
続された時には、放電から保護する状態を解除してスイ
ッチ回路をＯＮにし、放電が有効におこなわれるように
構成し、スイッチ回路のＦＥＴ及びその周辺部品の熱に
よる破壊を避けられる様にした。
Description
【発明の詳細な説明】
【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。外部端子（−Ｖ０）１０５と（＋Ｖ０）１０４
の間には、充電器１０８または負荷１０９が接続され
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。この充放電制御回路１０２は、
二次電池１０１の電圧を検出する機能を備えている。二
次電池１０１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１０２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、充放電制御回路
１０２は信号線１０７を介してスイッチ回路１０３を制
御し、放電を停止することで、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。
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。外部端子（−Ｖ０）１０５と（＋Ｖ０）１０４
の間には、充電器１０８または負荷１０９が接続され
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。この充放電制御回路１０２は、
二次電池１０１の電圧を検出する機能を備えている。二
次電池１０１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１０２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、充放電制御回路
１０２は信号線１０７を介してスイッチ回路１０３を制
御し、放電を停止することで、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。
【０００３】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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
に構成された充電式電源装置では、過放電保護状態に充
電器を接続する時に、次のような欠点がある。一般的に
スイッチ回路１０３は、２個のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅ
ｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が使用される。こ
のスイッチ回路を使用した、他の実施例として図４の回
路ブロック図に示されるような電源装置も知られてい
る。図４の実施例において、スイッチ回路１０３は２個
のＦＥＴ１１2、１１３で構成されている。
に構成された充電式電源装置では、過放電保護状態に充
電器を接続する時に、次のような欠点がある。一般的に
スイッチ回路１０３は、２個のＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅ
ｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が使用される。こ
のスイッチ回路を使用した、他の実施例として図４の回
路ブロック図に示されるような電源装置も知られてい
る。図４の実施例において、スイッチ回路１０３は２個
のＦＥＴ１１2、１１３で構成されている。
【０００５】過放電状態ではＦＥＴ−Ａ１１２をＯＦＦ
するように働き、過充電状態ではＦＥＴ−Ｂ１１３をＯ
ＦＦする様にはたらく。そのため、スイッチ回路制御用
の信号線は１０７Ａと１０７Ｂの二つに分けられてい
る。また、過電流状態でもＦＥＴ−Ａ１１２をＯＦＦす
るように働く。この様な回路で図５に示されたように電
池１０１が過放電状態のときに充電器１０８が接続され
ると、ＦＥＴ−Ａ１１２がＯＦＦであるので充電電流は
ＦＥＴ−Ａの寄生ダイオードを介して流れる。ＦＥＴ−
Ａ１１２に存在する寄生ダイオードの電圧降下（Ｖｆ）
の代表的な値は約０．６Ｖと大きいため、ＦＥＴ−Ａ１
１２の熱容量が小さいかあるいはＦＥＴ−Ａ１１２が実
装される基板等の放熱効果が小さいと、ＦＥＴ−Ａ１１
２あるいはその周囲にある素子を熱により破壊する場合
がありうる。またこの状態では、寄生ダイオードを介し
て充電電流が流れるため、充電効率が劣化する。
するように働き、過充電状態ではＦＥＴ−Ｂ１１３をＯ
ＦＦする様にはたらく。そのため、スイッチ回路制御用
の信号線は１０７Ａと１０７Ｂの二つに分けられてい
