JP2012205338A

JP2012205338A - 充電装置

Info

Publication number: JP2012205338A
Application number: JP2011065563A
Authority: JP
Inventors: Tateaki Nagashima; 健彰長島; Atsuo Matsumoto; 淳雄松本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-03-24
Filing date: 2011-03-24
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】リチウム二次電池パックの充電装置にて、本来とは端子配列が相違するリチウム二次電池パックが充電装置に装着された場合、逆電圧が充電装置内部で充電を制御している充電制御ＩＣに印加され、充電制御ＩＣが破壊し、逆電流が継続的に発生することによって、充電制御ＩＣが発熱し、ケース樹脂溶解等の不安全な状況となる可能性があった。
【解決手段】上記充電装置において、端子配列が逆に配列されているリチウム二次電池パックが接続された場合においても、逆電圧が印加されたことを検出し、リチウム二次電池パックからの逆電流が流れる回路を電気的に遮断することより、充電装置内部の充電制御ＩＣへ逆電圧が印加されることが無く、充電制御ＩＣの異常な発熱も発生せず充電装置は破壊無く、安全を確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リチウム二次電池パックを充電する充電装置に関する。

近年、ポータブルオーディオやデジタルスチルカメラといった携帯可能な電子機器の市場が急速に伸びている。その中で、携帯型電子機器に電力を供給するために充電して再利用可能なリチウム二次電池は重要な役割を担っている。

また、多様な機器に電気特性面や構造面で合致するようにリチウム二次電池パックの形状は、機器毎に合わせるべくリチウム二次電池パックの形状や端子の配列は、個々の本体機器の仕様に整合させ、数多くのリチウム二次電池パックが開発され市場へ販売されている。そのため、類似した電池パック形状や形状は同様であるが、端子配列の相違する電池パックが専用外の充電装置に装着される確率も市場では高くなっており、特に端子配列が本来の配列とは逆の電池パックが充電装置に装着された場合、充電装置はその逆電圧の印加により破壊してしまい、また状況によっては逆電圧が継続的に印加されることにより、充電装置の内部の電気部品が異常発熱し、充電装置のケースを溶解してしまう恐れもある。

そのような背景において、本来とは端子配列が相違するリチウム二次電池パックが充電装置に装着された場合においても、充電装置のケースが溶解する等の不安全な状態とならないようにする必要性があった。

また、従来の電池逆接続防止に関する方法については、異常な電池電圧が印加された場合においてその異常電圧を検出し、充電装置の出力トランジスタをオフして保護を行うといった技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

また、さらに充電装置の出力端子へダイオードを搭載し、リチウム二次電池パックが逆接続された時、瞬間的にリチウム二字電池パックの内部に大電流を発生させ、リチウム二次電池パックの内部に搭載している安全回路の過電流保護機能を動作させることにより、継続して充電装置に逆電圧が印加されない方法も一般的に使用されている。

しかしながら本方式の場合では、リチウム二次電池パックの種類によるリチウム二次電池パックの内部の安全回路の過電流保護制御機能のばらつきや、リチウム二次電池パックの電池電圧のばらつきにより、リチウム二次電池パック内部の安全回路が動作しない場合もあり、完全に対策できるものではなかった。

そのような背景の中、本来とは端子配列が相違するリチウム二次電池パックが充電装置に装着された場合においても、充電装置のケースが溶解する等の不安全な状態とならないようにする必要性があった。

特開２００４―２４２４４１号公報

以下、従来におけるリチウム二次電池パックを充電装置に逆接続した場合の動作について図２を参照しながら説明する。

従来の充電装置１は、一次側回路３によって入力された交流電圧を、トランス４及び、ダイオード５、及び平滑コンデンサ６によって直流電圧に変換する。

そして直流に変換された充電電流及び充電電圧を出力トランジスタ７を充電制御ＩＣ８によって制御する事によって、＋充電端子９、−充電端子１０を介し、充電装置１に接続されたリチウム二次電池パック２の電池パックの＋端子１４、電池パックの−端子１１へ供給し、リチウム二次電池パック２の内部のリチウム二次電池１３に安定して充電を行っている。さらにリチウム二次電池１３の電池電圧を＋充電端子９から入力し、充電制御ＩＣ８は、充電制御ＩＣ８のＢＡＴ端子から電池電圧を入力することができ、その充電電流と充電電圧は、充電制御ＩＣ８によって、充電するリチウム二次電池パック２の状態に最適な制御を実施する事ができる。

しかしながら、従来の充電装置１に端子配列が逆に配列されているリチウム二次電池パック２を逆接続した場合、＋充電端子９は電池パックの−端子１１と接触し、−充電端子１０は電池パックの＋端子１４と接触する事となるため、充電装置１へはリチウム二次電池１３の逆電圧が印加される。

