JP2002112463A - 充電制御回路 - Google Patents
充電制御回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 充電電流を小さく充電時間を短縮し各セル毎
の容量のバラツキやセルの不良が容易に発見できるよう
にする。 【解決手段】 複数のセルを並列接続し或いはｍ個のセ
ルを直列接続したｎ個のバンクの並列接続により給電を
行う電池パックにおいて、複数のセルＢＡＴ１、ＢＡＴ
２或いはｎ個のバンクを直列接続と並列接続に切り換え
る切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４と、充電器が接続さ
れたか否かを判定し、充電器が接続された充電モードで
は複数のセルＢＡＴ１、ＢＡＴ２或いはｎ個のバンクを
直列接続にし、放電モードでは複数のセルＢＡＴ１、Ｂ
ＡＴ２或いはｎ個のバンクを並列接続に切り換えスイッ
チＳＷ３、ＳＷ４を制御する充電器認識回路１とを備
え、セルの電圧の複数倍或いはｍｎ倍を充電電圧とする
充電器３で充電を行い、保護回路２により充電中の各セ
ルの電圧をを監視してセルの異常を判別する。
の容量のバラツキやセルの不良が容易に発見できるよう
にする。 【解決手段】 複数のセルを並列接続し或いはｍ個のセ
ルを直列接続したｎ個のバンクの並列接続により給電を
行う電池パックにおいて、複数のセルＢＡＴ１、ＢＡＴ
２或いはｎ個のバンクを直列接続と並列接続に切り換え
る切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４と、充電器が接続さ
れたか否かを判定し、充電器が接続された充電モードで
は複数のセルＢＡＴ１、ＢＡＴ２或いはｎ個のバンクを
直列接続にし、放電モードでは複数のセルＢＡＴ１、Ｂ
ＡＴ２或いはｎ個のバンクを並列接続に切り換えスイッ
チＳＷ３、ＳＷ４を制御する充電器認識回路１とを備
え、セルの電圧の複数倍或いはｍｎ倍を充電電圧とする
充電器３で充電を行い、保護回路２により充電中の各セ
ルの電圧をを監視してセルの異常を判別する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のセルを並列
接続し或いはｍ個のセルを直列接続したｎ個のバンクの
並列接続により給電を行う電池パックに関する。
接続し或いはｍ個のセルを直列接続したｎ個のバンクの
並列接続により給電を行う電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２はバッテリ電源回路の従来例を示す
図であり、１１は保護回路、１２は充電器、ＢＡＴ１、
ＢＡＴ２はセル、ＳＷ１は充電制御スイッチ、ＳＷ２は
放電制御スイッチを示す。
図であり、１１は保護回路、１２は充電器、ＢＡＴ１、
ＢＡＴ２はセル、ＳＷ１は充電制御スイッチ、ＳＷ２は
放電制御スイッチを示す。
【０００３】２直を例とする従来のバッテリ電源回路
は、例えば図２に示すようにリチウムイオン電池やリチ
ウムポリマー電池等の化学セルＢＡＴ１、ＢＡＴ２、充
放電を制御する充電制御スイッチＳＷ１、放電制御スイ
ッチＳＷ２、過充電や過放電を検出してその保護を行う
ための充電制御スイッチＳＷ１、放電制御スイッチＳＷ
２をオン／オフする保護回路１１からなり、充電の際に
は充電器１２を接続する構成になっている。
は、例えば図２に示すようにリチウムイオン電池やリチ
ウムポリマー電池等の化学セルＢＡＴ１、ＢＡＴ２、充
放電を制御する充電制御スイッチＳＷ１、放電制御スイ
ッチＳＷ２、過充電や過放電を検出してその保護を行う
ための充電制御スイッチＳＷ１、放電制御スイッチＳＷ
２をオン／オフする保護回路１１からなり、充電の際に
は充電器１２を接続する構成になっている。
【０００４】ここで、セルＢＡＴ１、ＢＡＴ２は、並列
接続されているが、並列接続することによる優位点は、
１つの電池パックの容量がＢＡＴ１＋ＢＡＴ２となるこ
と、つまり、セルＢＡＴ１、ＢＡＴ２が仮に１Ａｈとす
ると、パックの容量は２Ａｈになること、さらに、セル
は通常、放電電流、充電電流として化学反応で安全に使
用できるには制限があるが、並列にすることにより大き
な放電電流をとることが可能となることである。
接続されているが、並列接続することによる優位点は、
１つの電池パックの容量がＢＡＴ１＋ＢＡＴ２となるこ
と、つまり、セルＢＡＴ１、ＢＡＴ２が仮に１Ａｈとす
ると、パックの容量は２Ａｈになること、さらに、セル
は通常、放電電流、充電電流として化学反応で安全に使
用できるには制限があるが、並列にすることにより大き
な放電電流をとることが可能となることである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記電池パックにおけ
