JP3031969B2 - 充電式電源装置 - Google Patents
充電式電源装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は急速充電可能な二次電池を有する充電式電源
装置に関し、特に、過充電防止機能を備えた電源装置に
関する。
装置に関し、特に、過充電防止機能を備えた電源装置に
関する。
［従来の技術］ ポータブル機器の発達に伴い、ラジオ、ラジオ付きカ
セットテープレコーダ、ポータブルVTR、ポータブルコ
ンピュータ等の電子機器、携帯電話等の通信機器、ポー
タブル電動工具等の動力機器の電源に、一次電池および
二次電池が広く使われるようになっている。特に、近
年、二次電池の使用が著しく増加している。
セットテープレコーダ、ポータブルVTR、ポータブルコ
ンピュータ等の電子機器、携帯電話等の通信機器、ポー
タブル電動工具等の動力機器の電源に、一次電池および
二次電池が広く使われるようになっている。特に、近
年、二次電池の使用が著しく増加している。
一般の二次電池においては、適正な充電条件を越えて
過充電を行うと電解液の分解に伴ってガスが発生する。
過充電を行うと電解液の分解に伴ってガスが発生する。
開放型または排出型の電池においては、発生したガス
は逃がすことができるが、この過充電の結果としてその
電極は多少の損傷を受ける。
は逃がすことができるが、この過充電の結果としてその
電極は多少の損傷を受ける。
一方、密閉型の電池では内部でガス圧が高まって爆発
事故を起こす。このため、密閉型電池においては過充電
に対して安全弁を設けることによりガス圧の上昇に対処
しているものがあるが、これらの安全弁を設けた電池に
あってはガス抜きを確実に行えない場合も生じるため信
頼性の面で問題があった。さらに、この安全弁の作動に
より腐食性の高いガスが放出されたときには、電池が組
み込まれた機器を腐食させるという欠点もあった。
事故を起こす。このため、密閉型電池においては過充電
に対して安全弁を設けることによりガス圧の上昇に対処
しているものがあるが、これらの安全弁を設けた電池に
あってはガス抜きを確実に行えない場合も生じるため信
頼性の面で問題があった。さらに、この安全弁の作動に
より腐食性の高いガスが放出されたときには、電池が組
み込まれた機器を腐食させるという欠点もあった。
また、過充電が酷い場合には、電池の内部で短絡が起
こり、電池が破裂に至る場合もあった。
こり、電池が破裂に至る場合もあった。
それ故、電池が正常な充電条件を越えて、充電を継続
させるのを防止する装置が必要とされる。
させるのを防止する装置が必要とされる。
一般に市販されている二次電池では、サーモスタット
もしくは温度フューズ等を電池に直列に接続し、適切な
充電条件を越えて過充電されたときにはその電池の発熱
を検知し、充電回路を遮断することにより以上のような
問題を解決しようとしている。
もしくは温度フューズ等を電池に直列に接続し、適切な
充電条件を越えて過充電されたときにはその電池の発熱
を検知し、充電回路を遮断することにより以上のような
問題を解決しようとしている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、サーモスタットもしくは温度フューズ
のように過充電の際の発熱を検知し、充電回路を遮断す
るような装置では、その検知時には電池は既に適正な充
電条件を越えて過充電が進行しており、電池の性能の劣
化のみならず、漏液、破裂等の異常状態を発生している
場合が多々あった。
のように過充電の際の発熱を検知し、充電回路を遮断す
るような装置では、その検知時には電池は既に適正な充
電条件を越えて過充電が進行しており、電池の性能の劣
化のみならず、漏液、破裂等の異常状態を発生している
場合が多々あった。
本発明の目的は以上のような問題を解消するために、
充電式電源装置において、当該充電式電源装置の中の二
次電池を過充電から保護し、二次電池の性能の劣化を防
止するとともに、二次電池を過充電によって危険な状態
に至らしめない充電式電源装置を提供することにある。
充電式電源装置において、当該充電式電源装置の中の二
次電池を過充電から保護し、二次電池の性能の劣化を防
止するとともに、二次電池を過充電によって危険な状態
に至らしめない充電式電源装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明に係る充電式電
源装置は、充電可能な電池と、内部に寄生ダイオードを
有するＮ−チャンネル型のMOS FETスイッチ素子と、前
記電池の端子間電圧を検出して前記MOS FETスイッチ素
