JP2000236631A - 電池充電制御回路 - Google Patents
電池充電制御回路Info
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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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 直列接続された複数個のリチウムイオン電池
の充電回路を簡単な構成で実現する。 【解決手段】 直列接続された複数のリチウムイオン電
池１．１〜１．３の各端子電圧を夫々検出してこの検出
電圧に応じて当該電池の充電電流をバイパス手段により
バイバスして制御する構成とする。そのために、充電制
御回路３．１〜３．Ｎを設ける。これ等充電制御回路に
より、対応するリチウムイオン電池の各上限電圧を夫々
制限して電池へのストレスを回避し、全体としての最大
充電量を向上させる。この場合、抵抗４，５により個々
の電池の端子電圧を検出し、この検出電圧にてＮＰＮト
ランジスタ６をオン制御し、このコレクタ出力によりＭ
ＯＳトランジスタ８のインピーダンスを制御して、電池
の充電電流のバイパスをなす。
の充電回路を簡単な構成で実現する。 【解決手段】 直列接続された複数のリチウムイオン電
池１．１〜１．３の各端子電圧を夫々検出してこの検出
電圧に応じて当該電池の充電電流をバイパス手段により
バイバスして制御する構成とする。そのために、充電制
御回路３．１〜３．Ｎを設ける。これ等充電制御回路に
より、対応するリチウムイオン電池の各上限電圧を夫々
制限して電池へのストレスを回避し、全体としての最大
充電量を向上させる。この場合、抵抗４，５により個々
の電池の端子電圧を検出し、この検出電圧にてＮＰＮト
ランジスタ６をオン制御し、このコレクタ出力によりＭ
ＯＳトランジスタ８のインピーダンスを制御して、電池
の充電電流のバイパスをなす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電池充電制御回路に
関し、特に複数の二次電池を直列接続して充電制御する
電池充電制御回路に関するものである。
関し、特に複数の二次電池を直列接続して充電制御する
電池充電制御回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオン電池は、充電が可能な二
次電池であり、その容量に対して重量が小さい（重量効
率が高い）ことと、電池１個の端子間電圧が約４Ｖで他
の種類の電池（約１．５Ｖ）よりも高いため限られた用
途であれば直列に接続することなく電子回路を動作する
ことができることなどにより、小型軽量化を必要とする
機器の電源として使用されている。ただし、充電には注
意が必要で、満充電状態をすぎてさらに充電し過充電状
態になると爆発する場合があるという欠点がある。
次電池であり、その容量に対して重量が小さい（重量効
率が高い）ことと、電池１個の端子間電圧が約４Ｖで他
の種類の電池（約１．５Ｖ）よりも高いため限られた用
途であれば直列に接続することなく電子回路を動作する
ことができることなどにより、小型軽量化を必要とする
機器の電源として使用されている。ただし、充電には注
意が必要で、満充電状態をすぎてさらに充電し過充電状
態になると爆発する場合があるという欠点がある。
【０００３】一般に電池は、同一仕様の製品であって
も、ある放電量における端子電圧，放電／充電可能最大
容量などの特性にばらつきがある。直列に接続された電
池を充電する場合、この特性のばらつきにより容量の大
きい電池が満充電状態に達する前に容量の小さい電池が
過充電状態に達してしまうおそれがある。他の種類の電
池であれば多少の過充電は問題ないので、さらに充電を
続けて容量の大きい電池も満充電状態にすることがで
き、直列に接続された電池すべてを満充電状態まで充電
することができる。
も、ある放電量における端子電圧，放電／充電可能最大
容量などの特性にばらつきがある。直列に接続された電
池を充電する場合、この特性のばらつきにより容量の大
きい電池が満充電状態に達する前に容量の小さい電池が
過充電状態に達してしまうおそれがある。他の種類の電
池であれば多少の過充電は問題ないので、さらに充電を
続けて容量の大きい電池も満充電状態にすることがで
き、直列に接続された電池すべてを満充電状態まで充電
することができる。
【０００４】一方リチウムイオン電池の場合は、過充電
状態は危険な状態となるため、最も容量の小さい電池が
満充電状態に達したところで充電を終了しなければなら