る問題点は、充電において容量が大きいことから充電電
流を単セル時の倍の電流が必要になることである。も
し、充電時間は短く、容量は大きく、しかし放電電流が
小さくてよい場合、回路構成で充電制御スイッチＳＷ１
及び放電制御スイッチＳＷ２は電流容量が小さくてよい
のに、充電電流が大きくなるために充電制御スイッチＳ
Ｗ１及び放電制御スイッチＳＷ２の素子は大きいものが
必要になってしまう。また、同様に充電器にも大きな容
量の素子が必要になる。逆に、小さい素子で構成される
と、充電電流を小さくしなければならなくなり、充電時
間に倍の時間が必要になる。
る問題点は、充電において容量が大きいことから充電電
流を単セル時の倍の電流が必要になることである。も
し、充電時間は短く、容量は大きく、しかし放電電流が
小さくてよい場合、回路構成で充電制御スイッチＳＷ１
及び放電制御スイッチＳＷ２は電流容量が小さくてよい
のに、充電電流が大きくなるために充電制御スイッチＳ
Ｗ１及び放電制御スイッチＳＷ２の素子は大きいものが
必要になってしまう。また、同様に充電器にも大きな容
量の素子が必要になる。逆に、小さい素子で構成される
と、充電電流を小さくしなければならなくなり、充電時
間に倍の時間が必要になる。
【０００６】また、電池パックの構成上の問題で、並列
接続の場合、セルＢＡＴ１及びＢＡＴ２のうちどちらか
が著しく特性が劣化しても、保護回路からみたセルの状
態はわからない。そのため、制御が不可能で、電池パッ
クとしての安全性において問題があった。
接続の場合、セルＢＡＴ１及びＢＡＴ２のうちどちらか
が著しく特性が劣化しても、保護回路からみたセルの状
態はわからない。そのため、制御が不可能で、電池パッ
クとしての安全性において問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するものであって、充電電流を小さく充電時間を短縮
でき各セル毎の容量のバラツキやセルの不良が容易に発
見できるようにするものである。
決するものであって、充電電流を小さく充電時間を短縮
でき各セル毎の容量のバラツキやセルの不良が容易に発
見できるようにするものである。
【０００８】そのために本発明は、複数のセルを並列接
続し或いはｍ個のセルを直列接続したｎ個のバンクの並
列接続により給電を行う電池パックにおいて、複数のセ
ル或いはｎ個のバンクを直列接続と並列接続に切り換え
る切り換えスイッチと、充電器が接続されたか否かを判
定し、充電器が接続された充電モードでは前記複数のセ
ル或いはｎ個のバンクを直列接続にし、放電モードでは
前記複数のセル或いはｎ個のバンクを並列接続に前記切
り換えスイッチを制御する充電器認識回路とを備え、前
記セルの電圧の複数倍或いはｍｎ倍を充電電圧とする充
電器で充電を行うように構成したことを特徴とし、さら
に、充電中に各セルの電圧を監視してセルの異常を判別
する保護回路を有することを特徴とするものである。
続し或いはｍ個のセルを直列接続したｎ個のバンクの並
列接続により給電を行う電池パックにおいて、複数のセ
ル或いはｎ個のバンクを直列接続と並列接続に切り換え
る切り換えスイッチと、充電器が接続されたか否かを判
定し、充電器が接続された充電モードでは前記複数のセ
ル或いはｎ個のバンクを直列接続にし、放電モードでは
前記複数のセル或いはｎ個のバンクを並列接続に前記切
り換えスイッチを制御する充電器認識回路とを備え、前
記セルの電圧の複数倍或いはｍｎ倍を充電電圧とする充
電器で充電を行うように構成したことを特徴とし、さら
に、充電中に各セルの電圧を監視してセルの異常を判別
する保護回路を有することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る充電制御回
路の実施の形態を示す図であり、１は充電器認識回路、
２は保護回路、３は充電器、ＢＡＴ１、ＢＡＴ２はセ
ル、ＳＷ１は充電制御スイッチ、ＳＷ２は放電制御スイ
ッチ、ＳＷ３、ＳＷ４はセル接続切り換えスイッチを示
す。
を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る充電制御回
路の実施の形態を示す図であり、１は充電器認識回路、
２は保護回路、３は充電器、ＢＡＴ１、ＢＡＴ２はセ
ル、ＳＷ１は充電制御スイッチ、ＳＷ２は放電制御スイ
ッチ、ＳＷ３、ＳＷ４はセル接続切り換えスイッチを示
す。
【００１０】図１において、セルＢＡＴ１、ＢＡＴ２
は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などの
化学セルであり、充電制御スイッチＳＷ１、放電制御ス
イッチＳＷ２は、充放電を制御するためのスイッチであ
る。セル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４は、セル