る。また、過電流状態でもＦＥＴ−Ａ１１２をＯＦＦす
るように働く。この様な回路で図５に示されたように電
池１０１が過放電状態のときに充電器１０８が接続され
ると、ＦＥＴ−Ａ１１２がＯＦＦであるので充電電流は
ＦＥＴ−Ａの寄生ダイオードを介して流れる。ＦＥＴ−
Ａ１１２に存在する寄生ダイオードの電圧降下（Ｖｆ）
の代表的な値は約０．６Ｖと大きいため、ＦＥＴ−Ａ１
１２の熱容量が小さいかあるいはＦＥＴ−Ａ１１２が実
装される基板等の放熱効果が小さいと、ＦＥＴ−Ａ１１
２あるいはその周囲にある素子を熱により破壊する場合
がありうる。またこの状態では、寄生ダイオードを介し
て充電電流が流れるため、充電効率が劣化する。
【０００６】そこで本発明の目的は、従来のこのような
課題を解決するため、過放電保護状態で充電器が接続さ
れたときには、速やかに過放電保護状態を解除して速や
かに充電を開始することができ、スイッチ回路による損
失を少なくして、信頼性が高く安全で、かつ高性能な充
放電制御回路及び充電式電源装置を得ることである。
課題を解決するため、過放電保護状態で充電器が接続さ
れたときには、速やかに過放電保護状態を解除して速や
かに充電を開始することができ、スイッチ回路による損
失を少なくして、信頼性が高く安全で、かつ高性能な充
放電制御回路及び充電式電源装置を得ることである。
【０００７】
【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、二次電池が放電
された過放電保護状態である時に充電器が接続された時
には、過放電状態を解除してスイッチ回路をＯＮにし放
電が有効におこなわれるような回路構成にした。
に、本発明は充放電制御回路において、二次電池が放電
された過放電保護状態である時に充電器が接続された時
には、過放電状態を解除してスイッチ回路をＯＮにし放
電が有効におこなわれるような回路構成にした。
【０００８】上記のように構成された充放電制御回路に
おいては、過放電検出後に充電器が接続された時にもス
イッチ回路での損失が少なく、発熱を防ぐようように動
作して機器全体の信頼性を高め、安全性も向上すること
となる。
おいては、過放電検出後に充電器が接続された時にもス
イッチ回路での損失が少なく、発熱を防ぐようように動
作して機器全体の信頼性を高め、安全性も向上すること
となる。
【０００９】
【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。図１は、本発明の充放電制御回路を
用いた充電式電源装置の回路ブロック図である。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１０
１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Ａ１１６、基準電圧回
路Ｂ１１４、電圧分割回路Ａ１２０、電圧分割回路Ｂ１
２１、出力制御ロジック回路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１０３と接続されており、前記スイッチ
回路のＯＮ／ＯＦＦ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１０９）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）１
０４にＦＥＴ−Ａ１１２とＦＥＴ−Ｂ１１３が直列に接
続されている。過充電検出コンパレータ１１９、過放電
検出コンパレータ１１８は、二次電池１０１の電圧と基
準電圧Ａ１１６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、出力制御ロジック
回路１２４が端子１２５―Ａ、１２５―Ｂ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
Ａ１１６よりも高くなり、前記コンパレータの出力がＬ
ｏｗからＨｉｇｈに反転する。この出力信号が出力制御
ロジック回路１２４に入力されることで、スイッチ回路
のＦＥＴ−Ｂ１１３のゲート電圧がＨｉｇｈからＬｏｗ
に変化する。これにより、ＦＥＴ−Ｂ１１３はオフとな
り、充電電流は二次電池１０１に流れなくなり、充電は
停止される。
基づいて説明する。図１は、本発明の充放電制御回路を
用いた充電式電源装置の回路ブロック図である。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１０
１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Ａ１１６、基準電圧回
路Ｂ１１４、電圧分割回路Ａ１２０、電圧分割回路Ｂ１
