JP2004350468A - リチウムイオン二次電池の放電制御回路 - Google Patents
リチウムイオン二次電池の放電制御回路 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】電池電圧の低下による過放電の停止を、少ない素子による簡単な回路構成でコストの低減、小型薄型化を可能にする。
【解決手段】電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの放電制御回路であって、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの放電回路に直列に接続される半導体制御素子Ｑと、半導体制御素子Ｑの出力側の電圧を分圧する複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる分圧回路とを備え、分圧回路の分圧出力を半導体制御素子Ｑの動作バイアスにして電圧の低下により放電を停止させるように構成し、外部からの影響を避ける必要があるリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴに対し、半導体制御素子Ｑの動作可能電圧を利用して、簡単な回路構成によりリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの電圧の低下によりそれ以上の放電を切断することができ、所謂負荷開放により、電気的な外部からの影響を遮断する。
【選択図】 図１
【解決手段】電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの放電制御回路であって、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの放電回路に直列に接続される半導体制御素子Ｑと、半導体制御素子Ｑの出力側の電圧を分圧する複数の抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる分圧回路とを備え、分圧回路の分圧出力を半導体制御素子Ｑの動作バイアスにして電圧の低下により放電を停止させるように構成し、外部からの影響を避ける必要があるリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴに対し、半導体制御素子Ｑの動作可能電圧を利用して、簡単な回路構成によりリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの電圧の低下によりそれ以上の放電を切断することができ、所謂負荷開放により、電気的な外部からの影響を遮断する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の放電制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン二次電池は、マイコンや各種の小型家電機器の電源として使用されており、その電圧は充電に伴って上昇し、放電に伴って低下する。リチウムイオン二次電池に負荷（機器）を接続して状態において、残容量がなくなってもさらに放電させると、電池の性能が著しく低下する。このような著しい電池の性能の低下を防ぐためには、残容量がなくなった時点で放電電流を遮断することが必要になる。
【０００３】
２つのサーミスタと２つの抵抗の直並列回路の組み合わせによる分圧回路にリチウムイオン二次電池の出力電圧を印加して、分圧回路の出力電圧を設定電圧と比較して放電末期電圧を補正することにより、電池の電圧が同じであっても、温度によって変化するリチウムイオン二次電池の残容量が少なくなったことを正確に検出できるようにした放電末期電圧の補正回路が提案されている（例えば、特許文献参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６０７４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の回路は、分圧回路の出力電圧を設定電圧より低下したか否かを比較判定するために比較ＩＣが必要であり、コストがかかると共に配置するためのスペースが必要になる。そのため、低コスト化、小型薄型化への対応が難しいという問題がある。
【０００６】
【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、電池電圧の低下による過放電の停止を、少ない素子による簡単な回路構成でコストの低減、小型薄型化を可能にするものである。
【０００７】
そのために本発明は、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の放電制御回路であって、リチウムイオン二次電池に直列に接続される半導体制御素子と、該半導体制御素子の出力側の電圧を分圧する複数の抵抗からなる分圧回路とを備え、前記分圧回路の分圧出力を前記半導体制御素子の動作バイアスにして電圧の低下により前記半導体制御素子をオフにし放電を停止させるように構成し、前記半導体制御素子は、電界効果トランジスタからなることを特徴とするものである。
【０００８】
【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は本発明に係るリチウムイオン二次電池の放電制御回路の実施の形態を示す図であり、ＢＡＴＴはリチウムイオン二次電池、Ｑはトランジスタ（ＦＥＴ）、Ｃ１〜Ｃ４はコンデンサ、Ｒ１、Ｒ２は抵抗を示す。
【０００９】
図１において、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴに対し、トランジスタＱは、出力端子との間にソースードレインが直列に接続され、その出力側の電圧の低下に伴い放電停止のスイッチング制御を行う電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）その他の半導体制御素子である。抵抗Ｒ１、Ｒ２は、直列接続されてリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの出力電圧を分圧する分圧回路を構成するものであり、その直列接続点である分圧出力端子をトランジスタＱのゲートに接続することにより、オン／オフの動作バイアスとしている。
【００１０】
リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴは、残容量がなくなってもさらに放電させると、電池の性能が著しく低下する。このような著しい電池の性能の低下を招く電圧に対応し、その電圧以下の分圧回路の分圧出力端子から与えられる動作バイアスではトランジスタＱがオフになるように分圧回路の抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値、分圧比が設定される。
【００１１】