ず、結果として容量の大きい電池は満充電状態にするこ
とができず、また直列の電池全体としての充電容量が容
量の小さい電池によって制限されてしまう。
状態は危険な状態となるため、最も容量の小さい電池が
満充電状態に達したところで充電を終了しなければなら
ず、結果として容量の大きい電池は満充電状態にするこ
とができず、また直列の電池全体としての充電容量が容
量の小さい電池によって制限されてしまう。
【０００５】リチウムイオン電池の重量効率が高いこと
は、電源電圧として約４Ｖ以上を必要とする電子回路を
もつ機器にとっても小型軽量化を実現するために魅力的
なことであるが、前述の過充電の問題があるためリチウ
ムイオン電池の直列接続は一般的ではない。
は、電源電圧として約４Ｖ以上を必要とする電子回路を
もつ機器にとっても小型軽量化を実現するために魅力的
なことであるが、前述の過充電の問題があるためリチウ
ムイオン電池の直列接続は一般的ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ここで、特開平６−２
３３４６９号公報を参照すると、直列接続された各電池
を別々の充電回路にて個別に充電する方式が開示されて
おり、直列接続された電池の数が多い場合には、充電回
路の数もそれに伴って増大するという欠点がある。
３３４６９号公報を参照すると、直列接続された各電池
を別々の充電回路にて個別に充電する方式が開示されて
おり、直列接続された電池の数が多い場合には、充電回
路の数もそれに伴って増大するという欠点がある。
【０００７】また、特開平７−２５５１３４号には直列
リチウムイオン電池の充電回路の充電方式が開示されて
おり、充電開始前に残存容量の多い電池を放電させ、充
電開始前の各電池の残存容量を揃える方式が示されてい
る。この方式では、電池の残存容量を検出して放電制御
する回路が充電回路の他に必要となり、やはり電池の直
列接続個数が多い場合には、構成が複雑になるという欠
点がある。
リチウムイオン電池の充電回路の充電方式が開示されて
おり、充電開始前に残存容量の多い電池を放電させ、充
電開始前の各電池の残存容量を揃える方式が示されてい
る。この方式では、電池の残存容量を検出して放電制御
する回路が充電回路の他に必要となり、やはり電池の直
列接続個数が多い場合には、構成が複雑になるという欠
点がある。
【０００８】本発明の目的は、極めて簡単な構成によ
り、直列電池の過充電を回避して全ての電池を安全に満
充電状態まで充電可能とした電池充電回路を提供するこ
とである。
り、直列電池の過充電を回避して全ての電池を安全に満
充電状態まで充電可能とした電池充電回路を提供するこ
とである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
二次電池を直列接続して充電制御する電池充電制御回路
であって、これ等複数の電池に夫々対応して設けられ対
応電池の充電電圧が所定電圧に達した時に当該電池への
充電電流をバイパスする充電電流バイパス手段を含むこ
とを特徴とする電池充電制御回路が得られる。
二次電池を直列接続して充電制御する電池充電制御回路
であって、これ等複数の電池に夫々対応して設けられ対
応電池の充電電圧が所定電圧に達した時に当該電池への
充電電流をバイパスする充電電流バイパス手段を含むこ
とを特徴とする電池充電制御回路が得られる。
【００１０】そして、前記二次電池はリチウムイオン電
池であることを特徴とする。また、前記充電電流バイパ
ス手段は、前記充電電圧が所定電圧に達したことを検出
する電圧検出手段と、この検出出力に応じて前記電池に
並列に設けられたインピーダンス素子のインピーダンス
を可変制御するインピーダンス制御手段とを有すること
を特徴とする。
池であることを特徴とする。また、前記充電電流バイパ
ス手段は、前記充電電圧が所定電圧に達したことを検出
する電圧検出手段と、この検出出力に応じて前記電池に
並列に設けられたインピーダンス素子のインピーダンス
を可変制御するインピーダンス制御手段とを有すること
を特徴とする。
【００１１】そして、前記インピーダンス素子は前記検
出出力に応じてインピーダンスが制御される可変インピ
ーダンス素子であることを特徴とし、また前記可変イン
ピーダンス素子はＭＯＳトランジスタであることを特徴
とする。さらに、前記電圧検出手段は前記充電電圧を分
圧する分圧回路を有し、前記インピーダンス制御手段は
この分圧回路の出力電圧を制御入力とするトランジスタ
を有し、このトランジスタの出力を前記ＭＯＳトランジ
スタのゲート電圧としたことを特徴とする。
出出力に応じてインピーダンスが制御される可変インピ
ーダンス素子であることを特徴とし、また前記可変イン