２１、出力制御ロジック回路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１０３と接続されており、前記スイッチ
回路のＯＮ／ＯＦＦ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１０９）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）１
０４にＦＥＴ−Ａ１１２とＦＥＴ−Ｂ１１３が直列に接
続されている。過充電検出コンパレータ１１９、過放電
検出コンパレータ１１８は、二次電池１０１の電圧と基
準電圧Ａ１１６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、出力制御ロジック
回路１２４が端子１２５―Ａ、１２５―Ｂ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
Ａ１１６よりも高くなり、前記コンパレータの出力がＬ
ｏｗからＨｉｇｈに反転する。この出力信号が出力制御
ロジック回路１２４に入力されることで、スイッチ回路
のＦＥＴ−Ｂ１１３のゲート電圧がＨｉｇｈからＬｏｗ
に変化する。これにより、ＦＥＴ−Ｂ１１３はオフとな
り、充電電流は二次電池１０１に流れなくなり、充電は
停止される。
【００１０】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制
御ロジック回路１２４に入力されている。出力制御ロジ
ック回路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−Ａ１１２に信号を送出する。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
るため、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。
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制
御ロジック回路１２４に入力されている。出力制御ロジ
ック回路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−Ａ１１２に信号を送出する。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
るため、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。
【００１１】本実施例の有効性を説明するために、以下
に過放電保護状態の動作について説明していく。過放電
保護状態では図６に示すように、ＦＥＴ−Ｂ１１３がＯ
Ｎ、ＦＥＴ−Ａ１１２がＯＦＦとなり、二次電池１０１
から負荷１０９への放電は行われなくなる。しかし、充
電器１０８が接続された場合には、二次電池の負極１１
１よりも、外部端子（−Ｖ０）１０５の電圧が低くなる
のでＦＥＴ−Ａ１１２のダイオードを介して充電電流が
二次電池１０１に流れることになる。すなわち、過放電
検出後は放電を不可能にしながらも充電は可能である。
に過放電保護状態の動作について説明していく。過放電
保護状態では図６に示すように、ＦＥＴ−Ｂ１１３がＯ
Ｎ、ＦＥＴ−Ａ１１２がＯＦＦとなり、二次電池１０１
から負荷１０９への放電は行われなくなる。しかし、充
電器１０８が接続された場合には、二次電池の負極１１
１よりも、外部端子（−Ｖ０）１０５の電圧が低くなる
のでＦＥＴ−Ａ１１２のダイオードを介して充電電流が
二次電池１０１に流れることになる。すなわち、過放電
検出後は放電を不可能にしながらも充電は可能である。
【００１２】しかしながら課題の項で述べた様に、二次
電池の電池電圧が過放電解除電圧に上がるまでにはＦＥ
Ｔ−Ａ１１２の寄生ダイオードを介して負荷電流が流れ
るために、この部分で損失が生じる。この損失により、
ＦＥＴ−Ａの熱容量が小さいかあるいはＦＥＴ−Ａが実
装される基板等の放熱効果が小さいと、ＦＥＴ−Ａある
いはその周囲にある素子を熱により破壊する場合があり
うる。また充電の効率が悪いという問題もある。
電池の電池電圧が過放電解除電圧に上がるまでにはＦＥ
Ｔ−Ａ１１２の寄生ダイオードを介して負荷電流が流れ
るために、この部分で損失が生じる。この損失により、
ＦＥＴ−Ａの熱容量が小さいかあるいはＦＥＴ−Ａが実
装される基板等の放熱効果が小さいと、ＦＥＴ−Ａある
いはその周囲にある素子を熱により破壊する場合があり
うる。また充電の効率が悪いという問題もある。
【００１３】今までの説明は、図３に対応する回路で説
明してきたが、図２の回路でもここまで説明した内容は
まったく同じである。すなわち、スイッチ回路１０３を
Ｐｃｈ−ＦＥＴを２個で構成して、制御回路を前記Ｐｃ
ｈ−ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦが制御出来る回路に変更すれ