子を制御する制御手段とを備えた充電式電源装置であっ
て、前記MOS FETスイッチ素子に内蔵されているMOS F
ETのゲートは前記制御手段の出力端子に接続され、前記
MOS FETのドレインは前記電池の負極側に接続され、前
記MOS FETのソースは当該電源装置本体の負極接続端子
側に接続され、前記寄生ダイオードはその順方向が前記
電池の放電方向と一致するように前記ドレイン・ソース
間に接続されており、且つ、前記制御手段は、前記電池
の端子間電圧が充電可能電圧の近傍にある第１の電圧よ
り下がったとき前記MOS FETスイッチ素子を導通させ、
他方、前記電池の端子間電圧が前記充電可能電圧の近傍
であって前記第１の電圧より高い第２の電圧を超えたと
き前記MOS FETスイッチ素子を非導通状態にするもので
ある。
源装置は、充電可能な電池と、内部に寄生ダイオードを
有するＮ−チャンネル型のMOS FETスイッチ素子と、前
記電池の端子間電圧を検出して前記MOS FETスイッチ素
子を制御する制御手段とを備えた充電式電源装置であっ
て、前記MOS FETスイッチ素子に内蔵されているMOS F
ETのゲートは前記制御手段の出力端子に接続され、前記
MOS FETのドレインは前記電池の負極側に接続され、前
記MOS FETのソースは当該電源装置本体の負極接続端子
側に接続され、前記寄生ダイオードはその順方向が前記
電池の放電方向と一致するように前記ドレイン・ソース
間に接続されており、且つ、前記制御手段は、前記電池
の端子間電圧が充電可能電圧の近傍にある第１の電圧よ
り下がったとき前記MOS FETスイッチ素子を導通させ、
他方、前記電池の端子間電圧が前記充電可能電圧の近傍
であって前記第１の電圧より高い第２の電圧を超えたと
き前記MOS FETスイッチ素子を非導通状態にするもので
ある。
ここで、前記MOS FETのドレイン・ソース間のオン抵
抗を、前記電池の内部抵抗より小さくするのが好適であ
る。また、前記制御手段の消費電流を100μＡ以下に設
定することも可能である。
抗を、前記電池の内部抵抗より小さくするのが好適であ
る。また、前記制御手段の消費電流を100μＡ以下に設
定することも可能である。
［作 用］ 上記の構成を有する本発明によれば、本充電式電源装
置が充電器と接続されて用いられた際に、充電器の異常
等に起因して正常な充電条件を越えて電池が過充電され
た場合にも、本電源装置そのものが過充電防止機能を備
えているので、過充電による危険や特性の劣化をなくす
ことができる。さらに、本発明に特有のMOS FETスイッ
チ素子および制御手段を用いることにより、小型化を図
った過充電防止機能付きの充電式電源装置を構成するこ
とができる。
置が充電器と接続されて用いられた際に、充電器の異常
等に起因して正常な充電条件を越えて電池が過充電され
た場合にも、本電源装置そのものが過充電防止機能を備
えているので、過充電による危険や特性の劣化をなくす
ことができる。さらに、本発明に特有のMOS FETスイッ
チ素子および制御手段を用いることにより、小型化を図
った過充電防止機能付きの充電式電源装置を構成するこ
とができる。
［実施例］ 以下、本発明による電源装置の実施例を図面により説
明する。
明する。
第１図は本発明の基本構成を示すブロック図である。
第１図に示すように、負荷もしくは充電器１は、電源装
置２に接続される。電源装置２は、電池３、スイッチ素
子４および制御手段５から構成される。
第１図に示すように、負荷もしくは充電器１は、電源装
置２に接続される。電源装置２は、電池３、スイッチ素
子４および制御手段５から構成される。
ここで、本発明でいう電池とは、単一の電池のみなら
ず、複数の電池を互いに接続した組電池、過放電、短絡
等にかかわる安全装置、残容量表示等の機能が付加され
た電池および組電池をも包含する。
ず、複数の電池を互いに接続した組電池、過放電、短絡
等にかかわる安全装置、残容量表示等の機能が付加され
た電池および組電池をも包含する。
また、本発明のスイッチ素子としては、電力損失が小
さく、かつ、通常の使用状態での消費電力を小さくする
ために、電圧駆動型のスイッチであることが好ましい。
この条件を満足するデバイスとして、電界効果型のトラ
ンジスター（FET）が好ましい条件を備えているが、そ
の中でも、デバイスの内部に寄生ダイオードを有するMO
S FETを使用すると回路を著しく簡略化、および、小型
化することができる。すなわち、MOS FETの内部の寄生
ダイオードを電源装置の放電回路の一部として使用する
ことで、電源装置内の放電回路を省略でき、しかも、従
来の電源装置と同じように２端子の部品として使用する