そのため、−充電端子１０に印加されたリチウム二次電池１３の電圧は、充電制御ＩＣ８のＧＮＤ端子へ印加され、充電制御ＩＣ８の内部の回路から充電制御ＩＣ８のＢＡＴ端子へとつながり、＋充電端子９を介してリチウム二次電池パック２を結ぶ閉回路網が発生してしまい、充電制御ＩＣ８は、リチウム二次電池パック２から継続的に逆電流が流れ続け、充電制御ＩＣ８はその逆電流により異常発熱し、最終的には充電装置１のケースも溶解してしまう可能性がある。

また、その対応方法として、図３に示すような、＋充電端子９と−充電端子１０の間に逆流防止ダイオード１６を搭載する方法も知られている。以下、図３について説明する。
図３に示す従来の充電装置１に端子配列が逆に配列されているリチウム二次電池パック２を逆接続した場合、＋充電端子９は電池パックの−端子１１と接触し、−充電端子１０は電池パックの＋端子１４と接触する事となる為、充電装置１へはリチウム二次電池１３の逆電圧が印加される。

この時、リチウム二次電池１３の電圧は、＋充電端子９と−充電端子１０の間に接続された逆流防止ダイオード１６を介し、大電流が電池パック２内部の安全回路１２へ流れる為、安全回路１２の過電流保護動作によって逆流電流は停止し、リチウム二次電池パック２の内部の出力が停止する為、充電制御ＩＣ８へ逆電圧は印加されなくなる。

しかし、リチウム二次電池パック２の種類やリチウム二次電池パックの電池電圧の状態によって、リチウム二次電池１３の電池電圧が低い状態や安全回路１２の過電流保護制御電流が高い場合もあり、安全回路１２が確実に制御動作しない可能性もあるため、リチウム二次電池パック２の種類によって、−充電端子１０に印加されたリチウム二次電池１３の電池電圧は、充電制御ＩＣ８のＧＮＤ端子へ印加され、充電制御ＩＣ８の内部回路から充電制御ＩＣ８のＢＡＴ端子へとつながり、＋充電端子９を介してリチウム二次電池パック２を結ぶ閉回路網が発生してしまい、充電制御ＩＣ８は、リチウム二次電池パック２から継続的に逆電流が流れ続け、充電制御ＩＣ８はその逆電流により異常発熱し最終的には充電装置１のケースも溶解してしまう可能性がある。

本発明は以上のような従来の課題を除去し、端子配列が逆に配列されているリチウム二次電池パックを充電装置に装着された場合においても、リチウム二次電池パックの種類や、リチウム二次電池パックの電池電圧といった状態に関係なく、充電装置の内部の充電制御ＩＣへ継続して逆電圧を印加させず、安全性に優れたリチウム二次電池パックの充電装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の充電装置は、入力電源に接続される一次側回路に接続されて所定の電圧に変換されるトランスと、このトランス出力を整流平滑する整流平滑回路と、この整流平滑回路の出力を充電端子に供給又は、遮断するかを制御する出力スイッチ素子と、この出力スイッチ素子を上記充電端子に接続されるリチウム二次電池パックからなる電池パックの情報を得て動作制御する充電制御ＩＣからなる充電装置において、前記充電端子にリチウム二次電池パックが逆接続された時に充電端子に印加される逆電圧を検出し、充電制御ＩＣに逆電圧が印加されないように動作する逆流防止回路を充電端子と充電制御ＩＣ間に設けた充電装置である。

本発明によるとリチウム二次電池パックを充電する充電装置において、端子配列が逆に配列されているリチウム二次電池パックが接続された場合においても、逆電圧が印加されたことを、発明回路にて検出し、リチウム二次電池パックからの逆電流が流れる回路を電気的に遮断する事により、充電装置の内部の充電制御ＩＣへ逆電圧が印加される事が無く、充電制御ＩＣの異常な発熱も発生せず充電装置は破壊無く、安全を確保することができる。

また、充電制御ＩＣに逆電圧が印加されることが防げるため、充電装置は破壊することが無く、再度、正規のリチウム二次電池パックを装着した場合においても安全に、電池を充電することが可能である。

本発明の実施の形態における充電装置の回路構成図従来の充電装置の回路構成図従来のダイオードを搭載した場合の充電装置の回路構成図

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の充電装置の回路構成図である。

図１の本発明の回路の構成について説明する。

本発明の充電装置１において、リチウム二次電池パック２は、充電される電池パックである。一次側回路３は入力電源に接続され、交流電圧を入力する回路である。トランス４及びダイオード５及び平滑コンデンサ６は、入力された交流電圧を、所定の直流電圧に変換する回路である。出力トランジスタ７は、充電電流を遮断したり、出力したり制御する回路である。充電制御ＩＣ８は、充電電流及び充電電圧を充電するリチウム二次電池パックの状態に最適な充電で制御する回路である。

