JP2002093466A

JP2002093466A - 充電制御回路

Info

Publication number: JP2002093466A
Application number: JP2000273722A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Yamakita; 滋之山北; Hirotsugu Matsuura; 洋嗣松浦; Jun Sato; 佐藤　　淳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】電池パックに内蔵されていた電池保護回路の
過放電保護、過電流保護、過充電保護の機能を充電制御
回路に取り込み、電池パックの小型化、製品全体の小型
化、コストの削減、回路設計時間の短縮を図る。【解決手段】電池パックに内蔵されていた電池保護回
路の機能を充電制御回路１に取り込む。過放電保護は過
放電保護回路14及び放電を許可するＦＥＴ７を、電池12
と機器本体３との間に設け、過放電検出時にＦＥＴ７を
ＯＦＦとする。過電流は、放電電流を電流検出回路10で
検出し、ＦＥＴ７をＯＦＦにして放電を禁止する。過充
電は、電圧検出回路11で過充電電圧を検出し、充電を許
可するＦＥＴ５をＯＦＦにして充電を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池パックへの充
電を制御する充電制御回路に関し、特に、電池パックや
電池パック搭載製品の小型化を可能にするものである。

【従来の技術】近年、ノートブック型パーソナルコンピ
ュータや、携帯電話、あるいは、電動工具等に見られる
ように、機器のポータブル化が進んでおり、これらのポ
ータブル製品では、電源として、充電可能な二次電池が
広く用いられている。二次電池は、過放電や過充電によ
り性能が劣化する。そのため、ポータブル製品には、電
池と、その過放電や過充電を防止する電池保護回路とを
組み合わせた電池パックが搭載され、また、充電時の充
電電流や充電電圧を検出して電池パックの充電を制御す
る充電制御回路が組み込まれている。図５は、従来の充
電制御回路１と、電池12及び電池保護回路13を備える電
池パック19とを示している。充電制御回路１は、大きく
分けて、ＦＥＴ５（ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ）のゲート電
圧を制御してＦＥＴ５を流れる充電電流を制御するゲー
ト制御回路２と、電池12の電圧を検出する電圧検出回路
11と、抵抗９の両端電位差を検出して充電電流を求める
電流検出回路10との３つのブロックを備えており、この
充電制御回路１は回路基板上に構成されている。また、
電池パック19は、電池12と電池保護回路13とを備えてお
り、電池保護回路13は、電池12の電圧が過放電レベルに
低下するとＦＥＴ７（ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ）をオフに
して放電を禁止する過放電保護回路14と、電池12から機
器本体３への放電電流がある値を超えるとＦＥＴ７をオ
フにして放電を禁止する過電流保護回路15と、電池12の
電圧が充電禁止電圧まで増加し過充電であることを検出
するとＦＥＴ17（ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ）をオフにして
充電を禁止する過充電保護回路16とを有している。この
ＦＥＴ７、17、それらＦＥＴの寄生ダイオード８、18、
過放電保護回路14、過電流保護回路15、及び過充電保護
回路16は、回路基板上に構成されている。この充電制御
回路１では、外部電源４から充電電流を供給して電池12
を充電する場合に、電圧検出回路11が、電池12の電圧を
測定し、電流検出回路10が、電池12の電圧を基準とし
て、抵抗９の両端電位差を測定する。従って、電圧検出
回路11及び電流検出回路10の測定結果により充電電流が
検出される。ゲート制御回路２は、ＦＥＴ５のゲート電
圧を制御し、ソフト的にＦＥＴ５を流れる充電電流を調
節する。こうして、充電制御回路１は、充電電流及び電
池電圧をモニタしながら充電を制御する。また、電池パ
ック19では、過充電保護回路16が、充電時の電池電圧を
検出し、電池電圧が充電禁止電圧にまで増加し、過充電
の状態に達したことを検出すると、ＦＥＴ17をＯＦＦに
して充電を禁止する。一方、放電時には、電池パック19
の電池12から機器本体３に放電電流が流れ、機器本体３
への電源供給が行われる。過放電保護回路14は、電池電
圧を検出し、過放電レベルにまで電池電圧が低下したこ
とを検出すると、ＦＥＴ７をＯＦＦにして放電を禁止す
る。また、過電流保護回路15は、電池12から機器本体３
への放電電流を検出し、この放電電流がある値を超える
と、過電流であると識別して、ＦＥＴ７をＯＦＦにして
放電を禁止する。なお、過放電検出時及び過電流検出時
は、ＦＥＴ17がＯＮであるので、ＦＥＴ７の寄生ダイオ
ード８を介して充電は可能である。また、過充電検出時
は、ＦＥＴ７がＯＮであり、ＦＥＴ17の寄生ダイオード
18を介して放電は可能である。

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の回路構
成では、電池を保護するために、電池パック内部に電池
保護回路13の回路基板が必要であった。そのため、製品
全体としては、充電制御回路１を有する回路基板と電池
パック内部にある電池保護用の回路基板との２つの基板
が必要であり、電池パック及び製品全体の大規模化や、
コストの増大を招来し、また、回路設計に多くの時間が
取られる一因となっていた。本発明は、こうした従来の
問題点を解決するものであり、電池パックの小型化や、
製品全体の小型化、コストの削減、回路設計時間の短縮
などを可能にする充電制御回路を提供することを目的と
している。

