JP3133534B2 - 電池の過充電過放電防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の電池を直列に接
続して充電し、あるいは放電する方法に関し、とくに、
各々の電池特性に差ができたときに、過充電と過放電と
を防止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】充電式の電池は、過充電または過放電す
ると電池性能が低下する性質がある。とくに、電池の容
量が減少する欠点がある。電池の過充電と過放電とを防
止するために、従来から、直列に接続された電池電圧の
総和を監視し、電池の総電圧が設定値以上になると充電
を停止する方法が採用されている。また、放電するとき
は、電池電圧の総和が設定値以下になると放電をカット
オフする方法が採用されている。リチウムイオン二次電
池等の非水系二次電池は、定電圧充電して、充電電圧の
総和が設定値よりも高くならないようにしている。しか
しながら、リチウムイオン二次電池は、充電と放電とを
繰り返す充、放電サイクルが経過するにしたがって、直
列に接続した各電池間に内部抵抗の差ができ、また、容
量にも差ができ、各々の電池電圧にバラツキができる。
この状態で、２個の電池を直列接続したバッテリーパッ
クを充電すると、一方の電池が高電圧になって過充電と
なり、安全弁が作動する等の危険性があった。

【０００３】この弊害を避ける方法は、実開平２−１３
６４４５号公報に記載されている。この公報に記載され
る方法は、直列に接続した電池の総和のみでなく、個々
の電池電圧を測定し、この電圧を設定電圧に比較して、
過充電と過放電とを防止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この方法は、電池の総
電圧を検出して充電と放電とを停止する方法に比較する
と、優れた方法である。しかしながら、この方法によっ
ても、電池のバラツキに起因する性能の低下を有効に防
止することは難しい。それは、直列に接続された電池の
性能にバラツキができると、充電時に、電圧上昇の大き
い一方の電池が著しく急速に劣化するからであ。

【０００５】たとえば、２個のリチウムイオン二次電池
を直接に接続したバッテリーパックは、８．４Ｖで定電
圧充電して満充電する。充電中には、何れかの電池の電
圧が４．５Ｖを越えないように監視する。何れかの電池
が４．５Ｖを越えると、充電を停止する。この充電状態
において、２個の電池の性能が同じである場合、両方の
電池電圧は等しくなる。しかしながら、充放電のサイク
ル数が多くなるにしたがって、２個の電池には性能の差
ができる。すなわち、電池性能にバラツキができる。電
池性能にバラツキのある電池を８．４Ｖで定電圧充電す
ると、両方の電池電圧は同じでなくなる。片方の電池電
圧が上昇し、他方の電池電圧が低くなる。充電中に、一
方の電池電圧が４．５Ｖまで上昇するようになってしま
うと、その後、その電池は、充電されるたびに４．５Ｖ
まで電圧が上がってしまう。リチウムイオン二次電池の
バッテリーパックは、充電中にこの電圧まで上昇する
と、若干ではあるが電解液が分解し、ガスが発生する。
したがって、４．５Ｖに電圧が上昇する充電が何回も繰
り返し行われると、電池内部でガスがどんどん蓄積され
る。この状態で、電池が高温の環境に放置されると、安
全弁が作動する弊害が発生する。電池の充電を停止する
設定電圧を４．５Ｖよりも低くすることによって、この
弊害を防止できる。しかしながら、設定電圧を低くした
場合、電池性能にバラツキができると、充電できる容量
が著しく少なくなり、電池の実質的な容量、すなわち、
充電した後に使用できる容量が減少する欠点がある。