過放電をしないように電池の電圧を比較等でモニタする従来の回路では、放電を停止させていても、モニタ回路にリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴからその動作に必要な微小電流が供給されている。そのため、放電を停止した後であっても、結果的に僅かな電流で放電が続けられることになる。
【００１２】
本実施形態は、トランジスタＱの特性の飽和領域（最も電流の流れる電圧）を利用して、オン／オフを行うものであり、電圧が低下してオフにスイッチされると電流は流れなくなる。しかも、その動作バイアスを与える分圧回路を出力側に接続することにより、トランジスタＱがオフになった状態では、分圧回路にも電流が流れなくなり、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴからの放電を完全に停止させることができる。しかも、ＩＣを用いることなく、限りなく半導体１個のコストと最小限の回路部品で構成することができる。
【００１３】
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、双方向にスイッチングする半導体制御素子となるＦＥＴを用いたが、ＰＮＰ、ＮＰＮトランジスタなどの単方向半導体制御素子を用いダイオード（整流素子）と組み合わせて双方向回路の構成としてもよい。
【００１４】
【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、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の放電制御回路であって、リチウムイオン二次電池の放電回路に直列に接続される半導体制御素子と、出力電圧を分圧する複数の抵抗からなる分圧回路とを備え、分圧回路の分圧出力を半導体制御素子の動作バイアスにして電圧の低下により放電を停止させるように構成したので、特に低電圧での保護が必要とされ外部からの影響を避ける必要があるリチウムイオン二次電池において、ＩＣなどを用いた放電停止回路を設けなくても、半導体制御素子の動作可能電圧を利用して、リチウムイオン二次電池の電圧の低下によりそれ以上の放電を切断することができ、所謂負荷開放により、電気的な外部からの影響を遮断することができる。
【００１５】
したがって、リチウムイオン二次電池にとって、有効な保護が可能になり、保護のための回路の簡素化、コンパクト化が可能となる。しかも、従来のＩＣによる構成に比べて実質的に１個の半導体制御素子による構成になるので、検出部を削減でき回路消費を最小の状態にし、素子搭載数を削減できるので、小型化、軽量化、コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリチウムイオン二次電池の放電制御回路の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
ＢＡＴＴ…リチウムイオン二次電池、Ｑ…トランジスタ（ＦＥＴ）、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ、Ｒ１、Ｒ２…抵抗
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の放電制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン二次電池は、マイコンや各種の小型家電機器の電源として使用されており、その電圧は充電に伴って上昇し、放電に伴って低下する。リチウムイオン二次電池に負荷（機器）を接続して状態において、残容量がなくなってもさらに放電させると、電池の性能が著しく低下する。このような著しい電池の性能の低下を防ぐためには、残容量がなくなった時点で放電電流を遮断することが必要になる。
【０００３】
２つのサーミスタと２つの抵抗の直並列回路の組み合わせによる分圧回路にリチウムイオン二次電池の出力電圧を印加して、分圧回路の出力電圧を設定電圧と比較して放電末期電圧を補正することにより、電池の電圧が同じであっても、温度によって変化するリチウムイオン二次電池の残容量が少なくなったことを正確に検出できるようにした放電末期電圧の補正回路が提案されている（例えば、特許文献参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６０７４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の回路は、分圧回路の出力電圧を設定電圧より低下したか否かを比較判定するために比較ＩＣが必要であり、コストがかかると共に配置するためのスペースが必要になる。そのため、低コスト化、小型薄型化への対応が難しいという問題がある。
【０００６】
【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、電池電圧の低下による過放電の停止を、少ない素子による簡単な回路構成でコストの低減、小型薄型化を可能にするものである。
【０００７】
そのために本発明は、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の放電制御回路であって、リチウムイオン二次電池に直列に接続される半導体制御素子と、該半導体制御素子の出力側の電圧を分圧する複数の抵抗からなる分圧回路とを備え、前記分圧回路の分圧出力を前記半導体制御素子の動作バイアスにして電圧の低下により前記半導体制御素子をオフにし放電を停止させるように構成し、前記半導体制御素子は、電界効果トランジスタからなることを特徴とするものである。
【０００８】
【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は本発明に係るリチウムイオン二次電池の放電制御回路の実施の形態を示す図であり、ＢＡＴＴはリチウムイオン二次電池、Ｑはトランジスタ（ＦＥＴ）、Ｃ１〜Ｃ４はコンデンサ、Ｒ１、Ｒ２は抵抗を示す。
【０００９】
図１において、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴに対し、トランジスタＱは、出力端子との間にソースードレインが直列に接続され、その出力側の電圧の低下に伴い放電停止のスイッチング制御を行う電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）その他の半導体制御素子である。抵抗Ｒ１、Ｒ２は、直列接続されてリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの出力電圧を分圧する分圧回路を構成するものであり、その直列接続点である分圧出力端子をトランジスタＱのゲートに接続することにより、オン／オフの動作バイアスとしている。
【００１０】
リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴは、残容量がなくなってもさらに放電させると、電池の性能が著しく低下する。このような著しい電池の性能の低下を招く電圧に対応し、その電圧以下の分圧回路の分圧出力端子から与えられる動作バイアスではトランジスタＱがオフになるように分圧回路の抵抗Ｒ１、Ｒ２の抵抗値、分圧比が設定される。
【００１１】