ＢＡＴ１及びＢＡＴ２を接点が図示の状態の上側の接点
をオンにした直列接続と下側の接点をオンにした並列接
続に切り換えるものである。
は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池などの
化学セルであり、充電制御スイッチＳＷ１、放電制御ス
イッチＳＷ２は、充放電を制御するためのスイッチであ
る。セル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４は、セル
ＢＡＴ１及びＢＡＴ２を接点が図示の状態の上側の接点
をオンにした直列接続と下側の接点をオンにした並列接
続に切り換えるものである。
【００１１】充電器認識回路１は、充電器３が接続され
たか否かを認識して、充電モード／放電モードに応じた
セル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４の制御を行う
ものであり、例えば充電器３の電圧を監視して充電の際
にセルＢＡＴ１及びＢＡＴ２を直列接続とし、放電の際
にはセルＢＡＴ１及びＢＡＴ２を並列接続とするように
セル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４を制御する。
たか否かを認識して、充電モード／放電モードに応じた
セル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４の制御を行う
ものであり、例えば充電器３の電圧を監視して充電の際
にセルＢＡＴ１及びＢＡＴ２を直列接続とし、放電の際
にはセルＢＡＴ１及びＢＡＴ２を並列接続とするように
セル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４を制御する。
【００１２】保護回路２は、例えば電圧、電流、温度の
検出を基に過充電や過放電を検出してその保護を行うた
め充電制御スイッチＳＷ１、放電制御スイッチＳＷ２を
オン／オフすると共に、充電中にセルＢＡＴ１とＢＡＴ
２の各電圧を認識し、例えばセルＢＡＴ１とＢＡＴ２の
バランスが崩れて片方のセルのみ充電できないような不
具合を発見し、セルの異常を判別するものである。
検出を基に過充電や過放電を検出してその保護を行うた
め充電制御スイッチＳＷ１、放電制御スイッチＳＷ２を
オン／オフすると共に、充電中にセルＢＡＴ１とＢＡＴ
２の各電圧を認識し、例えばセルＢＡＴ１とＢＡＴ２の
バランスが崩れて片方のセルのみ充電できないような不
具合を発見し、セルの異常を判別するものである。
【００１３】充電器３は、セルを直列接続した状態で充
電するものであり、したがって、セルＢＡＴ１、ＢＡＴ
２の電圧の倍、つまりα個のセルに対してはα倍の電圧
を充電電圧として発生するものである。したがって、充
電電流は単セルの電流でよく、充電時間も単セルの充電
時間で充電できることになる。
電するものであり、したがって、セルＢＡＴ１、ＢＡＴ
２の電圧の倍、つまりα個のセルに対してはα倍の電圧
を充電電圧として発生するものである。したがって、充
電電流は単セルの電流でよく、充電時間も単セルの充電
時間で充電できることになる。
【００１４】次に、充電器認識回路１により電圧を監視
しセル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４を制御する
動作を説明する。まず、通常の放電状態で充電器認識回
路１は、セル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４を下
側の接点がオンになるように制御してセルＢＡＴ１及び
ＢＡＴ２を並列接続とする。充電器認識回路１は、充電
電圧を監視することにより、放電が完了し充電器３が接
続された充電モードになると、セル接続切り換えスイッ
チＳＷ３、ＳＷ４を上側の接点がオンになるように制御
してセルＢＡＴ１及びＢＡＴ２を直列接続とする。
しセル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４を制御する
動作を説明する。まず、通常の放電状態で充電器認識回
路１は、セル接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４を下
側の接点がオンになるように制御してセルＢＡＴ１及び
ＢＡＴ２を並列接続とする。充電器認識回路１は、充電
電圧を監視することにより、放電が完了し充電器３が接
続された充電モードになると、セル接続切り換えスイッ
チＳＷ３、ＳＷ４を上側の接点がオンになるように制御
してセルＢＡＴ１及びＢＡＴ２を直列接続とする。
【００１５】仮に、単セルの充電電圧がを４．２Ｖと
し、充電器３が接続されて８．４Ｖが印加されると、充