【０００６】充電に限らず放電中もよくにた状態が発生
する。たとえば、２個のリチウムイオン二次電池を直列
に接続したバッテリーパックを、各々の電池電圧を監視
して、設定電圧以下になると放電を停止する状態を考え
ると、電池性能にバラツキができて、二つの電池電圧に
差ができると、一方の電池電圧が他方よりも低くなる。
放電時に電池電圧にバラツキができるのは、いずれかの
電池が他方の電池に比較して劣化しているからである。
劣化した電池は、早く電圧が低下するので、過放電をカ
ットする状態となる。その後も、充電と放電とを繰り返
す毎に、劣化した電池が過放電カットされる状態とな
る。リチウムイオン二次電池は、設定電圧が低いと劣化
しやすいので、先に劣化した電池は、電圧が低くなって
加速的に劣化することになる。この弊害は、カットオフ
する設定電圧を高くすればよいが、設定電圧を高くする
と、充電した電池を十分に放電できなくなり、実質的に
使用できる容量が減少する。

【０００７】リチウムイオン二次電池等の非水系二次電
池に限らず、全ての二次電池は、充電時の電圧が高くな
り、あるいは放電中の電圧が低くなると、加速的に電池
性能が低下する特性がある。

【０００８】本発明は、従来の充電、放電方法が有する
これ等の欠点を解決することを目的に開発されたもので
ある。本発明の重要な目的は、複数の電池を直列に接続
して充電し、または放電するときに、電池性能の低下を
少なくし、しかも実質的に使用できる容量の低下を極力
少なくできる電池の過充電過放電防止方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電池の過充電防
止方法は、前述の目的を達成するために下記のようにし
て電池を充電する。本発明の方法は、直列に接続された
各々の電池電圧を検出して電池の充電を停止する方法を
改良したものである。いいかえると、直列接続の各々の
電池の電圧が設定電圧よりも高くなると充電を停止する
充電方法を改良したものである。本発明の電池の過充電
防止方法は、各々の電池の充電を停止する設定電圧を、
各々の電池の電圧差が大きくなると低く補正することを
特徴とする。すなわち、本発明の方法は、直列接続の電
池性能にバラツキができると、充電を停止する設定電圧
を低く補正することによって、劣化した電池の性能が加
速的に低下するのを防止することを特徴とするものであ
る。

【００１０】さらに、本発明の電池の過放電防止方法
は、直列に接続された各々の電池電圧を検出して電池の
放電を停止する方法であって、各々の電池の電圧が設定
電圧よりも低くなると放電を停止する方法を改良したも
のである。本発明の方法は、各々の電池の放電を停止す
る設定電圧を、各々の電池の電圧差が大きくなると高く
補正することによって、劣化した電池の性能が加速的に
低下するのを防止することを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明の電池の過充電防止方法は、下記のよう
にして電池を充電する。説明を理解しやすくするため
に、２個のリチウムイオン二次電池を直列に接続したバ
ッテリーパックを、定電圧充電する方法を説明する。

【００１２】 内蔵する電池の性能が同じであるバッテリーパック この状態のバッテリーパックを定電圧充電すると、各々
の電池の電圧は等しく上昇する。したがって、バッテリ
ーパックの電池電圧が、定電圧充電する電圧に接近する
にしたがって充電電流が減少し、定電圧充電する電圧に
なると全ての電池が満充電されて充電電流が０となる。

【００１３】 内蔵する電池の性能にバラツキが発生
したバッテリーパック このバッテリーパックを充電すると、充電されるにした
がって、片方のリチウムイオン二次電池の電圧が他方の
電池よりも高くなる。すなわち、２個のリチウムイオン
二次電池に電圧差ができる。定電圧充電するときに、両
方の電池電圧が設定電圧よりも高くならないかどうかを
監視している。何れかの電池電圧が設定電圧を越える
と、充電が停止される。充電を停止する設定電圧は、２
個のリチウムイオン二次電池のバラツキによって変更す
る。２個のリチウムイオン二次電池の電池性能の差が大
きくなると、設定電圧を低く補正する。したがって、２
個のリチウムイオン二次電池は、片方の性能が低下し
て、バラツキが大きくなると、設定電圧を低くして、電
池性能が加速的に低下するのを防止する。電池性能のバ
ラツキが少ないとき、いいかえると、何れかの電池の性
能低下が少ないときは、設定電圧を高くして、バッテリ
ーパックを充電する電気量を多くする。この状態では、
電池は性能の低下が少ないので、設定電圧を高くして
も、性能の低下を少なくできる。電池の性能が低下し
て、バラツキが大きくなると、充電を停止する設定電圧
を低くして、劣化して電池の性能が低下するのを少なく
する。