ことができる。ここで、電源装置内の制御手段を外部か
らコントロールするための第３の端子等は必ずしも必要
としない。
さく、かつ、通常の使用状態での消費電力を小さくする
ために、電圧駆動型のスイッチであることが好ましい。
この条件を満足するデバイスとして、電界効果型のトラ
ンジスター（FET）が好ましい条件を備えているが、そ
の中でも、デバイスの内部に寄生ダイオードを有するMO
S FETを使用すると回路を著しく簡略化、および、小型
化することができる。すなわち、MOS FETの内部の寄生
ダイオードを電源装置の放電回路の一部として使用する
ことで、電源装置内の放電回路を省略でき、しかも、従
来の電源装置と同じように２端子の部品として使用する
ことができる。ここで、電源装置内の制御手段を外部か
らコントロールするための第３の端子等は必ずしも必要
としない。
次に、第２図に過充電防止機能を具備した電源装置の
一実施例を示す。第２図に示すようにスイッチ素子とし
て、内部寄生ダイオード41Aを有するMOS FET41を用い
る。電池３は単電池もしくは、直列または並列に接続さ
れた組電池からなる。
一実施例を示す。第２図に示すようにスイッチ素子とし
て、内部寄生ダイオード41Aを有するMOS FET41を用い
る。電池３は単電池もしくは、直列または並列に接続さ
れた組電池からなる。
制御手段５は、コンパレータと基準電圧回路等から構
成することが可能であり、第２図に示す回路図のように
電源入力と信号入力を兼ねる反転入力端（V-）を電池３
の負極端子に、非反転入力端（V+）を電池３の正極端子
に接続する。制御手段５の出力端はMOS FET41のゲート
に接続し、電池３の負極はMOS FET41のドレインに接続
し、MOS FET41のソースは、電源装置２の負極端子７に
接続し、電池３の正極は電源装置２の正極端子６に接続
する。
成することが可能であり、第２図に示す回路図のように
電源入力と信号入力を兼ねる反転入力端（V-）を電池３
の負極端子に、非反転入力端（V+）を電池３の正極端子
に接続する。制御手段５の出力端はMOS FET41のゲート
に接続し、電池３の負極はMOS FET41のドレインに接続
し、MOS FET41のソースは、電源装置２の負極端子７に
接続し、電池３の正極は電源装置２の正極端子６に接続
する。
制御手段５の出力パターンの例を第３図に示す。第３
図の（ａ）および（ｂ）に示すように、制御手段５のオ
ン時の出力電圧（Vout(on)）は、MOS FET41のゲートカ
ットオフ電圧（VGS(off)）よりも高く、また制御手段５
のオフ時の出力電圧（Vout(off)）は、MOS FET41のゲー
トカットオフ電圧（VGS(off)）よりも低いことが必要で
あるが、制御手段５のオン時の出力電圧（Vout(on)）
は、第３図の（ａ）または（ｂ）どちらの出力形式であ
っても差支えない。
図の（ａ）および（ｂ）に示すように、制御手段５のオ
ン時の出力電圧（Vout(on)）は、MOS FET41のゲートカ
ットオフ電圧（VGS(off)）よりも高く、また制御手段５
のオフ時の出力電圧（Vout(off)）は、MOS FET41のゲー
トカットオフ電圧（VGS(off)）よりも低いことが必要で
あるが、制御手段５のオン時の出力電圧（Vout(on)）
は、第３図の（ａ）または（ｂ）どちらの出力形式であ
っても差支えない。
以上の構成によれば、電池３の両端電圧が充電可能電
圧近傍のある一定の電圧（第３図におけるVoff）以上に
なると、制御手段５の出力電圧がVGS(off)以上からV
GS(off)以下になり、MOS FET41が導通状態から遮断状態
になり、電池３の充電回路を遮断する。
圧近傍のある一定の電圧（第３図におけるVoff）以上に
なると、制御手段５の出力電圧がVGS(off)以上からV
GS(off)以下になり、MOS FET41が導通状態から遮断状態
になり、電池３の充電回路を遮断する。
そして、寄生ダイオード41Aを介した放電によって電
池３の両端電圧が前記Voffよりも低い電圧（第３図にお
けるVon）以下なると、制御手段５の出力電圧はV
GS(off)以下からVGS(off)以上になり、MOS FET41が遮断
状態から導通状態になり、通常の（低損失の）放電が行
われる。
池３の両端電圧が前記Voffよりも低い電圧（第３図にお
けるVon）以下なると、制御手段５の出力電圧はV
GS(off)以下からVGS(off)以上になり、MOS FET41が遮断
状態から導通状態になり、通常の（低損失の）放電が行
われる。
なお、第２図および第３図に示したスイッチ素子の位
置と制御手段の出力パターンとは、Ｎ−チャンネル型の