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、充
電制御回路に、外部電源からの充電電流を制御する充電
電流制御用ＦＥＴと、充電電流制御用ＦＥＴのゲート電
圧を制御するゲート制御回路と、電流検出用の抵抗と、
この抵抗を流れる電流を検出するために前記抵抗の両端
電位差を測定する電流検出回路と、この両端電位差の基
準となる電圧を測定する電圧検出回路と、電池保護用の
電池保護回路とを設け、電池保護回路に、少なくとも、
電池から機器本体への放電を制御する放電制御用ＦＥＴ
と、過放電を検出して放電制御用ＦＥＴのゲート電圧を
制御する過放電保護回路とを設けている。このように、
充電制御回路に、電池パック内部で有していた電池保護
回路を取り込むことで、回路基板を一つにまとめること
ができ、電池パックは純粋に電池のみで構成することが
できる。

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態１における充
電制御回路は、図１に示すように、純粋に電池12のみで
構成される電池パックと接続して、外部電源４から電池
12への充電を制御し、また、電池12から機器本体３への
放電を制御する。この充電制御回路１は、充電電流を制
御するゲート制御回路２と、ゲート制御回路２からゲー
ト電圧の制御を受けて充電電流を制限するＦＥＴ５（Ｐ
ｃｈＭＯＳＦＥＴ）と、ＦＥＴ５の寄生ダイオード６
と、電流検出用の抵抗９と、抵抗９を流れる充電電流ま
たは放電電流の大きさを求めるために抵抗９の両端電位
差を測定する電流検出回路10と、抵抗９の両端の電圧を
それぞれ検出する電圧検出回路11と、電池12の過放電を
停止する制御動作と過電流停止の制御動作とを行う過放
電保護回路14と、過放電保護回路14からゲート電圧の制
御を受けて放電電流をオンオフするＦＥＴ７（Ｎｃｈ
ＭＯＳＦＥＴ）と、ＦＥＴ７の寄生ダイオード８とを備
えている。この過放電保護回路14、ＦＥＴ７、及びダイ
オード８は電池保護回路13を構成している。また、機器
本体３は電流検出用抵抗９の電池側に配置している。次
に、この充電制御回路の動作について説明する。充電時
には、外部電源４から供給された充電電流が、ＦＥＴ
５、抵抗９、ＦＥＴ７またはダイオード８を通り、電池
パックの電池12に達する。このとき、電流検出回路10
は、２入力の一方の電圧を基準として、抵抗９の両端電
位差を測定し、また、電圧検出回路11は、その基準電圧
を測定する。そのため、電流検出回路10及び電圧検出回
路11の測定結果から充電電流が検出される。ゲート制御
回路２は、ＦＥＴ５のゲート電圧を制御し、ソフト的に
ＦＥＴ５を流れる充電電流を調節する。一方、放電時に
は、電池パックの電池12からの放電電流が、ＦＥＴ７、
抵抗９を通り、機器本体３に供給される。このとき、電
流検出回路10及び電圧検出回路11の測定結果に基づいて
放電電流が検出される。過放電保護回路14は、電池12の
電圧を検出し、過放電レベルにまで電池電圧が低下した
ことを検出すると、ＦＥＴ７をＯＦＦにして放電を禁止
する。過電流保護機能は、抵抗９、電流検出回路10、電
圧検出回路11による放電電流の検出に応じて過放電保護
回路14を起動することにより実現され、抵抗９、電流検
出回路10、電圧検出回路11によって検出された電池12か
ら機器本体３への放電電流値を読み取り、その値がある
値を超え、過放電電流であると識別できるときに、過放
電保護回路14よりＦＥＴ７のゲート電圧をソフト的に制
御して、電池12から機器本体３への放電を禁止する。な
お、過放電検出時及び過電流検出時は、ＦＥＴ７の寄生
ダイオード８を介して充電は可能である。また、過充電
保護機能は、電圧検出回路11の電圧検出に応じてゲート
制御回路２を起動することにより実現され、電圧検出回
路11より得られた電圧値が、充電禁止電圧まで増加し、
過充電であると識別できるときに、ゲート制御回路２よ
りＦＥＴ５のゲート電圧を制御して、充電を禁止する。
なお、過充電検出時は、ＦＥＴ７がＯＮであり放電は可
能である。このように、充電制御回路に電池保護機能を
取り込むことにより、回路基板を一つにまとめることが
でき、電池パックを純粋に電池のみで構成することが可
能になる。なお、この充電制御回路１の電池保護回路13
に、過電流保護機能や過充電保護機能を果たす回路を独
立して設け、それらの機能をそれぞれの回路に任せるよ
うにしても良い。図２は、充電制御回路１の電池保護回
路13に、過放電保護回路14と過電流保護回路15とを設け
た場合を実施の形態２として示している。過電流保護回
路15は、ＦＥＴ７のゲートに接続しており、電池12から
機器本体３への放電電流を検出し、放電電流がある値を
超え、過放電電流であると識別すると、ＦＥＴ７をＯＦ
Ｆにして放電を禁止する。また、この場合には、放電電
流を過電流保護回路15で検出できるため、機器本体３
は、電流検出用抵抗９の電池側に配置しても良い。ま
た、図３は、充電制御回路１の電池保護回路13に、過放
電保護回路14と過充電保護回路16とを設けた場合を実施
の形態３として示している。この電池保護回路13には、
さらに、過充電保護回路16によって制御されるＦＥＴ17
（ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ）と、ＦＥＴ17の寄生ダイオー
ド18とを設けている。過充電保護回路16は、ＦＥＴ17の
ゲートに接続しており、電池12の電圧を検出し、電池電
圧が充電禁止電圧まで増加して過充電であると識別した
ときに、ＦＥＴ17をＯＦＦにして充電を禁止する。この
場合、過充電検出時はＦＥＴ７がＯＮであり、ＦＥＴ17
の寄生ダイオード18を介して放電は可能である。また、
図４は、充電制御回路１の電池保護回路13に、過放電保
護回路14と過電流保護回路15と過充電保護回路16とを設
けた場合を実施の形態４として示している。この場合に
は、放電電流が過電流保護回路15で検出できるため、機
器本体３は電流検出用抵抗９の電池側に配置しても良
い。