電器認識回路１がこの電圧を検出することにより、セル
接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４が制御されて、セ
ルＢＡＴ１とＢＡＴ２は直列接続になる。したがって、
充電電流は各セルを経由して流れ、共に充電されること
になり、各セルの電圧を監視することにより、並列接続
時に発生しにくい各セル毎の容量のパラツキやセルの不
良を容易に発見できる。
し、充電器３が接続されて８．４Ｖが印加されると、充
電器認識回路１がこの電圧を検出することにより、セル
接続切り換えスイッチＳＷ３、ＳＷ４が制御されて、セ
ルＢＡＴ１とＢＡＴ２は直列接続になる。したがって、
充電電流は各セルを経由して流れ、共に充電されること
になり、各セルの電圧を監視することにより、並列接続
時に発生しにくい各セル毎の容量のパラツキやセルの不
良を容易に発見できる。
【００１６】なお、本発明は、上記実施の形態に限定さ
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、セルの２並について説明したが、多
並の場合にも同様である。むしろ多並になればそれだけ
効果が顕著に現れる。また、複数のセルを全て直列接続
にするか並列接続にするかの切り換えを行うようにした
が、負荷電圧が複数のセルを直列接続した電圧となるよ
うな場合には、その直列接続した複数のバンクを単位と
して並列に接続して放電モードとし、充電モードでは、
複数のバンクを直列に接続するように切り換える構成に
してもよい。また、充電器認識回路は、電圧を監視して
充電器が接続されたか否かを識別したが、充放電電流を
検出して充電モードか放電モードかを判定してもよい
し、充電器が接続されたことを示すハードウエア上の信
号を認識したり、充電開始の信号を認識するなど、他の
信号により充電器が接続されたことを認識するように構
成してもよい。
れるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上
記実施の形態では、セルの２並について説明したが、多
並の場合にも同様である。むしろ多並になればそれだけ
効果が顕著に現れる。また、複数のセルを全て直列接続
にするか並列接続にするかの切り換えを行うようにした
が、負荷電圧が複数のセルを直列接続した電圧となるよ
うな場合には、その直列接続した複数のバンクを単位と
して並列に接続して放電モードとし、充電モードでは、
複数のバンクを直列に接続するように切り換える構成に
してもよい。また、充電器認識回路は、電圧を監視して
充電器が接続されたか否かを識別したが、充放電電流を
検出して充電モードか放電モードかを判定してもよい
し、充電器が接続されたことを示すハードウエア上の信
号を認識したり、充電開始の信号を認識するなど、他の
信号により充電器が接続されたことを認識するように構
成してもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数のセルを並列接続し或いはｍ個のセルを
直列接続したｎ個のバンクの並列接続により給電を行う
電池パックにおいて、複数のセル或いはｎ個のバンクを
直列接続と並列接続に切り換える切り換えスイッチと、
充電器が接続されたか否かを判定し、充電器が接続され
た充電モードでは複数のセル或いはｎ個のバンクを直列
接続にし、放電モードでは複数のセル或いはｎ個のバン
クを並列接続に切り換えスイッチを制御する充電器認識
回路とを備え、セルの電圧の複数倍或いはｍｎ倍を充電
電圧とする充電器で充電を行うように構成したので、充
電器の充電電圧は単セル×個数倍になるが、従来例の問
題点である充電電流は、単セルのみの電流で充電可能と
なり、充電時間も単セルのみの時間で済む。
によれば、複数のセルを並列接続し或いはｍ個のセルを
直列接続したｎ個のバンクの並列接続により給電を行う
電池パックにおいて、複数のセル或いはｎ個のバンクを
直列接続と並列接続に切り換える切り換えスイッチと、
充電器が接続されたか否かを判定し、充電器が接続され
た充電モードでは複数のセル或いはｎ個のバンクを直列
接続にし、放電モードでは複数のセル或いはｎ個のバン
クを並列接続に切り換えスイッチを制御する充電器認識
回路とを備え、セルの電圧の複数倍或いはｍｎ倍を充電
電圧とする充電器で充電を行うように構成したので、充
電器の充電電圧は単セル×個数倍になるが、従来例の問
題点である充電電流は、単セルのみの電流で充電可能と
なり、充電時間も単セルのみの時間で済む。
【００１８】また、充電中に各セルの電圧を監視してセ
ルの異常を判別する保護回路を有するので、並列接続時
には発生しにくい各セル毎の容量のばらつきやセルの不
良を容易に発見することができ、制御が可能で電池パッ
クとしての安全性において優れたものを提供することが
できる。
