JP2000067929A - 電池パック装置 - Google Patents
電池パック装置Info
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 どのような外部充電器を用いて充電を行う場
合でも、電池寿命が短くなる、或いは電池が使用不能と
なってしまうような事態に至る要因を排除して、装置の
安全性をより向上させた電池パック装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 電流検出抵抗１０３により電池セル１０
１を充電する時の充電電流を検出し、制御手段（１０５
等）により電流検出抵抗１０３の検出結果に応じた電位
を持つ制御信号を生成し、電流制限用ＦＥＴ１０７によ
り該制御信号の電位に基づき充電電流の流れる経路を開
閉する。すなわち、電流検出抵抗１０３によって所定電
流以上の充電電流が検出された時に、制御手段（１０５
等）によって電流制限用ＦＥＴ１０７を開制御して充電
を停止する。
合でも、電池寿命が短くなる、或いは電池が使用不能と
なってしまうような事態に至る要因を排除して、装置の
安全性をより向上させた電池パック装置を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 電流検出抵抗１０３により電池セル１０
１を充電する時の充電電流を検出し、制御手段（１０５
等）により電流検出抵抗１０３の検出結果に応じた電位
を持つ制御信号を生成し、電流制限用ＦＥＴ１０７によ
り該制御信号の電位に基づき充電電流の流れる経路を開
閉する。すなわち、電流検出抵抗１０３によって所定電
流以上の充電電流が検出された時に、制御手段（１０５
等）によって電流制限用ＦＥＴ１０７を開制御して充電
を停止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話やビデオ
カメラ等の電池駆動型携帯電子機器に使用される電池パ
ック装置に係り、特に、どのような外部充電器を用いて
充電を行う場合でも、電池寿命が短くなる、或いは電池
が使用不能となってしまうような事態に至る要因を排除
して、装置の取扱い上の安全性をより向上させた電池パ
ック装置に関する。
カメラ等の電池駆動型携帯電子機器に使用される電池パ
ック装置に係り、特に、どのような外部充電器を用いて
充電を行う場合でも、電池寿命が短くなる、或いは電池
が使用不能となってしまうような事態に至る要因を排除
して、装置の取扱い上の安全性をより向上させた電池パ
ック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の電池パック装置を示す回路
構成図である。同図において、従来の電池パック装置２
００は、正極端子２２１および負極端子２２３を備え、
また、その構造に負極、正極、電解質および集電体等を
含んで蓄電する電池セル（素電池）１０１と、電池セル
１０１への過充電をそのスイッチング動作によって防止
する過充電防止用電界効果トランジスタ（以下、過充電
防止用ＦＥＴと称す）１１１と、電池セル１０１による
過放電をそのスイッチング動作によって防止する過放電
防止用電界効果トランジスタ（以下、過放電防止用ＦＥ
Ｔと称す）１１３と、過充電および過放電を検出して過
充電防止用ＦＥＴ１１１および過放電防止用ＦＥＴ１１
３のスイッチング動作を制御する保護回路１１５とを備
えた構成である。
構成図である。同図において、従来の電池パック装置２
００は、正極端子２２１および負極端子２２３を備え、
また、その構造に負極、正極、電解質および集電体等を
含んで蓄電する電池セル（素電池）１０１と、電池セル
１０１への過充電をそのスイッチング動作によって防止
する過充電防止用電界効果トランジスタ（以下、過充電
防止用ＦＥＴと称す）１１１と、電池セル１０１による
過放電をそのスイッチング動作によって防止する過放電
防止用電界効果トランジスタ（以下、過放電防止用ＦＥ
Ｔと称す）１１３と、過充電および過放電を検出して過
充電防止用ＦＥＴ１１１および過放電防止用ＦＥＴ１１
３のスイッチング動作を制御する保護回路１１５とを備
えた構成である。
【０００３】このような構成を備えた従来の電池パック
装置２００において、電池セル１０１の充電を行う際に
は、電池パック装置２００の正極端子２２１および負極
端子２２３に外部充電器が接続され、外部充電器から供
給される電流、電圧によって、そのエネルギーが電池セ
ル１０１内に蓄えられる。また、電池パック装置２００
では、充電が完全に終わった後も外部から電圧が印加さ
れる過充電（overcharge）を保護回路１１５によって検
出し、過充電防止用ＦＥＴ１１１をオフさせて過充電を
防止する保護機能が付加されている。例えば、リチウイ
オン二次電池の場合には極端な過充電に強くなく、充電
器が故障した場合等を想定して、本従来例のように電池
パック装置２００内部に過充電に対する保護機能を内蔵
するのが一般的である。
装置２００において、電池セル１０１の充電を行う際に
は、電池パック装置２００の正極端子２２１および負極
端子２２３に外部充電器が接続され、外部充電器から供
給される電流、電圧によって、そのエネルギーが電池セ
ル１０１内に蓄えられる。また、電池パック装置２００
では、充電が完全に終わった後も外部から電圧が印加さ
れる過充電（overcharge）を保護回路１１５によって検
出し、過充電防止用ＦＥＴ１１１をオフさせて過充電を