MOS FETに対応するものであって、他のスイッチ素子を
用いる場合には、そのスイッチ素子の特性に応じた配置
および制御手段の出力パターンを選ぶ必要がある。
置と制御手段の出力パターンとは、Ｎ−チャンネル型の
MOS FETに対応するものであって、他のスイッチ素子を
用いる場合には、そのスイッチ素子の特性に応じた配置
および制御手段の出力パターンを選ぶ必要がある。
ここで、充電回路の遮断スイッチとして使用するMOS
FETを検討した結果、MOS FETとしては、ドレイン・ソー
ス間のオン抵抗（RDS(on)）が小さいものほど好まし
く、ドレイン・ソース間のオン抵抗（RDS(on)）は電源
装置内の電池の内部抵抗と同程度、もしくは、それより
も小さいことが必要であることがわかった。もちろん、
MOS FETは並列に使用しても差し支えなく、この場合
は、MOS FETのドレイン・ソース間のオン抵抗
（RDS(on)）の合成抵抗値が電源装置内の電池の内部抵
抗と同程度、もしくは、それよりも小さいことが必要で
ある。
FETを検討した結果、MOS FETとしては、ドレイン・ソー
ス間のオン抵抗（RDS(on)）が小さいものほど好まし
く、ドレイン・ソース間のオン抵抗（RDS(on)）は電源
装置内の電池の内部抵抗と同程度、もしくは、それより
も小さいことが必要であることがわかった。もちろん、
MOS FETは並列に使用しても差し支えなく、この場合
は、MOS FETのドレイン・ソース間のオン抵抗
（RDS(on)）の合成抵抗値が電源装置内の電池の内部抵
抗と同程度、もしくは、それよりも小さいことが必要で
ある。
MOS FETのドレイン・ソース間のオン抵抗（RDS(on)）
が電源装置内の電池の内部抵抗に比べて大きい場合は、
MOS FETによる電力損失が大きくなるばかりではなく、
その結果、電源装置内の温度偏差が著しく大きくなり好
ましくない。
が電源装置内の電池の内部抵抗に比べて大きい場合は、
MOS FETによる電力損失が大きくなるばかりではなく、
その結果、電源装置内の温度偏差が著しく大きくなり好
ましくない。
なお、スイッチ素子としてはて内部に寄生ダイオード
を有するデバイスであれば、内部に寄生ダイオードを有
するMOS FETと同じように寄生ダイオードを放電回路の
一部として使用することによってMOS FETと同様に電源
装置内の回路を簡略化することができる。
を有するデバイスであれば、内部に寄生ダイオードを有
するMOS FETと同じように寄生ダイオードを放電回路の
一部として使用することによってMOS FETと同様に電源
装置内の回路を簡略化することができる。
ところで、制御手段として使用する電子回路は、バイ
ポーラIC,MOS IC,CMOS IC,Bi−MOS IC、および、ハイブ
リッドIC等で構成することができるが、消費電流が小さ
いほうが好ましく、少なくとも、充電式電源装置内の二
次電池の自己放電電流よりも小さいことが望ましい。特
に、脱着可能な充電式電源装置としては、充電した状態
で電池を保存した場合、使用しないで放置しているだけ
で、充電式電源装置の残存容量が著しく短期間になくな
ってしまうのでは実用には堪え難い。
ポーラIC,MOS IC,CMOS IC,Bi−MOS IC、および、ハイブ
リッドIC等で構成することができるが、消費電流が小さ
いほうが好ましく、少なくとも、充電式電源装置内の二
次電池の自己放電電流よりも小さいことが望ましい。特
に、脱着可能な充電式電源装置としては、充電した状態
で電池を保存した場合、使用しないで放置しているだけ
で、充電式電源装置の残存容量が著しく短期間になくな
ってしまうのでは実用には堪え難い。
さらに、制御手段はスイッチ素子をオフする検知電圧
（Voff）よりも低いリセット電圧（Von）を有すること
が必要であり、そのヒステリシスの大きさ（Voff−
Von）は0.05V〜5.0V程度あることが好ましい。
（Voff）よりも低いリセット電圧（Von）を有すること
が必要であり、そのヒステリシスの大きさ（Voff−
Von）は0.05V〜5.0V程度あることが好ましい。
0.05Vよりも小さなヒステリシスでは、充電電流の遮
断による電池端子間電圧の低下によって、再び、リセッ
ト電圧（Von）を下回ってしまい、その結果、スイッチ
素子がオンして、電池は断続的に充電が継続されてしま
うことになるので、ヒステリシスが小さすぎるのは好ま
しくない。
断による電池端子間電圧の低下によって、再び、リセッ
ト電圧（Von）を下回ってしまい、その結果、スイッチ
素子がオンして、電池は断続的に充電が継続されてしま
うことになるので、ヒステリシスが小さすぎるのは好ま
しくない。