ルの異常を判別する保護回路を有するので、並列接続時
には発生しにくい各セル毎の容量のばらつきやセルの不
良を容易に発見することができ、制御が可能で電池パッ
クとしての安全性において優れたものを提供することが
できる。
【００１９】したがって、充電制御スイッチ、放電制御
スイッチは、電流容量が小さくてよいものを使用するこ
とができ、同様に充電器も小さな容量の素子で構成する
ことができる。さらに、充電に必要な発熱部品の小型化
が可能となる。
スイッチは、電流容量が小さくてよいものを使用するこ
とができ、同様に充電器も小さな容量の素子で構成する
ことができる。さらに、充電に必要な発熱部品の小型化
が可能となる。
【図１】 本発明に係る電池パックの実施の形態を示す
図である。
図である。
【図２】 バッテリ電源回路の従来例を示す図である。
１…充電器認識回路、２…保護回路、３…充電器、ＢＡ
Ｔ１、ＢＡＴ２…セル、ＳＷ１…充電制御スイッチ、Ｓ
Ｗ２…放電制御スイッチ、ＳＷ３、ＳＷ４…セル接続切
り換えスイッチ
Ｔ１、ＢＡＴ２…セル、ＳＷ１…充電制御スイッチ、Ｓ
Ｗ２…放電制御スイッチ、ＳＷ３、ＳＷ４…セル接続切
り換えスイッチ
Claims (3)
- 【請求項１】 複数のセルの並列接続により給電を行う
電池パックにおいて、複数のセルを直列接続と並列接続
に切り換える切り換えスイッチと、充電器が接続された
か否かを判定し、充電器が接続された充電モードでは前
記複数のセルを直列接続にし、放電モードでは前記複数
のセルを並列接続に前記切り換えスイッチを制御する充
電器認識回路とを備え、前記セルの電圧の複数倍を充電
電圧とする充電器で充電を行うように構成したことを特
徴とする電池パック。 - 【請求項２】 ｍ個のセルを直列接続したｎ個のバンク
の並列接続により給電を行う電池パックにおいて、ｎ個
のバンクを直列接続と並列接続に切り換える切り換えス
イッチと、充電器が接続されたか否かを判定し、充電器
が接続された充電モードでは前記ｎ個のバンクを直列接
続にし、放電モードでは前記ｎ個のバンクを並列接続に
前記切り換えスイッチを制御する充電器認識回路とを備
え、前記セルの電圧のｍｎ倍を充電電圧とする充電器で
充電を行うように構成したことを特徴とする電池パッ
ク。 - 【請求項３】 充電中に各セルの電圧を監視してセルの
異常を判別する保護回路を有することを特徴とする請求
項１又は２記載の電池パック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000293205A JP2002112463A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 充電制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000293205A JP2002112463A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 充電制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002112463A true JP2002112463A (ja) | 2002-04-12 |
Family
ID=18776038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000293205A Pending JP2002112463A (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 充電制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002112463A (ja) |
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| US12034327B2 (en) | 2012-12-28 | 2024-07-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Power storage device control system, power storage system, and electrical appliance |
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-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000293205A patent/JP2002112463A/ja active Pending
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