防止する保護機能が付加されている。例えば、リチウイ
オン二次電池の場合には極端な過充電に強くなく、充電
器が故障した場合等を想定して、本従来例のように電池
パック装置２００内部に過充電に対する保護機能を内蔵
するのが一般的である。
【０００４】また、電池セル１０１が終始電圧を超えて
放電し続ける過放電（over discharge）についても、保
護回路１１５がこれを検出し、過放電防止用ＦＥＴ１１
３をオフさせて過放電を防止する保護機能も付加されて
いる。例えば、リチウイオン二次電池の場合には、過放
電により電圧が０Ｖ付近まで到達すると電池セル１０１
が劣化するので、本従来例のように電池パック装置２０
０内部に過放電に対する保護機能を内蔵するのが一般的
である。
放電し続ける過放電（over discharge）についても、保
護回路１１５がこれを検出し、過放電防止用ＦＥＴ１１
３をオフさせて過放電を防止する保護機能も付加されて
いる。例えば、リチウイオン二次電池の場合には、過放
電により電圧が０Ｖ付近まで到達すると電池セル１０１
が劣化するので、本従来例のように電池パック装置２０
０内部に過放電に対する保護機能を内蔵するのが一般的
である。
【０００５】このように、（特にリチウムイオン電池で
は）安全性を確保する観点から、電池セル１０１と保護
機能を実現する回路とをセットでプラスチックケース等
に入れた電池パック装置２００という形態で商品化され
ている。したがって、通常の使用範囲では安全性に問題
はないが、さらにリチウムイオン電池では、専門知識を
全く持たない使用者に対しても念入りに安全性を確保す
るべく、電池セル１０１の内部構造にＰＴＣ（Positive
Temperature Coefficient）素子、安全弁、低融点セパ
レータ等を具備したものを使用している。
は）安全性を確保する観点から、電池セル１０１と保護
機能を実現する回路とをセットでプラスチックケース等
に入れた電池パック装置２００という形態で商品化され
ている。したがって、通常の使用範囲では安全性に問題
はないが、さらにリチウムイオン電池では、専門知識を
全く持たない使用者に対しても念入りに安全性を確保す
るべく、電池セル１０１の内部構造にＰＴＣ（Positive
Temperature Coefficient）素子、安全弁、低融点セパ
レータ等を具備したものを使用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電池パック
装置２００では、該電池パック２００が使用される電子
機器に専用外部充電器を付属させており、電池セル１０
１の充電を行う際には、この専用外部充電器か或いはメ
ーカ指定の充電装置を使用するようにアナウンスされて
いる。ところが、電池セル１０１の充電を行いたい時に
専用の外部充電器を常備しているとは限らないので、場
合によっては、開発者の想定していないような予定外の
外部充電器を利用者が使用してしまうこともあり得る。
装置２００では、該電池パック２００が使用される電子
機器に専用外部充電器を付属させており、電池セル１０
１の充電を行う際には、この専用外部充電器か或いはメ
ーカ指定の充電装置を使用するようにアナウンスされて
いる。ところが、電池セル１０１の充電を行いたい時に
専用の外部充電器を常備しているとは限らないので、場
合によっては、開発者の想定していないような予定外の
外部充電器を利用者が使用してしまうこともあり得る。
【０００７】その場合、外部充電器によっては、充電条
件でメーカの仕様よりも高い充電電圧または大きな充電
電流で充電を行ってしまい、電池セル１０１の寿命を短
くしてしまうという問題があった。また、さらに充電電
圧を高くすると、電解質の分解等で電池内部の圧力が上
昇して安全弁（電流遮断機構）が働いて電圧を発生しな
くなるという事態に至ったり、さらに、大電流で充電し
た場合にも、ＰＴＣ素子が作動して電流が流れなくなる
という不具合も生じていた。また、ＰＴＣ素子等の保護
構造を備えていない場合には、過電圧・過電流によって
電池セル１０１に発火、発煙、破裂または液漏れ等の不
具合が生じる可能性もある。
件でメーカの仕様よりも高い充電電圧または大きな充電
電流で充電を行ってしまい、電池セル１０１の寿命を短
くしてしまうという問題があった。また、さらに充電電
圧を高くすると、電解質の分解等で電池内部の圧力が上
昇して安全弁（電流遮断機構）が働いて電圧を発生しな
くなるという事態に至ったり、さらに、大電流で充電し
た場合にも、ＰＴＣ素子が作動して電流が流れなくなる
という不具合も生じていた。また、ＰＴＣ素子等の保護
構造を備えていない場合には、過電圧・過電流によって
電池セル１０１に発火、発煙、破裂または液漏れ等の不
具合が生じる可能性もある。
【０００８】本発明は、上記従来の問題点および事情に
鑑みてなされたものであって、専用外部充電器とは出力
容量等の仕様が異なる外部充電器（電池セルの仕様に合
致しない外部充電器）を用いて充電を行う場合でも、電
池パック装置内での電流制限制御を可能とし、例えばＰ
ＴＣ素子等が作動する以前に充電を停止するようにし
て、電池寿命が短くなる、或いは電池が使用不能となっ
てしまうような事態に至る要因を排除して、装置の取扱
い上の安全性をより向上させた電池パック装置を提供す
ることを目的とする。
鑑みてなされたものであって、専用外部充電器とは出力
容量等の仕様が異なる外部充電器（電池セルの仕様に合