【００１４】電池を放電するときは、電池性能が低下し
てバラツキが大きくなると、放電をカットオフする設定
電圧を高くする。それは、性能が低下した電池を低電圧
になるまで放電すると、加速的に性能が低下するからで
ある。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための方法を例示するものであって、本発
明の方法は、使用する電池のタイプや回路構成等を下記
の方法に特定するものでない。本発明の方法は、特許請
求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【００１６】最初に、本発明の過充電、過放電防止方法
の理解を容易にするために、従来の充電方法を記載す
る。図１は、電池性能にバラツキのない２個の電池を充
電し、また放電するときに電圧特性を実線Ａで示す。バ
ラツキのない電池を充電すると、２個の電池の電圧は実
線Ａに沿って上昇し、あるいは低下する。

【００１７】２個のリチウムイオン二次電池を直列に接
続したパック電池は、８．４Ｖで定電圧充電される。こ
のとき、パック電池は、二つの電池電圧和が８．４Ｖと
なるまでしか上昇しない。２個の電池性能が同じである
と、充電中にそれぞれの電池電圧が等しく、４．２Ｖ
（図１のＢ点）までしか上昇しない。しかしながら、各
々の電池電圧を制限しないで充電すると、充電中に２個
の電池のバランスが崩れたときに、一方の電池が４．５
Ｖ以上となって過充電されることがある。この状態にな
ると、電池の内部でガスが発生し、最悪のときには安全
弁が作動して、腐食性のあるガスや電解液を放出して電
気機器を損傷することがある。

【００１８】この欠点を避けるために、従来の充電方法
は、片方のリチウムイオン二次電池の電圧が４．５Ｖを
越えると充電を停止している。すなわち、電池Ｘが図１
の直線Ｃで示す４．５Ｖラインをこえ、あるいは、電池
Ｙが直線Ｄで示す４．５Ｖラインを越えると、充電を停
止するようにしている。この方法で、２個のリチウムイ
オン二次電池を直列に接続したパック電池を８．４Ｖで
定電圧充電すると、電池Ｘ、Ｙの電圧は、曲線Ｅまたは
Ｆに沿って移動する。バラツキのない電池は、Ｂ点で充
電が完了する。電池のバラツキが大きくなるにしたがっ
て、電池の電圧は、破線ＥまたはＦの矢印で示す方向に
移動する。ただし、破線Ｅは、電池Ｙの電圧が先に４．
５Ｖに上昇する状態を示し、破線Ｆは、電池Ｘの電圧が
先に４．５Ｖとなる状態を示している。電池ＸとＹのバ
ラツキが大きくなるにしたがって、電池の充電を停止す
るときの、それぞれの電池電圧は、破線ＥまたはＦの矢
印で示す方向に移動する。

【００１９】すなわち、２個の電池のバラツキが大きく
なると、一方の電池の電圧が、充電される度に破線Ｅま
たはＦの矢印で示す方向に移動し、何れかの電池が４．
５Ｖまで充電されてしまう。片方の電池電圧が４．５Ｖ
に上昇してしまうと、パック電池の電圧が８．４Ｖにな
ってもう一方の電池が満充電される前に充電が停止され
る。このため、パック電池を十分に充電できなくなる欠
点がある。この欠点を避けるには、それぞれの電池電圧
を検出し、充電を停止する設定電圧の４．５Ｖを高くす
ること、すなわち、図１において矢印Ｇで示す範囲を大
きくすることで解消できる。しかしながら、設定電圧を
高くすると、電圧の高い電池は、電解液が分解してガス
が発生する。このため、何回も充電と放電とを繰り返し
て、サイクル末期になると、多量のガスが蓄積され、こ
の状態で高温に放置されると安全弁が作動することがあ
る。このため、それぞれの電池の充電を停止する設定電
圧を高くすることはできない。