一方、ヒステリシスが5.0Vよりも大きな場合は、電源
装置が充電遮断状態から放電に入った場合、電源装置内
の電池の電圧がリセット電圧（Von）を下回らず、制御
手段の出力電圧が上らないのでスイッチ素子がオフ状態
のままとなり、放電電流はスイッチ素子の寄生ダイオー
ドのみを流れるので、スイッチ素子での電力損失が大き
い状態が続いてしまう。すなわち、ヒステリシスが大き
すぎるのは好ましくなく、放電開始による電池電圧の低
下によって、ただちに電圧検知手段がリセットされる程
度のヒステリシスの大きさでなければならない。したが
って、ヒステリシスの大きさは0.05V〜5.0V程度あるこ
とが好ましい。
装置が充電遮断状態から放電に入った場合、電源装置内
の電池の電圧がリセット電圧（Von）を下回らず、制御
手段の出力電圧が上らないのでスイッチ素子がオフ状態
のままとなり、放電電流はスイッチ素子の寄生ダイオー
ドのみを流れるので、スイッチ素子での電力損失が大き
い状態が続いてしまう。すなわち、ヒステリシスが大き
すぎるのは好ましくなく、放電開始による電池電圧の低
下によって、ただちに電圧検知手段がリセットされる程
度のヒステリシスの大きさでなければならない。したが
って、ヒステリシスの大きさは0.05V〜5.0V程度あるこ
とが好ましい。
つぎに、電池３として特開昭62−90,863号の二次電池
を使用した場合について具体的に説明する。以下は、電
池３として二次電池を２個直列に組み合わせた場合につ
いて詳述する。
を使用した場合について具体的に説明する。以下は、電
池３として二次電池を２個直列に組み合わせた場合につ
いて詳述する。
電池３の標準的な動作電圧範囲は、１セルあたり2.75
V〜4.2Vであり、電池３を２個直列に組み合わせた場合
は、5.5V〜8.4Vになる。
V〜4.2Vであり、電池３を２個直列に組み合わせた場合
は、5.5V〜8.4Vになる。
本例ではビデオムービーの電源用として2.0Ahの容量
を有する電源装置を試作した。試作した電源装置は90mm
×46mm×26mmの大きさを有し、0.15Ω〜0.30Ωの内部抵
抗を持つ。なお、電池３の単セルの内部抵抗は、0.02Ω
〜0.08Ωであり、25℃での自己放電電流は200μｍ程度
である。
を有する電源装置を試作した。試作した電源装置は90mm
×46mm×26mmの大きさを有し、0.15Ω〜0.30Ωの内部抵
抗を持つ。なお、電池３の単セルの内部抵抗は、0.02Ω
〜0.08Ωであり、25℃での自己放電電流は200μｍ程度
である。
ここで、電池３は単セルの端子間の電圧が約4.5V以上
になると、通常のサイクル劣化より大きな性能の低下を
引き起こすばかりではなく、安全上好ましくない。さら
に、単セルの端子間の電圧が約4.8Vを越えると異常発熱
を引き起こし、危険な状態になる。したがって、電池を
２個を直列に組み合わせた場合は、充電時に電源装置の
電圧が少なくとも充電可能電圧である9.0V以上にならな
いようにすることが安全上必要である。
になると、通常のサイクル劣化より大きな性能の低下を
引き起こすばかりではなく、安全上好ましくない。さら
に、単セルの端子間の電圧が約4.8Vを越えると異常発熱
を引き起こし、危険な状態になる。したがって、電池を
２個を直列に組み合わせた場合は、充電時に電源装置の
電圧が少なくとも充電可能電圧である9.0V以上にならな
いようにすることが安全上必要である。
ここで使用するスイッチ素子４としては例えば、2SK1
286（NEC）、2SK1136（三菱）、2SK1137（三菱）、2SK1
114（東芝）等のMOS FETを使用すれば、MOS FETのドレ
イン・ソース間のオン抵抗（RDS(on)）は、0.04Ω〜0.1
2Ωにすることができる。もちろん、より定格の大きなM
OS FETを使用すれば、さらに、MOS FETのドレイン・ソ
ース間のオン抵抗（RDS(on)）を小さくすることが可能
である。
286（NEC）、2SK1136（三菱）、2SK1137（三菱）、2SK1
114（東芝）等のMOS FETを使用すれば、MOS FETのドレ
イン・ソース間のオン抵抗（RDS(on)）は、0.04Ω〜0.1
2Ωにすることができる。もちろん、より定格の大きなM
OS FETを使用すれば、さらに、MOS FETのドレイン・ソ
ース間のオン抵抗（RDS(on)）を小さくすることが可能
である。
また、制御手段５はコンパレータと基準電圧回路等を
用い、シュミット回路を構成すればよい。このような回
路で、充電遮断電圧（Voff）を8.5V〜8.8Vに設定する。
さらに、制御手段５をCMOS I.C.等で構成すれば、制御