致しない外部充電器）を用いて充電を行う場合でも、電
池パック装置内での電流制限制御を可能とし、例えばＰ
ＴＣ素子等が作動する以前に充電を停止するようにし
て、電池寿命が短くなる、或いは電池が使用不能となっ
てしまうような事態に至る要因を排除して、装置の取扱
い上の安全性をより向上させた電池パック装置を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る電池パック装置は、電池セ
ルと、前記電池セルを充電するときの充電電流を検出す
る電流検出手段と、前記電流検出手段の検出結果に応じ
た電位を持つ制御信号を生成する制御手段と、前記制御
信号に基づき前記充電電流の経路を開閉するスイッチン
グ手段とを備えたものである。
に、本発明の請求項１に係る電池パック装置は、電池セ
ルと、前記電池セルを充電するときの充電電流を検出す
る電流検出手段と、前記電流検出手段の検出結果に応じ
た電位を持つ制御信号を生成する制御手段と、前記制御
信号に基づき前記充電電流の経路を開閉するスイッチン
グ手段とを備えたものである。
【００１０】また、本発明の請求項２に係る電池パック
装置は、請求項１に記載の電池パック装置において、前
記スイッチング手段はトランジスタのスイッチング動作
で実現され、前記制御手段は、前記電流検出手段によっ
て所定電流以上の充電電流が検出された時に、前記スイ
ッチング手段を開制御して当該電池パック装置における
充電を停止するものである。
装置は、請求項１に記載の電池パック装置において、前
記スイッチング手段はトランジスタのスイッチング動作
で実現され、前記制御手段は、前記電流検出手段によっ
て所定電流以上の充電電流が検出された時に、前記スイ
ッチング手段を開制御して当該電池パック装置における
充電を停止するものである。
【００１１】本発明に係る電池パック装置では、電流検
出手段により電池セルを充電する時の充電電流を検出
し、制御手段により電流検出手段の検出結果に応じた電
位を持つ制御信号を生成し、スイッチング手段により該
制御信号の電位に基づき充電電流の流れる経路を開閉す
る。特に、スイッチング手段をトランジスタのスイッチ
ング動作で実現する場合には、電流検出手段によって所
定電流以上の充電電流が検出された時に、制御手段によ
ってスイッチング手段を開制御して当該電池パック装置
における充電を停止する。
出手段により電池セルを充電する時の充電電流を検出
し、制御手段により電流検出手段の検出結果に応じた電
位を持つ制御信号を生成し、スイッチング手段により該
制御信号の電位に基づき充電電流の流れる経路を開閉す
る。特に、スイッチング手段をトランジスタのスイッチ
ング動作で実現する場合には、電流検出手段によって所
定電流以上の充電電流が検出された時に、制御手段によ
ってスイッチング手段を開制御して当該電池パック装置
における充電を停止する。
【００１２】これにより、充電時に、電池パック装置の
電池セルに所定電流以上の過電流が供給される場合に
は、電流検出手段が過電流を検出し、スイッチング手段
が充電経路を遮断して充電を停止するので、電池セルは
過電流から保護されることとなる。すなわち、専用外部
充電器とは出力容量等の仕様が異なる外部充電器（電池
セルの仕様に合致しない外部充電器）を用いて充電を行
う場合でも、電池パック装置内での電流制限制御を可能
とし、例えばＰＴＣ素子等が作動する以前に充電を停止
するようにして、電池寿命が短くなる、或いは電池が使
用不能となってしまうような事態に至る要因を排除し
て、装置の取扱い上の安全性をより向上させることがで
きる。
電池セルに所定電流以上の過電流が供給される場合に
は、電流検出手段が過電流を検出し、スイッチング手段
が充電経路を遮断して充電を停止するので、電池セルは
過電流から保護されることとなる。すなわち、専用外部
充電器とは出力容量等の仕様が異なる外部充電器（電池
セルの仕様に合致しない外部充電器）を用いて充電を行
う場合でも、電池パック装置内での電流制限制御を可能
とし、例えばＰＴＣ素子等が作動する以前に充電を停止
するようにして、電池寿命が短くなる、或いは電池が使
用不能となってしまうような事態に至る要因を排除し
て、装置の取扱い上の安全性をより向上させることがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の電池パック装置の
実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の電池パック装置は、例えばニッケルカドミウム
蓄電池、ニッケル水素蓄電池またはリチウムイオン二次
電池等であり、電子手帳、携帯電話、液晶テレビ、ビデ
オカメラ、ノートパソコン等々の電池駆動型の携帯電子
機器に使用されるものである。
実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の電池パック装置は、例えばニッケルカドミウム
蓄電池、ニッケル水素蓄電池またはリチウムイオン二次
電池等であり、電子手帳、携帯電話、液晶テレビ、ビデ
オカメラ、ノートパソコン等々の電池駆動型の携帯電子
機器に使用されるものである。
【００１４】図１は、本発明の一実施形態に係る電池パ
ック装置を示す回路構成図である。なお同図において、
従来の技術（図２）と重複する部分には同一の符号を付
している。図１において、本実施形態の電池パック装置
１００は、正極端子１２１および負極端子１２３を備