ば動作はまったく同じになる。図１の回路では、この問
題がすべて解決されている。本実施の形態では、充電検
出コンパレータ１２６の反転端子に過電流検出端子１１
５が接続され、非反転端子に負を出力する基準電圧Ｃ１
２７が接続されている。この回路について説明してい
く。過放電検出後、充電器１０８が外部端子＋Ｖ０１０
４と（−Ｖ０）１０５の間に接続されたとき、二次電池
の負極１１１から見て過電流検出端子は、ＦＥＴ−Ａ１
１２の寄生ダイオードの順方向電圧Ｖｆと、ＦＥＴ−Ｂ
１１３のドレイン−ソース間のＯＮ抵抗による電圧降下
Ｖronbによる電圧降下分下がる。
明してきたが、図２の回路でもここまで説明した内容は
まったく同じである。すなわち、スイッチ回路１０３を
Ｐｃｈ−ＦＥＴを２個で構成して、制御回路を前記Ｐｃ
ｈ−ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦが制御出来る回路に変更すれ
ば動作はまったく同じになる。図１の回路では、この問
題がすべて解決されている。本実施の形態では、充電検
出コンパレータ１２６の反転端子に過電流検出端子１１
５が接続され、非反転端子に負を出力する基準電圧Ｃ１
２７が接続されている。この回路について説明してい
く。過放電検出後、充電器１０８が外部端子＋Ｖ０１０
４と（−Ｖ０）１０５の間に接続されたとき、二次電池
の負極１１１から見て過電流検出端子は、ＦＥＴ−Ａ１
１２の寄生ダイオードの順方向電圧Ｖｆと、ＦＥＴ−Ｂ
１１３のドレイン−ソース間のＯＮ抵抗による電圧降下
Ｖronbによる電圧降下分下がる。
【００１４】この電圧降下をＶdet1とおけば、これらは
以下の式であらわされる。 Ｖdet1＝Ｖｆ＋Ｖronb ・・・ （１） ここでＶdet1よりも基準電圧Ｃ１２７が、二次電池の負
極１１１から見て高く設定されているため、充電検出コ
ンパレータ１２６はＨｉｇｈを出力し、出力制御ロジッ
ク回路１２４を介してＦＥＴ−Ａ制御信号出力端子１２
５―ＡにＨｉｇｈを出力して、ＦＥＴ−Ａ１１２をＯＮ
させる。この時の過電流検出端子は、ＦＥＴ−Ａ１１２
のドレイン−ソース間のＯＮ抵抗による電圧降下Ｖrona
と、ＦＥＴ−Ｂ１１３のドレイン−ソース間のＯＮ抵抗
による電圧降下Ｖronbによる電圧降下分下がる。この電
圧降下をＶdet2とおけば、これらは以下の式であらわさ
れる。
以下の式であらわされる。 Ｖdet1＝Ｖｆ＋Ｖronb ・・・ （１） ここでＶdet1よりも基準電圧Ｃ１２７が、二次電池の負
極１１１から見て高く設定されているため、充電検出コ
ンパレータ１２６はＨｉｇｈを出力し、出力制御ロジッ
ク回路１２４を介してＦＥＴ−Ａ制御信号出力端子１２
５―ＡにＨｉｇｈを出力して、ＦＥＴ−Ａ１１２をＯＮ
させる。この時の過電流検出端子は、ＦＥＴ−Ａ１１２
のドレイン−ソース間のＯＮ抵抗による電圧降下Ｖrona
と、ＦＥＴ−Ｂ１１３のドレイン−ソース間のＯＮ抵抗
による電圧降下Ｖronbによる電圧降下分下がる。この電
圧降下をＶdet2とおけば、これらは以下の式であらわさ
れる。
【００１５】 Ｖdet2＝Ｖrona＋Ｖronb ・・・ （２） 一般的にＶｆの０．６ＶよりもＶrona，Ｖronbが低いこ
とは知られており、基準電圧Ｃ１２７がVdet2より二次
電池の負極１１１から見て高くないと、充電検出コンパ
レータ１２６はＬｏｗを出力し、出力制御ロジック回路
１２４を介してＦＥＴ−Ａ制御信号出力端子１２５−Ａ
にＬｏｗを出力し、ＦＥＴ−Ａ１１２をＯＦＦさせる。
すなわち基準電圧Ｃ１２７は、Ｖdet2よりも二次電池の
負極１１１から見て、高い電圧に設定されなければ安定
した動作を得られず、二次電池１０１が過放電状態の間
はＦＥＴ−Ａ１１２の発振状態となってしまう。これら
を避けるように二次電池の負極１１１より低く、かつＶ
det2より高い電圧で、基準電圧Ｃ１２７は設定されてい
る。
とは知られており、基準電圧Ｃ１２７がVdet2より二次
電池の負極１１１から見て高くないと、充電検出コンパ
レータ１２６はＬｏｗを出力し、出力制御ロジック回路
１２４を介してＦＥＴ−Ａ制御信号出力端子１２５−Ａ
にＬｏｗを出力し、ＦＥＴ−Ａ１１２をＯＦＦさせる。
すなわち基準電圧Ｃ１２７は、Ｖdet2よりも二次電池の
負極１１１から見て、高い電圧に設定されなければ安定
した動作を得られず、二次電池１０１が過放電状態の間
はＦＥＴ−Ａ１１２の発振状態となってしまう。これら
を避けるように二次電池の負極１１１より低く、かつＶ
det2より高い電圧で、基準電圧Ｃ１２７は設定されてい
る。
【００１６】以上、過放電時に充電器１０８が外部端子
（＋Ｖ０）１０４と（−Ｖ０）１０５の間に接続された
場合、式（１）の寄生ダイオードを介して電流が流れる