手段５の平均消費電流を、100μＡ以下に押さえるのは
容易である。
用い、シュミット回路を構成すればよい。このような回
路で、充電遮断電圧（Voff）を8.5V〜8.8Vに設定する。
さらに、制御手段５をCMOS I.C.等で構成すれば、制御
手段５の平均消費電流を、100μＡ以下に押さえるのは
容易である。
以上このような構成によれば、この電源装置の動作電
圧域（5.5V〜8.4V）では、単に、電池３を２個直列に接
続した場合と全く同じように使用することが可能であ
り、MOS FETにおける電力損失は、電源装置の電力容量
の３％以下程度に抑えることができる。
圧域（5.5V〜8.4V）では、単に、電池３を２個直列に接
続した場合と全く同じように使用することが可能であ
り、MOS FETにおける電力損失は、電源装置の電力容量
の３％以下程度に抑えることができる。
ここで、電源装置２が正常な充電条件（充電電流は2A
以下で、かつ、電源装置２の端子間電圧が8.4V以下の定
電圧充電）を越えて充電が行われた場合、電源装置２内
の電池３の端子間電圧が充電遮断電圧（Voff）を越えれ
ば、ただちに、充電回路が遮断され、電源装置２内の電
池３が危険な状態に至るのを未然に防止できる。
以下で、かつ、電源装置２の端子間電圧が8.4V以下の定
電圧充電）を越えて充電が行われた場合、電源装置２内
の電池３の端子間電圧が充電遮断電圧（Voff）を越えれ
ば、ただちに、充電回路が遮断され、電源装置２内の電
池３が危険な状態に至るのを未然に防止できる。
例えば、二次電池を２個直列に接続した組電池とこの
電源装置２を、2.0Aの定電流充電を行った場合で比較を
行えば、電池を２個直列に接続した組電池では、端子間
の電圧が9.6Vを越えたあたりから異常発熱を始め、つい
には破裂に至る。ところが、この電源装置２では電源装
置２内の電池３の端子間電圧が充電遮断電圧（Voff）を
越えれば、ただちに、充電回路が遮断される。すなわ
ち、通常の充電に比べれば、特性の劣化は数％大きくな
る場合もあるが、破裂等の危険な状態は回避され、その
後も安全に使用できる。
電源装置２を、2.0Aの定電流充電を行った場合で比較を
行えば、電池を２個直列に接続した組電池では、端子間
の電圧が9.6Vを越えたあたりから異常発熱を始め、つい
には破裂に至る。ところが、この電源装置２では電源装
置２内の電池３の端子間電圧が充電遮断電圧（Voff）を
越えれば、ただちに、充電回路が遮断される。すなわ
ち、通常の充電に比べれば、特性の劣化は数％大きくな
る場合もあるが、破裂等の危険な状態は回避され、その
後も安全に使用できる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、非常に簡単な
構成で、通常の二次電池と全く同じように使用でき、し
かも正常な充電条件を越えて電池が過充電される以前
に、電源装置の充電回路を遮断し、電源装置内の電池を
過充電から保護することができ、過充電による危険や特
性の劣化の虞れをなくすことができる。
構成で、通常の二次電池と全く同じように使用でき、し
かも正常な充電条件を越えて電池が過充電される以前
に、電源装置の充電回路を遮断し、電源装置内の電池を
過充電から保護することができ、過充電による危険や特
性の劣化の虞れをなくすことができる。
さらに、本発明に特有のMOS FETスイッチ素子および
制御手段を用いることにより、小型化を図った過充電防
止機能付きの充電式電源装置を実現することができる。
制御手段を用いることにより、小型化を図った過充電防
止機能付きの充電式電源装置を実現することができる。
第１図は本発明の基本的構成を示すブロック図、 第２図は本発明の一実施例の回路図、 第３図（ａ），（ｂ）は制御手段の出力パターンの例を
示す図である。 １……負荷または充電器、 ２……電源装置、 ３……電池、 ４……スイッチ素子、 ５……制御手段、 ６……正極端子、 ７……負極端子、 41……MOS FET、 41A……寄生ダイオード。
示す図である。 １……負荷または充電器、 ２……電源装置、 ３……電池、 ４……スイッチ素子、 ５……制御手段、 ６……正極端子、 ７……負極端子、 41……MOS FET、 41A……寄生ダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−75430（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−33271（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−299429（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−85051（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 7/00 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36