え、また、電池セル１０１と、特許請求の範囲の電流検
出手段に該当する電流検出抵抗１０３と、制御手段に該
当する抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびＯＰアンプ１０５と、スイ
ッチング手段に該当する電流制限用電界効果トランジス
タ（以下、電流制限用ＦＥＴと称す）１０７とを備え、
さらに従来例と同様に、過充電防止用ＦＥＴ１１１、過
放電防止用ＦＥＴ１１３および保護回路１１５を備えて
構成されている。
ック装置を示す回路構成図である。なお同図において、
従来の技術（図２）と重複する部分には同一の符号を付
している。図１において、本実施形態の電池パック装置
１００は、正極端子１２１および負極端子１２３を備
え、また、電池セル１０１と、特許請求の範囲の電流検
出手段に該当する電流検出抵抗１０３と、制御手段に該
当する抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびＯＰアンプ１０５と、スイ
ッチング手段に該当する電流制限用電界効果トランジス
タ（以下、電流制限用ＦＥＴと称す）１０７とを備え、
さらに従来例と同様に、過充電防止用ＦＥＴ１１１、過
放電防止用ＦＥＴ１１３および保護回路１１５を備えて
構成されている。
【００１５】電池セル（素電池：Unit Cell）１０１
は、その構造として負極、電解質、正極および集電体等
を備えて構成される単位電池である。なお、リチウムイ
オン電池の場合には、従来例と同様に、内部構造にＰＴ
Ｃ素子、安全弁、低融点セパレータ等を備えている。例
えば円筒型電池の構造を持つ場合には、ＰＴＣ素子は導
電性炭素を含む樹脂から成り、大電流が流れて温度上昇
すると樹脂が膨張して導電性炭素のパスが切断され、そ
れ以上の電流を遮断する。また、安全弁は金属薄膜等で
作られ、温度上昇時に電解質の気化や分解ガスにより電
圧内圧が高まると破壊される部品であり、電池の破壊を
防止する。さらに、セパレータは多孔性のポリエチレ
ン、ポリプロピレン或いはその複合膜を使用し、外部短
絡等で大電流が流れてセパレータの融点以上に電池温度
が上昇すると、目詰まりを起こして電流を遮断する。
は、その構造として負極、電解質、正極および集電体等
を備えて構成される単位電池である。なお、リチウムイ
オン電池の場合には、従来例と同様に、内部構造にＰＴ
Ｃ素子、安全弁、低融点セパレータ等を備えている。例
えば円筒型電池の構造を持つ場合には、ＰＴＣ素子は導
電性炭素を含む樹脂から成り、大電流が流れて温度上昇
すると樹脂が膨張して導電性炭素のパスが切断され、そ
れ以上の電流を遮断する。また、安全弁は金属薄膜等で
作られ、温度上昇時に電解質の気化や分解ガスにより電
圧内圧が高まると破壊される部品であり、電池の破壊を
防止する。さらに、セパレータは多孔性のポリエチレ
ン、ポリプロピレン或いはその複合膜を使用し、外部短
絡等で大電流が流れてセパレータの融点以上に電池温度
が上昇すると、目詰まりを起こして電流を遮断する。
【００１６】また、保護回路１１５は、充電が完全に終
わった後も外部から電圧が印加される過充電を検出した
時に、過充電防止用ＦＥＴ１１１のゲート電極に供給す
る制御信号の電位を制御することにより、過充電防止用
ＦＥＴ１１１をオフさせて過充電を防止する。この過充
電防止の保護機能は、例えば、電池セル１０１の電圧を
検出して、所定しきい値以上の電圧が電池セル１０１に
印加されている場合に、過充電防止用ＦＥＴ１１１のゲ
ート電極を"Ｌ"レベルにしてオフさせ、充電経路を遮断
することにより実現される。
わった後も外部から電圧が印加される過充電を検出した
時に、過充電防止用ＦＥＴ１１１のゲート電極に供給す
る制御信号の電位を制御することにより、過充電防止用
ＦＥＴ１１１をオフさせて過充電を防止する。この過充
電防止の保護機能は、例えば、電池セル１０１の電圧を
検出して、所定しきい値以上の電圧が電池セル１０１に
印加されている場合に、過充電防止用ＦＥＴ１１１のゲ
ート電極を"Ｌ"レベルにしてオフさせ、充電経路を遮断
することにより実現される。
【００１７】また保護回路１１５は、終始電圧を超えて
放電し続ける過放電を検出した時には、過放電防止用Ｆ
ＥＴ１１３のゲート電極に供給する制御信号の電位を制
御することにより、過放電防止用ＦＥＴ１１３をオフさ
せて過放電を防止する。この過放電防止の保護機能は、
例えば、放電時に、過放電防止用ＦＥＴ１１３のドレー
ン電極−ソース電極間に発生する電圧値を検出すること
により放電電流を検出し、過放電防止用ＦＥＴ１１３の
ドレーン電極−ソース電極間電圧が所定値以上になった
時に、過放電防止用ＦＥＴ１１３のゲート電極を"Ｌ"レ
ベルにしてオフさせ、放電経路を遮断することにより実
現される。なお、過充電防止用ＦＥＴ１１１および過放
電防止用ＦＥＴ１１３は電力用のＦＥＴを使用するのが
望ましい。
放電し続ける過放電を検出した時には、過放電防止用Ｆ
ＥＴ１１３のゲート電極に供給する制御信号の電位を制
御することにより、過放電防止用ＦＥＴ１１３をオフさ
せて過放電を防止する。この過放電防止の保護機能は、
例えば、放電時に、過放電防止用ＦＥＴ１１３のドレー
ン電極−ソース電極間に発生する電圧値を検出すること
により放電電流を検出し、過放電防止用ＦＥＴ１１３の
ドレーン電極−ソース電極間電圧が所定値以上になった
時に、過放電防止用ＦＥＴ１１３のゲート電極を"Ｌ"レ
ベルにしてオフさせ、放電経路を遮断することにより実