ピーダンス素子はＭＯＳトランジスタであることを特徴
とする。さらに、前記電圧検出手段は前記充電電圧を分
圧する分圧回路を有し、前記インピーダンス制御手段は
この分圧回路の出力電圧を制御入力とするトランジスタ
を有し、このトランジスタの出力を前記ＭＯＳトランジ
スタのゲート電圧としたことを特徴とする。
【００１２】本発明の作用を述べる。直列接続された複
数の二次電池、好ましくは、リチウムイオン電池の各端
子電圧を夫々検出してこの検出電圧に応じて当該電池の
充電電流をバイパス手段によりバイバスして制御する構
成として、個々のリチウムイオン電池の上限電圧を制限
して電池へのストレスを回避し、全体としての最大充電
量を向上させるようにする。この場合、個々の電池の端
子電圧を検出する検出回路とこの検出電圧に応じて充電
電流のバイパスをなす回路とを設けるのみの簡単な構成
となる。
数の二次電池、好ましくは、リチウムイオン電池の各端
子電圧を夫々検出してこの検出電圧に応じて当該電池の
充電電流をバイパス手段によりバイバスして制御する構
成として、個々のリチウムイオン電池の上限電圧を制限
して電池へのストレスを回避し、全体としての最大充電
量を向上させるようにする。この場合、個々の電池の端
子電圧を検出する検出回路とこの検出電圧に応じて充電
電流のバイパスをなす回路とを設けるのみの簡単な構成
となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ本発明の
実施例を説明する。図１は本発明の実施例の概略構成を
示すブロック図である。図において、複数のリチウムイ
オン電池１．１〜１．Ｎ（Ｎは２以上の整数）が直列接
続されており、これ等のＮ個の直列電池に対して１個の
充電電源が直接接続され設けられている。更に、各電池
の充電電流を制御する充電制御回路３．１〜３．Ｎが、
夫々電池１．１〜１．Ｎに対応して設けられている。
実施例を説明する。図１は本発明の実施例の概略構成を
示すブロック図である。図において、複数のリチウムイ
オン電池１．１〜１．Ｎ（Ｎは２以上の整数）が直列接
続されており、これ等のＮ個の直列電池に対して１個の
充電電源が直接接続され設けられている。更に、各電池
の充電電流を制御する充電制御回路３．１〜３．Ｎが、
夫々電池１．１〜１．Ｎに対応して設けられている。
【００１４】これ等各充電制御回路は対応電池の充電電
流を制御するものであり、そのために、図２を用いて詳
述するが、電池の端子電圧を検出して、この検出電圧に
応じて電池の充電電流をバイパス制御する機能を有する
ものである。
流を制御するものであり、そのために、図２を用いて詳
述するが、電池の端子電圧を検出して、この検出電圧に
応じて電池の充電電流をバイパス制御する機能を有する
ものである。
【００１５】図２は各充電制御回路の具体例を示した全
体回路図であり、図１と同等部分は同一符号により示し
ている。本例においては、簡単化のためにＮ＝３の場合
を示している。尚、充電制御回路３．１〜３．３（３．
Ｎ）の全ては同一構成であるので、図２においては、回
路３．１のみについて説明するものとする。また、リチ
ウムイオン電池１．１〜１．３（１．Ｎ）は、特性のば
らつきは存在するものの、同一仕様の電池であるものと
する。
体回路図であり、図１と同等部分は同一符号により示し
ている。本例においては、簡単化のためにＮ＝３の場合
を示している。尚、充電制御回路３．１〜３．３（３．
Ｎ）の全ては同一構成であるので、図２においては、回
路３．１のみについて説明するものとする。また、リチ
ウムイオン電池１．１〜１．３（１．Ｎ）は、特性のば
らつきは存在するものの、同一仕様の電池であるものと
する。
【００１６】図２において、電池１．１の端子電圧を検
出すべく、抵抗４及び５の分圧回路が設けられており、
この分圧出力がＮＰＮトランジスタ６のベース入力とな
っている。このトランジスタのコレクタ抵抗７によるコ
レクタ出力は、可変インピーダンス素子として動作す
る、４Ｖ駆動タイプのＰチャネルＭＯＳトランジスタ８
のゲート制御入力となっている。このＭＯＳトランジス
タ８は電池１．１に並列に接続されることにより、電池
１．１の充電電流１１をバイパスするものであり、この
トランジスタ８のインピ−ダンス状態により、そのバイ
パス電流（シャント電流）１２の値が制御される。
出すべく、抵抗４及び５の分圧回路が設けられており、
この分圧出力がＮＰＮトランジスタ６のベース入力とな
っている。このトランジスタのコレクタ抵抗７によるコ
レクタ出力は、可変インピーダンス素子として動作す
る、４Ｖ駆動タイプのＰチャネルＭＯＳトランジスタ８