【００２０】本発明は、この欠点を避けるために、それ
ぞれの電池の充電を停止する設定電圧を、他の電池の電
圧で補正している。図２は、本発明の具体的な方法で、
２個のリチウムイオン二次電池を直列接続したパック電
池を充電する状態を示している。この図において、パッ
ク電池は、電池の電圧が、直線Ｈ、Ｉ、Ｊで囲まれる範
囲内にあるときに充電し、直線Ｈ、Ｉ、Ｊを越える範囲
では充電を停止する。すなわち、パック電池は下記の
〜の条件を満足するときに電池を充電する。

【００２１】 電池Ｘの電圧が直線Ｈを越えない。電
池Ｘの電圧（ｘ）が直線Ｈよりも右側にあり下記の式を
満足する。 ｘ≦４．０５＋０．１ｙ…………(1) ただし、この式においてｙは電池Ｙの電圧。この式は、
電池Ｙの電圧が高くなる、すなわち電池のバラツキが少
なくなると、電池Ｘの電圧（ｘ）が高くなるまで充電を
継続し、電池Ｙの電圧が低くなる、すなわち電池のバラ
ツキが大きくなると、電池Ｘの電圧（ｘ）が低いときに
充電を停止することを示している。

【００２２】 電池Ｙの電圧が直線Ｉを越えない。電
池Ｙの電圧（ｙ）が直線Ｉよりも下側にあり下記の式を
満足する。 ｙ≦４．０５＋０．１ｘ…………(2) この式は、電池Ｘの電圧が高くなる、すなわち電池のバ
ラツキが少なくなると、電池Ｙの電圧（ｙ）が高くなる
まで充電を継続し、電池Ｘの電圧が低くなる、すなわち
電池のバラツキが大きくなると、電池Ｙの電圧（ｙ）が
低いときに充電を停止することを示している。

【００２３】 電池ＸとＹの電圧の和が直線Ｊを越え
ない。電池のバラツキが少ない場合、２個の電池の電圧
のトータルが８．４Ｖになるまで充電を継続する。

【００２４】図２において、電池Ｘの電圧（ｘ）の上限
を示す直線Ｈは、次の式で示される。 ｘ≦４．０５＋０．１ｙ…………(1) この式は、下記の一般式に変更できる。 ｘ≦Ｖｃｃ＋Ａｙ…………………(3) さらに、この式は下記の一般式に変更できる。 ｘ−Ａｙ≦Ｖｃｃ…………………(4)

【００２５】また、電池Ｙの電圧（ｙ）の上限を示す直
線Ｉは、下記の式で示される。 ｙ≦４．０５＋０．１ｘ…………(2) この式は、下記の一般式で示すことができる。 ｙ≦Ｖｃｃ＋Ａｘ…………………(5) さらに、この式は下記の一般式に変更できる。 ｙ−Ａｘ≦Ｖｃｃ…………………(6)

【００２６】電池Ｘ、Ｙの電池の上限を示す一般式
(1)、(2)において、図２は、Ｖｃｃを４．０５Ｖに、Ａ
を０．１に決定している。(4)と(6)とで示す一般式にお
いて、直線Ｈ、Ｉの傾きを示す係数Ａの値を調整して、
電池Ｘ、Ｙの電圧の上限を調整することができる。電池
ＸとＹの電圧（ｘ、ｙ）が決まった電圧になると充電を
停止する従来の方法は、一般式(4)と(6)において、係数
Ａを０とするものである。本発明の充電方法は、一般式
(4)と(6)において、Ａの値を大きくすると、電池のバラ
ツキが大きくなったときに、充電を停止する電圧は低く
補正される。このため、バラツキのある電池を充電する
ときに、それぞれの電池の過充電を効果的に防止できる
特長がある。ただ、一般式において係数Ａの値が大きす
ぎると、バラツキのあるパック電池を十分に満充電でき
なくなる欠点がある。したがって、係数Ａは、バラツキ
のあるパック電池の過充電によるサイクル寿命の低下を
少なくすることと、電池の充電容量とを考慮して最適値
に調整する。たとえば、係数Ａの値は、０．０３〜３の
範囲に設定する。