現される。なお、過充電防止用ＦＥＴ１１１および過放
電防止用ＦＥＴ１１３は電力用のＦＥＴを使用するのが
望ましい。
【００１８】次に、電流検出抵抗１０３は、電池セル１
０１の充電経路に直列に接続されて充電電流（ｉ）を検
出する手段であり、所定の抵抗値Ｒ５を持って当該電流
検出抵抗１０３による電圧降下分（Ｒ５・ｉ）を制御手
段に供給する。また、抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびＯＰアンプ
１０５で構成される制御手段は、電流検出抵抗１０３の
検出結果に応じた電位を持つ制御信号を生成して電流制
限用ＦＥＴ１０７に供給する。
０１の充電経路に直列に接続されて充電電流（ｉ）を検
出する手段であり、所定の抵抗値Ｒ５を持って当該電流
検出抵抗１０３による電圧降下分（Ｒ５・ｉ）を制御手
段に供給する。また、抵抗Ｒ１〜Ｒ４およびＯＰアンプ
１０５で構成される制御手段は、電流検出抵抗１０３の
検出結果に応じた電位を持つ制御信号を生成して電流制
限用ＦＥＴ１０７に供給する。
【００１９】電流検出抵抗１０３および制御手段の接続
関係（回路構成）は次の通りである。抵抗Ｒ１の一端を
正極端子１２１側に、抵抗Ｒ２の他端を負極端子１２３
側（電流検出抵抗１０３の一端）に、抵抗Ｒ１の他端を
抵抗Ｒ２の一端にそれぞれ接続して、抵抗Ｒ１および抵
抗Ｒ２の接続点をＯＰアンプ１０５の＋入力端子に接続
して、正極端子１２１および負極端子１２３間に供給さ
れる充電電圧を抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２で分圧した電圧
がＯＰアンプ１０５の＋入力端子に印加される。また、
抵抗Ｒ３はその一端がＯＰアンプ１０５の出力端子に、
他端がＯＰアンプ１０５の−入力端子にそれぞれ接続さ
れ、抵抗Ｒ４はその一端がＯＰアンプ１０５の−入力端
子に、他端が電流検出抵抗１０３の他端にそれぞれ接続
されている。さらに、ＯＰアンプ１０５の出力端子は電
流制限用ＦＥＴ１０７のゲート電極に接続されている。
関係（回路構成）は次の通りである。抵抗Ｒ１の一端を
正極端子１２１側に、抵抗Ｒ２の他端を負極端子１２３
側（電流検出抵抗１０３の一端）に、抵抗Ｒ１の他端を
抵抗Ｒ２の一端にそれぞれ接続して、抵抗Ｒ１および抵
抗Ｒ２の接続点をＯＰアンプ１０５の＋入力端子に接続
して、正極端子１２１および負極端子１２３間に供給さ
れる充電電圧を抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２で分圧した電圧
がＯＰアンプ１０５の＋入力端子に印加される。また、
抵抗Ｒ３はその一端がＯＰアンプ１０５の出力端子に、
他端がＯＰアンプ１０５の−入力端子にそれぞれ接続さ
れ、抵抗Ｒ４はその一端がＯＰアンプ１０５の−入力端
子に、他端が電流検出抵抗１０３の他端にそれぞれ接続
されている。さらに、ＯＰアンプ１０５の出力端子は電
流制限用ＦＥＴ１０７のゲート電極に接続されている。
【００２０】このような制御手段の回路構成において、
正極端子１２１および負極端子１２３間に供給される外
部充電器からの充電電圧をＶchとし、抵抗Ｒ１およびＲ
２の抵抗比（Ｒ１／Ｒ２）と、抵抗Ｒ３およびＲ４の抵
抗比（Ｒ３／Ｒ４）とを同じ比率に設定したとすれば、
ＯＰアンプ１０５の出力電圧Ｖocは次式で与えられる。 Ｖoc＝Ｒ１／Ｒ２×（Ｖch−Ｒ５・ｉ） …（１） すなわち、制御手段は、充電電圧Ｖchから電流検出抵抗
１０３の両端に現れる差動電圧（Ｒ５・ｉ）分だけ差し
引いた電圧を抵抗比（Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４）倍に増
幅して、制御信号の信号電位を得るものである。なお、
電流検出抵抗１０３の抵抗値Ｒ５は、充電を停止すべき
過電流に応じて設定されるが、その過電流を少なくとも
ＰＴＣ素子等の他の保護手段が機能する電流より低い値
に想定して、抵抗値Ｒ５を設定するのが望ましい。
正極端子１２１および負極端子１２３間に供給される外
部充電器からの充電電圧をＶchとし、抵抗Ｒ１およびＲ
２の抵抗比（Ｒ１／Ｒ２）と、抵抗Ｒ３およびＲ４の抵
抗比（Ｒ３／Ｒ４）とを同じ比率に設定したとすれば、
ＯＰアンプ１０５の出力電圧Ｖocは次式で与えられる。 Ｖoc＝Ｒ１／Ｒ２×（Ｖch−Ｒ５・ｉ） …（１） すなわち、制御手段は、充電電圧Ｖchから電流検出抵抗
１０３の両端に現れる差動電圧（Ｒ５・ｉ）分だけ差し
引いた電圧を抵抗比（Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４）倍に増
幅して、制御信号の信号電位を得るものである。なお、
電流検出抵抗１０３の抵抗値Ｒ５は、充電を停止すべき
過電流に応じて設定されるが、その過電流を少なくとも
ＰＴＣ素子等の他の保護手段が機能する電流より低い値
に想定して、抵抗値Ｒ５を設定するのが望ましい。
【００２１】次に、本実施形態では、電流制限用ＦＥＴ
１０７として電力用のｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用し
ており、電流制限用ＦＥＴ１０７は、電池セル１０１の
負極から電流検出抵抗１０３の他端に至る充電経路の任
意の箇所に挿入されて、ゲート電極に印加される制御信
号の電位に応じたスイッチング動作を行って、電池パッ
ク装置１００の充電経路を開閉する。