のゲート制御入力となっている。このＭＯＳトランジス
タ８は電池１．１に並列に接続されることにより、電池
１．１の充電電流１１をバイパスするものであり、この
トランジスタ８のインピ−ダンス状態により、そのバイ
パス電流（シャント電流）１２の値が制御される。
【００１７】図３（Ａ）はリチウムイオン電池の電圧と
電流との変化を示したものであり、図３（Ｂ）はリチウ
ムイオン電池の電圧の時間変化を示したものである。い
ま、直列リチウムイオン電池を充電していくと、電池の
電圧は上昇していく。電圧が上昇して抵抗４，５により
定まる所定電圧に達すると、トランジスタ６がオンとな
り、その結果ＭＯＳトランジスタ８がオンする。よっ
て、電池充電電流１１はバイパスされてシャント（分
流）電流１２が流れる。よって充電電流を低減する様に
動作する。これにより。リチウムイオン電池の上限電圧
は図３（Ａ）に示す上限電圧以下に制限されることにな
る。
電流との変化を示したものであり、図３（Ｂ）はリチウ
ムイオン電池の電圧の時間変化を示したものである。い
ま、直列リチウムイオン電池を充電していくと、電池の
電圧は上昇していく。電圧が上昇して抵抗４，５により
定まる所定電圧に達すると、トランジスタ６がオンとな
り、その結果ＭＯＳトランジスタ８がオンする。よっ
て、電池充電電流１１はバイパスされてシャント（分
流）電流１２が流れる。よって充電電流を低減する様に
動作する。これにより。リチウムイオン電池の上限電圧
は図３（Ａ）に示す上限電圧以下に制限されることにな
る。
【００１８】この場合のシャント電流１２はＭＯＳトラ
ンジスタ８のオン時のインピーダンスにより定まるもの
であり、電池電圧が上昇するにつれて、インピーダンス
が小となり、よってシャント電流１２は大きくなり、電
池電圧が上限電圧に達すると、充電電流は零となり、シ
ャント電流１２は一定となる。結果として、充電末期の
電池の電圧上昇は抑制されることになるのである。
ンジスタ８のオン時のインピーダンスにより定まるもの
であり、電池電圧が上昇するにつれて、インピーダンス
が小となり、よってシャント電流１２は大きくなり、電
池電圧が上限電圧に達すると、充電電流は零となり、シ
ャント電流１２は一定となる。結果として、充電末期の
電池の電圧上昇は抑制されることになるのである。
【００１９】以上の動作により、リチウムイオン電池の
特性のばらつきによって早く電圧が上昇した場合には、
その充電電流はシャントされ、逆に電圧上昇が遅い場合
には、充電電流はシャントされずに維持されて、結果的
に直列リチウムイオン電池全体としては、個々の電池に
ストレスが与えられることなく最大の充電量が確保可能
となる。
特性のばらつきによって早く電圧が上昇した場合には、
その充電電流はシャントされ、逆に電圧上昇が遅い場合
には、充電電流はシャントされずに維持されて、結果的
に直列リチウムイオン電池全体としては、個々の電池に
ストレスが与えられることなく最大の充電量が確保可能
となる。
【００２０】尚、上記実施例として示した図２の回路構
成は、単に一例を示したものであって、種々の変形が可
能であることは明らかである。
成は、単に一例を示したものであって、種々の変形が可
能であることは明らかである。
【００２１】
【発明の効果】以上のべた如く、本発明によれば、極め
て簡単な回路により充電回路が構成できるので、直列電
池数に制約がなくなり、任意の直列数の二次電池に適用
できるという効果がある。
て簡単な回路により充電回路が構成できるので、直列電
池数に制約がなくなり、任意の直列数の二次電池に適用
できるという効果がある。
【図１】本発明の実施例の概略ブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の詳細を示す図である。
【図３】（Ａ）はリチウムイオン電池の電圧と電流との
変化を示す図であり、（Ｂ）はリチウムイオン電池の充
電時間と電圧との関係を示す図である。
変化を示す図であり、（Ｂ）はリチウムイオン電池の充
電時間と電圧との関係を示す図である。
１．１〜１．Ｎ リチウムイオン電池 １．１〜１．２ 充電電源 ３．１〜３．Ｎ 充電制御回路 ４，５，７ 抵抗 ６ ＮＰＮトランジスタ ７ ＰチャネルＭＯＳトランジスタ
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の二次電池を直列接続して充電制御
する電池充電制御回路であって、これ等複数の電池に夫
々対応して設けられ対応電池の充電電圧が所定電圧に達
した時に当該電池への充電電流をバイパスする充電電流
バイパス手段を含むことを特徴とする電池充電制御回