Claims (3)
- 【請求項１】充電可能な電池と、 内部に寄生ダイオードを有するＮ−チャンネル型のMOS
FETスイッチ素子と、 前記電池の端子間電圧を検出して前記MOS FETスイッチ
素子を制御する制御手段と を備えた充電式電源装置であって、 前記MOS FETスイッチ素子に内蔵されているMOS FETの
ゲートは前記制御手段の出力端子に接続され、前記MOS
FETのドレインは前記電池の負極側に接続され、前記M
OS FETのソースは当該電源装置本体の負極接続端子側
に接続され、前記寄生ダイオードはその順方向が前記電
池の放電方向と一致するように前記ドレイン・ソース間
に接続されており、且つ、 前記制御手段は、前記電池の端子間電圧が充電可能電圧
の近傍にある第１の電圧より下がったとき前記MOS FET
スイッチ素子を導通させ、他方、前記電池の端子間電圧
が前記充電可能電圧の近傍であって前記第１の電圧より
高い第２の電圧を超えたとき前記MOS FETスイッチ素子
を非導通状態にする ことを特徴とする過充電防止機能を備えた充電式電源装
置。 - 【請求項２】請求項１において、前記MOS FETのドレイ
ン・ソース間のオン抵抗を、前記電池の内部抵抗より小
さくしたことを特徴とする充電式電源装置。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記制御手段
の消費電流を100μＡ以下に設定したことを特徴とする
充電式電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2187991A JP3031969B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 充電式電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2187991A JP3031969B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 充電式電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0475431A JPH0475431A (ja) | 1992-03-10 |
| JP3031969B2 true JP3031969B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=16215714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2187991A Expired - Lifetime JP3031969B2 (ja) | 1990-07-18 | 1990-07-18 | 充電式電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031969B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69433808T2 (de) * | 1993-11-30 | 2005-06-09 | Siliconix Inc., Santa Clara | Vielfach-Spannungsversorgung und Verfahren zur Auswahl einer Spannungsquelle aus einer Vielzahl von Spannungsquellen |
| US5789900A (en) * | 1994-12-05 | 1998-08-04 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Device for protecting a secondary battery from overcharge and overdischarge |
-
1990
- 1990-07-18 JP JP2187991A patent/JP3031969B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0475431A (ja) | 1992-03-10 |
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