１０７として電力用のｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用し
ており、電流制限用ＦＥＴ１０７は、電池セル１０１の
負極から電流検出抵抗１０３の他端に至る充電経路の任
意の箇所に挿入されて、ゲート電極に印加される制御信
号の電位に応じたスイッチング動作を行って、電池パッ
ク装置１００の充電経路を開閉する。
【００２２】すなわち、通常状態の充電では、定格の最
大電流の範囲内の充電電流で充電が行われ、電流制限用
ＦＥＴ１０７のゲート電極には"Ｈ"レベル電位が供給さ
れ続けるので、電流制限用ＦＥＴ１０７はオン動作とな
って充電経路を導通状態に維持する。一方、定格の最大
電流を超える電流が充電経路に流れる場合には、電流検
出抵抗１０３の両端に現れる差動電圧（Ｒ５・ｉ）が大
きな値を持つようになって、ＯＰアンプ１０５の出力電
圧Ｖocが低下し、電流制限用ＦＥＴ１０７のゲート電極
には"Ｌ"レベル電位が供給されることとなり、電流制限
用ＦＥＴ１０７はオフ動作となって充電経路を遮断して
充電を停止する。
大電流の範囲内の充電電流で充電が行われ、電流制限用
ＦＥＴ１０７のゲート電極には"Ｈ"レベル電位が供給さ
れ続けるので、電流制限用ＦＥＴ１０７はオン動作とな
って充電経路を導通状態に維持する。一方、定格の最大
電流を超える電流が充電経路に流れる場合には、電流検
出抵抗１０３の両端に現れる差動電圧（Ｒ５・ｉ）が大
きな値を持つようになって、ＯＰアンプ１０５の出力電
圧Ｖocが低下し、電流制限用ＦＥＴ１０７のゲート電極
には"Ｌ"レベル電位が供給されることとなり、電流制限
用ＦＥＴ１０７はオフ動作となって充電経路を遮断して
充電を停止する。
【００２３】次に、電池パック装置１００の電池セル１
０１に対して充電を行うときの動作を以下に説明する。
まず、当該電池パック装置１００が使用される電子機器
に、付属の専用外部充電器、或いはメーカ指定の外部充
電器を使用して充電する場合は、通常、充電経路には定
格の（最大電流の範囲内の）充電電流が流れるので、電
池パック装置１００の正極端子１２１および負極端子１
２３に接続される専用外部充電器から供給される電流、
電圧によって、電池セル１０１の充電が滞りなく行われ
る。すなわち、充電経路には、定格の最大電流の範囲内
の充電電流が流れるので、電流制限用ＦＥＴ１０７のゲ
ート電極には"Ｈ"レベル電位が供給され続け、電流制限
用ＦＥＴ１０７はオン動作となって充電経路を導通状態
に維持する。なお、外部充電器の故障等による過充電に
ついては、上述のように保護回路１１５によってこれを
検出し、過充電防止用ＦＥＴ１１１をオフさせて過充電
を防止する保護機能が働く。
０１に対して充電を行うときの動作を以下に説明する。
まず、当該電池パック装置１００が使用される電子機器
に、付属の専用外部充電器、或いはメーカ指定の外部充
電器を使用して充電する場合は、通常、充電経路には定
格の（最大電流の範囲内の）充電電流が流れるので、電
池パック装置１００の正極端子１２１および負極端子１
２３に接続される専用外部充電器から供給される電流、
電圧によって、電池セル１０１の充電が滞りなく行われ
る。すなわち、充電経路には、定格の最大電流の範囲内
の充電電流が流れるので、電流制限用ＦＥＴ１０７のゲ
ート電極には"Ｈ"レベル電位が供給され続け、電流制限
用ＦＥＴ１０７はオン動作となって充電経路を導通状態
に維持する。なお、外部充電器の故障等による過充電に
ついては、上述のように保護回路１１５によってこれを
検出し、過充電防止用ＦＥＴ１１１をオフさせて過充電
を防止する保護機能が働く。
【００２４】次に、当該電池パック装置１００が使用さ
れる電子機器に、付属の専用外部充電器と出力容量等の
仕様が異なる外部充電器（電池セルの仕様に合致しない
外部充電器）や、メーカが指定していないような予定外
の外部充電器を使用して充電を行う場合には、充電経路
には定格最大電流の範囲を超えた充電電流、すなわち過
電流が流れるおそれがある。このような過電流が充電経
路を流れた場合には、電流検出抵抗１０３の両端に現れ
る差動電圧（Ｒ５・ｉ）が大きな値を持つようになるの
で、ＯＰアンプ１０５の出力電圧Ｖocが低下し、電流制
限用ＦＥＴ１０７のゲート電極には"Ｌ"レベル電位が供
給されることとなり、その結果、電流制限用ＦＥＴ１０
７はオフ動作に遷移して充電経路を遮断するので、充電
が停止することとなる。
れる電子機器に、付属の専用外部充電器と出力容量等の
仕様が異なる外部充電器（電池セルの仕様に合致しない
外部充電器）や、メーカが指定していないような予定外
の外部充電器を使用して充電を行う場合には、充電経路
には定格最大電流の範囲を超えた充電電流、すなわち過
電流が流れるおそれがある。このような過電流が充電経
路を流れた場合には、電流検出抵抗１０３の両端に現れ
る差動電圧（Ｒ５・ｉ）が大きな値を持つようになるの
で、ＯＰアンプ１０５の出力電圧Ｖocが低下し、電流制
限用ＦＥＴ１０７のゲート電極には"Ｌ"レベル電位が供
給されることとなり、その結果、電流制限用ＦＥＴ１０
７はオフ動作に遷移して充電経路を遮断するので、充電
が停止することとなる。
【００２５】以上のように、本実施形態の電池パック装
置１００によれば、電池パック装置１００内に電流検出
抵抗１０３、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、ＯＰアンプ１０５および