路。 - 【請求項２】 前記二次電池はリチウムイオン電池であ
ることを特徴とする請求項１記載の電池充電制御回路。 - 【請求項３】 前記充電電流バイパス手段は、前記充電
電圧が所定電圧に達したことを検出する電圧検出手段
と、この検出出力に応じて前記電池に並列に設けられた
インピーダンス素子のインピーダンスを可変制御するイ
ンピーダンス制御手段とを有することを特徴とする請求
項１または２記載の電池充電制御回路。 - 【請求項４】 前記インピーダンス素子は前記検出出力
に応じてインピーダンスが制御される可変インピーダン
ス素子であることを特徴とする請求項３記載の電池充電
制御回路。 - 【請求項５】 前記可変インピーダンス素子はＭＯＳト
ランジスタであることを特徴とする請求項４記載の電池
充電制御回路。 - 【請求項６】 前記電圧検出手段は前記充電電圧を分圧
する分圧回路を有し、前記インピーダンス制御手段はこ
の分圧回路の出力電圧を制御入力とするトランジスタを
有し、このトランジスタの出力を前記ＭＯＳトランジス
タのゲート電圧としたことを特徴とする請求項５記載の
電池充電制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037984A JP2000236631A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 電池充電制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037984A JP2000236631A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 電池充電制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000236631A true JP2000236631A (ja) | 2000-08-29 |
Family
ID=12512846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11037984A Pending JP2000236631A (ja) | 1999-02-17 | 1999-02-17 | 電池充電制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000236631A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6373224B1 (en) | 1999-06-04 | 2002-04-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Battery accumulating apparatus |
| JP2009117262A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
| JP2013070600A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-04-18 | Gs Yuasa Corp | 状態管理装置、蓄電素子の均等化方法 |
| JP2014166060A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 蓄電装置 |
-
1999
- 1999-02-17 JP JP11037984A patent/JP2000236631A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6373224B1 (en) | 1999-06-04 | 2002-04-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Battery accumulating apparatus |
| JP2009117262A (ja) * | 2007-11-08 | 2009-05-28 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
| JP2013070600A (ja) * | 2011-09-09 | 2013-04-18 | Gs Yuasa Corp | 状態管理装置、蓄電素子の均等化方法 |
| JP2014166060A (ja) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 蓄電装置 |
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