状態Ｖdet1から、寄生ダイオードを介して電流が流れな
い式（２）のＶdet2にＦＥＴ−ＡとＦＥＴ−Ｂの電圧降
下が即座に遷移する。この状態は充電により、二次電池
１０１が過放電状態でなくなっても安定して保持され
る。
（＋Ｖ０）１０４と（−Ｖ０）１０５の間に接続された
場合、式（１）の寄生ダイオードを介して電流が流れる
状態Ｖdet1から、寄生ダイオードを介して電流が流れな
い式（２）のＶdet2にＦＥＴ−ＡとＦＥＴ−Ｂの電圧降
下が即座に遷移する。この状態は充電により、二次電池
１０１が過放電状態でなくなっても安定して保持され
る。
【００１７】次に放電時の動作を説明する。負荷１０９
が外部端子（＋Ｖ０）１０４と（−Ｖ０）１０５の間に
接続された放電時には、二次電池の負極１１１から見て
過電流検出端子はＦＥＴ−ＡとＦＥＴ−Ｂのドレイン−
ソース間のＯＮ抵抗により、必ず電圧降下分上がる。基
準電圧Ｃ１２７が負電圧であるため、充電検出コンパレ
ータ１２６はＬｏｗを出力しているが、この時は出力制
御ロジック回路１２４によりＦＥＴ−Ａに対しなんら影
響は与えない。
が外部端子（＋Ｖ０）１０４と（−Ｖ０）１０５の間に
接続された放電時には、二次電池の負極１１１から見て
過電流検出端子はＦＥＴ−ＡとＦＥＴ−Ｂのドレイン−
ソース間のＯＮ抵抗により、必ず電圧降下分上がる。基
準電圧Ｃ１２７が負電圧であるため、充電検出コンパレ
ータ１２６はＬｏｗを出力しているが、この時は出力制
御ロジック回路１２４によりＦＥＴ−Ａに対しなんら影
響は与えない。
【００１８】次に過放電保護過電流保護のうちいずれか
の状態になり、ＦＥＴ−Ａ１１２がＯＦＦした場合を説
明する。負荷１０９により過電流検出端子１１５は、二
次電池の正極１１０の電圧に安定するため、前記放電時
同様、充電検出コンパレータ１２６はＬｏｗを出力、こ
の時は出力制御ロジック回路１２４によりＦＥＴ−Ａに
対しなんら影響は与えない。
の状態になり、ＦＥＴ−Ａ１１２がＯＦＦした場合を説
明する。負荷１０９により過電流検出端子１１５は、二
次電池の正極１１０の電圧に安定するため、前記放電時
同様、充電検出コンパレータ１２６はＬｏｗを出力、こ
の時は出力制御ロジック回路１２４によりＦＥＴ−Ａに
対しなんら影響は与えない。
【００１９】また次の段階としてこの状態から負荷１０
９をはずした場合も、過電流検出端子１１５はＩＣ内部
で、二次電池の正極１１０の電圧あるいは負極１１１の
電圧に安定する構成としているため問題はない。次に過
充電保護状態になり、ＦＥＴ−Ｂ１１３がＯＦＦした場
合を説明する。過電流検出端子１１５は充電器１０８に
より二次電池の正極から、充電器の電圧分下がった電圧
に安定する。充電器の電圧はＦＥＴＯＦＦ時の二次電池
１０１の電圧に近いが、二次電池やＦＥＴの内部抵抗分
誤差となりうるので、充電検出コンパレータ１２６が安
定してＬｏｗを出力するように、基準電圧Ｃ１１４は選
択された負の定電圧となっている。
９をはずした場合も、過電流検出端子１１５はＩＣ内部
で、二次電池の正極１１０の電圧あるいは負極１１１の
電圧に安定する構成としているため問題はない。次に過
充電保護状態になり、ＦＥＴ−Ｂ１１３がＯＦＦした場
合を説明する。過電流検出端子１１５は充電器１０８に
より二次電池の正極から、充電器の電圧分下がった電圧
に安定する。充電器の電圧はＦＥＴＯＦＦ時の二次電池
１０１の電圧に近いが、二次電池やＦＥＴの内部抵抗分
誤差となりうるので、充電検出コンパレータ１２６が安
定してＬｏｗを出力するように、基準電圧Ｃ１１４は選
択された負の定電圧となっている。
【００２０】また次の段階としてこの状態から充電器１
０８をはずした場合も、前記負荷をはずした場合同様、
過電流検出端子１１５はＩＣ内部で、二次電池の負極１
１１の電圧に安定するようになっているため問題はな
い。前述した基準電圧Ｃ１２７は、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も、充電検出コン
パレータ１２６が安定してＬｏｗを出力するように、基
準電圧Ｃ１２７の定電圧値は選択されなければならな
い。これらの最低電圧をＶdet3とすれば基準電圧Ｃ１２
７の定電圧値Vrefは、（２）式も含めると Ｖdet3＞Ｖref＞Ｖdet2 （Vdet2，Ｖdet3＜０）・・・ （３） となりこれを満たすよう基準電圧Ｃ１２７は設定されて
いる。
０８をはずした場合も、前記負荷をはずした場合同様、
過電流検出端子１１５はＩＣ内部で、二次電池の負極１
１１の電圧に安定するようになっているため問題はな
い。前述した基準電圧Ｃ１２７は、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も、充電検出コン
パレータ１２６が安定してＬｏｗを出力するように、基