電流制限用ＦＥＴ１０７を設けたため、充電時に、電池
セル１０１に所定電流以上の過電流が供給される場合に
は、電流検出抵抗１０３の電圧降下分に応じてＯＰアン
プ１０５の出力電位が低下して、電流制限用ＦＥＴ１０
７がオフ動作となって充電経路を遮断して充電を停止す
るので、電池セル１０１は過電流から保護されることと
なる。
置１００によれば、電池パック装置１００内に電流検出
抵抗１０３、抵抗Ｒ１〜Ｒ４、ＯＰアンプ１０５および
電流制限用ＦＥＴ１０７を設けたため、充電時に、電池
セル１０１に所定電流以上の過電流が供給される場合に
は、電流検出抵抗１０３の電圧降下分に応じてＯＰアン
プ１０５の出力電位が低下して、電流制限用ＦＥＴ１０
７がオフ動作となって充電経路を遮断して充電を停止す
るので、電池セル１０１は過電流から保護されることと
なる。
【００２６】すなわち、専用外部充電器とは出力容量等
の仕様が異なる外部充電器を用いて充電を行う場合で
も、電池パック装置１００内で電流制限制御を行うこと
が可能となる。例えばＰＴＣ素子等が作動する以前に充
電を停止するように電流検出抵抗１０３の抵抗値Ｒ５を
設定すれば、該ＰＴＣ素子が作動して電池が使用不能状
態になる以前に充電を停止して電池セル１０１を保護す
ることができ、結果として、電池寿命が短くなる、或い
は電池が使用不能となってしまうような事態に至る要因
を排除することができ、電池パック装置１００の取扱い
上の安全性をより向上させることができる。
の仕様が異なる外部充電器を用いて充電を行う場合で
も、電池パック装置１００内で電流制限制御を行うこと
が可能となる。例えばＰＴＣ素子等が作動する以前に充
電を停止するように電流検出抵抗１０３の抵抗値Ｒ５を
設定すれば、該ＰＴＣ素子が作動して電池が使用不能状
態になる以前に充電を停止して電池セル１０１を保護す
ることができ、結果として、電池寿命が短くなる、或い
は電池が使用不能となってしまうような事態に至る要因
を排除することができ、電池パック装置１００の取扱い
上の安全性をより向上させることができる。
【００２７】また、本実施形態では、電流制限用ＦＥＴ
１０７としてｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用しており、
オン抵抗の比較的大きな素子であることから、オン抵抗
の値によってはある程度の大きさの充電電流までは電流
制限することが可能である。なお、本実施形態で使用し
た電流制限用ＦＥＴ１０７の代わりに、バイポーラトラ
ンジスタ等の他の半導体スイッチング素子を用いても良
い。ただし、本実施形態の電流制限用ＦＥＴ１０７と同
様に電力用のものを使用するのが望ましい。
１０７としてｎチャネルＭＯＳＦＥＴを使用しており、
オン抵抗の比較的大きな素子であることから、オン抵抗
の値によってはある程度の大きさの充電電流までは電流
制限することが可能である。なお、本実施形態で使用し
た電流制限用ＦＥＴ１０７の代わりに、バイポーラトラ
ンジスタ等の他の半導体スイッチング素子を用いても良
い。ただし、本実施形態の電流制限用ＦＥＴ１０７と同
様に電力用のものを使用するのが望ましい。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電池パッ
ク装置によれば、電流検出手段により電池セルを充電す
る時の充電電流を検出し、制御手段により電流検出手段
の検出結果に応じた電位を持つ制御信号を生成し、スイ
ッチング手段により該制御信号の電位に基づき充電電流
の流れる経路を開閉することとし、特に、スイッチング
手段をトランジスタのスイッチング動作で実現する場合
には、電流検出手段によって所定電流以上の充電電流が
検出された時に、制御手段によってスイッチング手段を
開制御して当該電池パック装置における充電を停止する
ので、電池セルを過電流から保護することができ、専用
外部充電器とは出力容量等の仕様が異なる外部充電器を
用いて充電を行う場合でも、電池パック装置内での電流
制限制御を可能とし、電池寿命が短くなる、或いは電池
が使用不能となってしまうような事態に至る要因を排除
して、装置の取扱い上の安全性をより向上させた電池パ
ック装置を提供することができる。
ク装置によれば、電流検出手段により電池セルを充電す
る時の充電電流を検出し、制御手段により電流検出手段
の検出結果に応じた電位を持つ制御信号を生成し、スイ
ッチング手段により該制御信号の電位に基づき充電電流
の流れる経路を開閉することとし、特に、スイッチング
手段をトランジスタのスイッチング動作で実現する場合
には、電流検出手段によって所定電流以上の充電電流が
検出された時に、制御手段によってスイッチング手段を
開制御して当該電池パック装置における充電を停止する
ので、電池セルを過電流から保護することができ、専用
外部充電器とは出力容量等の仕様が異なる外部充電器を
用いて充電を行う場合でも、電池パック装置内での電流
制限制御を可能とし、電池寿命が短くなる、或いは電池
が使用不能となってしまうような事態に至る要因を排除
して、装置の取扱い上の安全性をより向上させた電池パ
ック装置を提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る電池パック装置を示
す回路構成図である。
す回路構成図である。
【図２】従来の電池パック装置を示す回路構成図であ
る。
る。