過放電をしないように電池の電圧を比較等でモニタする従来の回路では、放電を停止させていても、モニタ回路にリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴからその動作に必要な微小電流が供給されている。そのため、放電を停止した後であっても、結果的に僅かな電流で放電が続けられることになる。
【００１２】
本実施形態は、トランジスタＱの特性の飽和領域（最も電流の流れる電圧）を利用して、オン／オフを行うものであり、電圧が低下してオフにスイッチされると電流は流れなくなる。しかも、その動作バイアスを与える分圧回路を出力側に接続することにより、トランジスタＱがオフになった状態では、分圧回路にも電流が流れなくなり、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴからの放電を完全に停止させることができる。しかも、ＩＣを用いることなく、限りなく半導体１個のコストと最小限の回路部品で構成することができる。
【００１３】
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、双方向にスイッチングする半導体制御素子となるＦＥＴを用いたが、ＰＮＰ、ＮＰＮトランジスタなどの単方向半導体制御素子を用いダイオード（整流素子）と組み合わせて双方向回路の構成としてもよい。
【００１４】
【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、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の放電制御回路であって、リチウムイオン二次電池の放電回路に直列に接続される半導体制御素子と、出力電圧を分圧する複数の抵抗からなる分圧回路とを備え、分圧回路の分圧出力を半導体制御素子の動作バイアスにして電圧の低下により放電を停止させるように構成したので、特に低電圧での保護が必要とされ外部からの影響を避ける必要があるリチウムイオン二次電池において、ＩＣなどを用いた放電停止回路を設けなくても、半導体制御素子の動作可能電圧を利用して、リチウムイオン二次電池の電圧の低下によりそれ以上の放電を切断することができ、所謂負荷開放により、電気的な外部からの影響を遮断することができる。
【００１５】
したがって、リチウムイオン二次電池にとって、有効な保護が可能になり、保護のための回路の簡素化、コンパクト化が可能となる。しかも、従来のＩＣによる構成に比べて実質的に１個の半導体制御素子による構成になるので、検出部を削減でき回路消費を最小の状態にし、素子搭載数を削減できるので、小型化、軽量化、コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリチウムイオン二次電池の放電制御回路の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
ＢＡＴＴ…リチウムイオン二次電池、Ｑ…トランジスタ（ＦＥＴ）、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ、Ｒ１、Ｒ２…抵抗
Claims (2)
- 電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の放電制御回路であって、リチウムイオン二次電池に直列に接続される半導体制御素子と、該半導体制御素子の出力側の電圧を分圧する複数の抵抗からなる分圧回路とを備え、前記分圧回路の分圧出力を前記半導体制御素子の動作バイアスにして電圧の低下により前記半導体制御素子をオフにし放電を停止させるように構成したことを特徴とするリチウムイオン二次電池の放電制御回路。
- 前記半導体制御素子は、電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池の放電制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003147559A JP2004350468A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | リチウムイオン二次電池の放電制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003147559A JP2004350468A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | リチウムイオン二次電池の放電制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004350468A true JP2004350468A (ja) | 2004-12-09 |
Family
ID=33534050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003147559A Pending JP2004350468A (ja) | 2003-05-26 | 2003-05-26 | リチウムイオン二次電池の放電制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004350468A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9071069B2 (en) | 2010-04-07 | 2015-06-30 | Black & Decker Inc. | Controlled power fade for battery powered devices |
-
2003
- 2003-05-26 JP JP2003147559A patent/JP2004350468A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9071069B2 (en) | 2010-04-07 | 2015-06-30 | Black & Decker Inc. | Controlled power fade for battery powered devices |
| US9413088B2 (en) | 2010-04-07 | 2016-08-09 | Black & Decker Inc. | Controlled power fade for battery powered devices |
| US9692157B2 (en) | 2010-04-07 | 2017-06-27 | Black & Decker Inc. | Controlled power fade for battery power devices |
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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: 20060110 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080709 |