準電圧Ｃ１２７の定電圧値は選択されなければならな
い。これらの最低電圧をＶdet3とすれば基準電圧Ｃ１２
７の定電圧値Vrefは、（２）式も含めると Ｖdet3＞Ｖref＞Ｖdet2 （Vdet2，Ｖdet3＜０）・・・ （３） となりこれを満たすよう基準電圧Ｃ１２７は設定されて
いる。
【００２１】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。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、安定してＦＥＴ−Ａ制御出力端子１２５−Ａに電圧
が発生するように、本実施例に遅延回路を追加しても有
効である。
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。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、安定してＦＥＴ−Ａ制御出力端子１２５−Ａに電圧
が発生するように、本実施例に遅延回路を追加しても有
効である。
【００２２】本実施例のスイッチ回路１０３をＰｃｈ−
ＦＥＴで構成した場合の回路を図７に示す。充放電制御
回路１０２の内部ブロックは、これにあわせて図１の実
施例から変更されている。回路はここまで説明したもの
とまったく同じ動作をすることは明白である。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。
ＦＥＴで構成した場合の回路を図７に示す。充放電制御
回路１０２の内部ブロックは、これにあわせて図１の実
施例から変更されている。回路はここまで説明したもの
とまったく同じ動作をすることは明白である。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。
【００２３】さらに、本発明は過放電状態で充電器が接
続されたことを検出して、その時にＦＥＴＡ−１１２を
ＯＮさせるような回路構成であれば、その目的は達成で
きるものであり、この実施例とまったく同じ回路である
必要はない。本実施例では、Ｃ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅ
ｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｅｒ）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。
続されたことを検出して、その時にＦＥＴＡ−１１２を
ＯＮさせるような回路構成であれば、その目的は達成で
きるものであり、この実施例とまったく同じ回路である
必要はない。本実施例では、Ｃ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅ
ｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｅｒ）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。
【００２４】
【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、過放電状態において充電器が接続
された時には、充電器が接続された事を検出して過放電
状態を解除するので、スイッチ回路の寄生ダイオードを
介さずに充電ができるようになり、スイッチ回路による
損失を少なくして、スイッチ回路あるいはその周辺部品
が発熱で破壊に至る等の問題がなくなり、製品の信頼
性、安全性が向上するという効果がある。
路を追加するだけで、過放電状態において充電器が接続
された時には、充電器が接続された事を検出して過放電
状態を解除するので、スイッチ回路の寄生ダイオードを
介さずに充電ができるようになり、スイッチ回路による
損失を少なくして、スイッチ回路あるいはその周辺部品
が発熱で破壊に至る等の問題がなくなり、製品の信頼
性、安全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を示し
た説明図である。
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を示した
説明図である。
説明図である。
【図３】従来の充電式電源装置の他の例を示す回路ブロ
ック図である。
ック図である。
【図４】従来の充電式電源装置の他の例を示す回路ブロ
ック図である。
ック図である。
【図５】従来の充電式電源装置が過充電状態のときに負
荷が接続された状態を示した図である。
荷が接続された状態を示した図である。
【図６】充電式電源装置における過放電状態を示した図
である。
である。
【図７】本発明の充電式電源装置の他の例を示す回路ブ
ロック図である。
ロック図である。