＋充電端子９、−充電端子１０、電池パックの−端子１１、電池パックの＋端子１４は、充電装置１とリチウム二次電池パック２を接続する接続機である。安全回路１２は、充電されるリチウム二次電池１３を安全に保護するためのリチウム二次電池パック２の内部に搭載されている回路である。リチウム二次電池１３は、充電される二次電池パック２の内部に搭載されているリチウム二次電池である。逆流防止ＦＥＴ１７は充電制御ＩＣ８と＋充電端子９の間に接続されたＦＥＴであり、正規な状態で、充電装置１にリチウム二次電池パック２が接続されている場合は、充電制御ＩＣ８と＋充電端子９を接続し、リチウム二次電池パック２の電池電圧を充電制御ＩＣ８へ入力しているが、充電装置１にリチウム二次電池パック２が逆接続された場合は、充電制御ＩＣ８と＋充電端子９を遮断し、充電制御ＩＣ８へ逆電圧が印加させない。

ＦＥＴ制御トランジスタ１８は、＋充電端子９の電圧を検出し、逆流防止ＦＥＴ１７を制御するトランジスタである。逆流防止回路１９は、上記逆流防止ＦＥＴ１７及びＦＥＴ制御トランジスタ１８と周辺回路を組み合わせた、充電制御ＩＣ８に逆電圧を印加させない保護回路である。

次に、本発明の動作について説明する。

本発明の充電装置１は、一次側回路３によって入力された交流電圧を、トランス４及び、ダイオード５、及び平滑コンデンサ６によって直流電圧に変換する。

そして直流に変換された充電電流及び充電電圧を出力トランジスタ７を充電制御ＩＣ８によって制御することによって、＋充電端子９、−充電端子１０を介し、充電装置１に接続された電池パック２の電池パックの＋端子１４、電池パックの−端子１１へ供給し、リチウム二次電池パック２の内部のリチウム二次電池１３に安定して充電を行っている。

さらにリチウム二次電池１３の電池電圧を＋充電端子９から、抵抗ＲＣを介してＦＥＴ制御トランジスタ１８へ入力することにより、逆流防止ＦＥＴ１７をオン制御させ、この制御動作により充電制御ＩＣ８は、ＢＡＴ端子から電池電圧を入力することができ、その充電電流と充電電圧は、充電制御ＩＣ８によって、充電するリチウム二次電池パック２の状態に最適な制御を実施することができる。

また、本充電装置１に端子配列が逆に配列されているリチウム二次電池パック２を逆接続した場合、＋充電端子９は−電池パック端子１１と接触し、−充電端子１０は電池パックの＋端子１４と接触する事となるため、充電装置１へはリチウム二次電池１３の逆電圧が印加され、ＦＥＴ制御トランジスタ１８の入力電圧はマイナスの電圧となり、逆流防止ＦＥＴ１７もオフ制御となる。そのため、−充電端子１０に印加されたリチウム二次電池１３から逆流する回路網が無くなるため、充電制御ＩＣ８へは、逆電圧が印加されることが無くなり、充電制御ＩＣ８は破壊せず、充電装置１を、逆接続されたリチウム二次電池パック２の逆充電から保護することができる。

本発明のリチウム二次電池パックの電池逆接続による充電装置保護機能は、端子配列が逆に配列されているリチウム二次電池パックが充電装置に接続された場合においても、リチウム二次電池パックからの逆電流が流れる回路を電気的に遮断することにより、充電装置内部の充電制御ＩＣへ逆電圧が印加される事が無く、異常な発熱も発生せず充電装置は安全を確保することができる。また、充電制御ＩＣに逆電圧が印加することを防ぐことができている為、逆接続による充電装置の破壊は無く、再度、一旦逆接続された充電装置を正規のリチウム二次電池パックを接続した場合においても安全に、電池を充電することができる。電池逆接続に対して、充電装置を保護する有効な機能である。

１充電装置
２リチウム二次電池パック
３一次側回路
４トランス
５ダイオード
６平滑コンデンサ
７出力トランジスタ
８充電制御ＩＣ
９＋充電端子
１０ −充電端子
１１電池パックの−端子
１２安全回路
１３リチウム二次電池
１４電池パックの＋端子
１５逆流電流
１６逆流防止ダイオード
１７逆流防止ＦＥＴ
１８ＦＥＴ制御トランジスタ
１９逆流防止回路

Claims

入力電源に接続される一次側回路に接続されて所定の電圧に変換されるトランスと、このトランス出力を整流平滑する整流平滑回路と、この整流平滑回路の出力を充電端子に供給又は、遮断するかを制御する出力スイッチ素子と、この出力スイッチ素子を上記充電端子に接続されるリチウム二次電池パックからなる電池パックの情報を得て動作制御する充電制御ＩＣからなる充電装置において、前記充電端子にリチウム二次電池パックが逆接続された時に充電端子に印加される逆電圧を検出し、充電制御ＩＣに逆電圧が印加されないように動作する逆流防止回路を充電端子と充電制御ＩＣ間に設けた事を特徴とする充電装置。
前記逆流防止回路は充電端子間に逆電圧検出用の抵抗を介して接続された制御トランジスタと、この制御トランジスタによって制御され充電端子からの逆電圧を充電制御ＩＣに逆流しないように遮断する逆流防止ＦＥＴとで構成した請求項１記載の充電装置。