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の充電制御回路では、電池に対する過放電保護、過電流
保護、過充電保護のそれぞれの機能が充電制御回路の内
部で構成される。そのため、電池パックは電池保護機能
を持つ回路基板が不要となり、純粋に電池のみで構成す
ることができる。その結果、電池を小型、軽量化するこ
とが可能になる。また、電池保護回路13を充電制御回路
に内蔵化することで、回路基板を一つにまとめることが
出来、製品の全体形状を小型化することができる。さら
に、回路基板を一つとすることで、コストの削減、回路
設計時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における充電制御回路の
ブロック回路図、

【図２】本発明の実施の形態２における充電制御回路の
ブロック回路図、

【図３】本発明の実施の形態３における充電制御回路の
ブロック回路図、

【図４】本発明の実施の形態４における充電制御回路の
ブロック回路図、

【図５】従来の充電制御回路及び電池パックの構成を示
すブロック回路図である。

【符号の説明】

１充電制御回路２ゲート制御回路３機器本体４外部電源５ＰｃｈＭＯＳＦＥＴ６、８、18 ダイオード７、17 ＮｃｈＭＯＳＦＥＴ９抵抗 10 電流検出回路 11 電圧検出回路 12 電池 13 電池保護回路 14 過放電保護回路 15 過電流保護回路 16 過充電保護回路 19 電池パック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤淳神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA04 CA14 CC02 DA13 GA01 5H030 AA09 AS11 BB01 BB02 BB21 BB27 FF00 FF42 FF43 FF44

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部電源からの充電電流を制御する充電
電流制御用ＦＥＴと、前記充電電流制御用ＦＥＴのゲー
ト電圧を制御するゲート制御回路と、電流検出用の抵抗
と、前記抵抗を流れる電流を検出するために前記抵抗の
両端電位差を測定する電流検出回路と、前記両端電位差
の基準となる電圧を測定する電圧検出回路と、電池保護
用の電池保護回路とを有し、前記電池保護回路が、少な
くとも、電池から機器本体への放電を制御する放電制御
用ＦＥＴと、過放電を検出して前記放電制御用ＦＥＴの
ゲート電圧を制御する過放電保護回路とを備えることを
特徴とする充電制御回路。
【請求項２】前記電圧検出回路で検出された充電時の
電圧が過充電レベルに達したとき、前記ゲート制御回路
が、前記充電電流制御用ＦＥＴのゲート電圧を制御して
充電を停止することを特徴とする請求項１に記載の充電
制御回路。
【請求項３】前記機器本体を、前記抵抗の外部電源側
に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の
充電制御回路。
【請求項４】前記電流検出回路及び電圧検出回路の測
定結果に基づいて検出された前記機器本体への放電電流
値が過電流レベルに達したとき、前記過放電保護回路
が、前記放電制御用ＦＥＴのゲート電圧を制御して放電
を停止することを特徴とする請求項３に記載の充電制御
回路。
【請求項５】前記電池保護回路が、前記機器本体への
放電時の過電流を検出して前記放電制御用ＦＥＴのゲー
ト電圧を制御する過電流保護回路を含むことを特徴とす
る請求項１、２または３に記載の充電制御回路。
【請求項６】前記機器本体を、前記抵抗の電池側に配
置したことを特徴とする請求項５に記載の充電制御回
路。
【請求項７】前記電池保護回路が、電池への充電を制
御する充電制御用ＦＥＴと、充電時の過充電を検出して
前記充電制御用ＦＥＴのゲート電圧を制御する過充電保
護回路とを含むことを特徴とする請求項１、３、４、５
または６に記載の充電制御回路。