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 ＡＥＴ−Ａ制御信号出力端子 １２５−Ｂ ＦＥＴ−Ｂ制御信号出力端子 １２６ 充電検出コンパレータ １２７ 基準電圧Ｃ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年５月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (4)
- 【請求項１】 外部電源端子に直列接続されたスイッチ
回路と二次電池とを有する充電式電源装置における該ス
イッチ回路を制御するための充放電制御回路であって、
該充放電制御回路は、前記二次電池の電圧が低くなった
過放電時と前記スイッチ回路に過大な電流が流れた過電
流時には前記スイッチ回路をオフにする信号を出力して
前記二次電池から外部負荷への放電を停止し、前記二次
電池の電圧が高くなった過充電時にも前記スイッチ回路
をオフにする信号を出力して外部の充電器から前記二次
電池への充電を停止すると共に、該過放電時の状態にお
いて充電式電源装置に充電器が接続されたときには、前
記スイッチ回路をオンにする信号を出力することで前記
スイッチ回路による損失を少なくすることを特徴とする
充放電制御回路。 - 【請求項２】 前記充放電制御回路は、過充電状態を検
出する過充電検出コンパレータと、過放電状態を検出す
る過放電検出コンパレータと、過電流状態を検出する過
電流検出コンパレータと、充電状態を検出する充電検出
コンパレータと、前記それぞれのコンパレータに対応す
る基準電圧源と、電圧分割回路とを少なくとも具備し、
前記充電検出コンパレータに対応する基準電圧源の電圧
の絶対値は、前記スイッチ回路がオン時の電圧降下の絶
対値よりも小さい電圧に設定されている請求項1に記載
の充放電制御回路。 - 【請求項３】 外部電源端子に直列接続されたスイッチ
回路と二次電池と、該スイッチ回路を制御するために該
二次電池に並列接続した充放電制御回路とからなる充電
式電源装置において、該充放電制御回路は、前記二次電
池の電圧が低くなった過放電時と前記スイッチ回路に過
大な電流が流れた過電流時には前記スイッチ回路をオフ
にして前記二次電池から外部負荷への放電を停止する機
能を有すると共に、前記二次電池の電圧が高くなった過
充電時にも前記スイッチ回路をオフにして外部の充電器
から前記二次電池への充電を停止する機能を有すると共
に、その過放電時の状態において前記充電式電源装置に
前記充電器が接続されたときには、前記スイッチ回路を
オンにする事で前記スイッチ回路による損失を少なくす
る機能を有することを特徴とする充電式電源装置。 - 【請求項４】 前記充放電制御回路は、過充電状態を検
出する過充電検出コンパレータと、過放電状態を検出す
る過放電検出コンパレータと、過電流状態を検出する過
電流検出コンパレータと、充電状態を検出する充電検出
コンパレータと、前記それぞれのコンパレータに対応す
る基準電圧源と、電圧分割回路とを少なくとも具備し、
前記充電検出コンパレータに対応する基準電圧源の電圧
の絶対値は、前記スイッチ回路がオン時の電圧降下の絶
対値よりも小さい電圧に設定されている請求項３に記載
の充電式電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088446A JPH10285810A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 充放電制御回路と充電式電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9088446A JPH10285810A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 充放電制御回路と充電式電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285810A true JPH10285810A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13943037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9088446A Pending JPH10285810A (ja) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | 充放電制御回路と充電式電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10285810A (ja) |
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