１０１ 電池セル １０３（Ｒ５） 電流検出抵抗 Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗 １０５ ＯＰアンプ １０７ 電流制限用ＦＥＴ １１１ 過電圧充電防止用ＦＥＴ １１３ 過放電防止用ＦＥＴ １１５ 保護回路 １２１ 正極端子 １２３ 負極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA01 CA11 CC02 DA13 EA06 FA04 GA01 5H030 AA08 AA10 AS06 AS11 AS14 BB01 DD01 FF42
Claims (2)
- 【請求項１】 電池セルと、 前記電池セルを充電するときの充電電流を検出する電流
検出手段と、 前記電流検出手段の検出結果に応じた電位を持つ制御信
号を生成する制御手段と、 前記制御信号に基づき前記充電電流の経路を開閉するス
イッチング手段と、を有することを特徴とする電池パッ
ク装置。 - 【請求項２】 前記スイッチング手段はトランジスタの
スイッチング動作で実現され、前記制御手段は、前記電
流検出手段によって所定電流以上の充電電流が検出され
た時に、前記スイッチング手段を開制御して当該電池パ
ック装置における充電を停止することを特徴とする請求
項１に記載の電池パック装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10240534A JP2000067929A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 電池パック装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10240534A JP2000067929A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 電池パック装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000067929A true JP2000067929A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=17060973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10240534A Pending JP2000067929A (ja) | 1998-08-26 | 1998-08-26 | 電池パック装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000067929A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006345660A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Sony Corp | 電源装置 |
| KR101102731B1 (ko) | 2009-02-10 | 2012-01-05 | 크로마 에이티이 인코포레이티드 | 배터리의 충방전 장치 및 방법 |
| CN110611356A (zh) * | 2019-10-30 | 2019-12-24 | 山东超越数控电子股份有限公司 | 一种笔记本锂电池充电保护方法 |
| US11101667B2 (en) | 2016-08-09 | 2021-08-24 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage apparatus and charge control method for the same |
-
1998
- 1998-08-26 JP JP10240534A patent/JP2000067929A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006345660A (ja) * | 2005-06-09 | 2006-12-21 | Sony Corp | 電源装置 |
| KR101102731B1 (ko) | 2009-02-10 | 2012-01-05 | 크로마 에이티이 인코포레이티드 | 배터리의 충방전 장치 및 방법 |
| US11101667B2 (en) | 2016-08-09 | 2021-08-24 | Gs Yuasa International Ltd. | Energy storage apparatus and charge control method for the same |
| CN110611356A (zh) * | 2019-10-30 | 2019-12-24 | 山东超越数控电子股份有限公司 | 一种笔记本锂电池充电保护方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050826 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060324 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080221 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080416 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080813 |