【００２７】一般式(4)と(6)とにおいて、リチウムイオ
ン二次電池の場合、定数Ｖｃｃの値は、直線ＨとＩの交
点が４．５Ｖとなるように設定する。定数Ｖｃｃの値を
大きくすると、多少バラツキのあるパック電池を満充電
できるようになる。しかしながら、定数Ｖｃｃを大きく
すると、バラツキの大きい電池を過充電してサイクル寿
命を短くする弊害がある。反対に定数Ｖｃｃが小さい
と、少しでもバラツキのあるパック電池を満充電できな
くなる。したがって定数Ｖｃｃの値は、電池のサイクル
寿命と、充電量とを考慮して電池のタイプに最適な電圧
に設定する。

【００２８】図２に示す状態でパック電池を充電する充
電回路のブロック図を図３に示している。この図に示す
充電回路は、分圧回路１と、Ａｘ電圧検出回路２と、Ａ
ｙ電圧検出回路３と、ｘ電圧検出回路４と、ｙ電圧検出
回路５と、減算回路６と、Ｖｃｃ比較回路７と、ＯＲ回
路８と、スイッチ制御回路９と、スイッチング手段１０
とを備えている。

【００２９】分圧回路１は、それぞれの電池電圧を分圧
して、電圧に係数ＡをかけてＡｘと、Ａｙとする。Ａｘ
電圧検出回路２と、Ａｙ電圧検出回路３は、分圧回路１
で分圧して電池電圧であるＡｘと、Ａｙとを検出する。
ｘ電圧検出回路４と、ｙ電圧検出回路５とは、電池Ｘ、
Ｙの電圧を検出する。減算回路６は、電池Ｘ、Ｙの電圧
（ｘ、ｙ）から、ＡｙとＡｘとを減算して、一般式(4)
と(6)とに示す「ｘ−Ａｙ」と「ｙ−Ａｘ」の値を演算
する。Ｖｃｃ比較回路７は、減算回路６で計算した「ｘ
−Ａｙ」と「ｙ−Ａｘ」とを、別々にＶｃｃに比較し、
Ｖｃｃよりも「ｘ−Ａｙ」と「ｙ−Ａｘ」の何れかが大
きいと、オフ信号を出力する。Ｖｃｃよりも「ｘ−Ａ
ｙ」と「ｙ−Ａｘ」が小さいとき、Ｖｃｃ比較回路７は
オフ信号を出力しない。ＯＲ回路８は、いずれかのＶｃ
ｃ比較回路７からオフ信号が出力されると、オフ信号を
出力する。いずれのＶｃｃ比較回路７からもオフ信号が
入力されないとき、ＯＲ回路８は、オフ信号を出力しな
い。ＯＲ回路８のオフ信号は、スイッチ制御回路９に入
力される。スイッチ制御回路９は、ＯＲ回路８からオフ
信号が入力されると、スイッチング手段１０をオフ状態
に切り替える。ＯＲ回路８からオフ信号が入力されない
状態にあっては、スイッチ制御回路９はスイッチング手
段１０をオフにせず、オン状態に保持する。スイッチン
グ手段１０は、オン状態でパック電池を充電し、オフ状
態で充電を停止する。

【００３０】図３に示す充電回路は、電池ＸとＹの電圧
の和を検出して充電を停止するスイッチング手段を備え
ない。ただ、この充電回路は、パック電池を８．４Ｖで
定電圧充電することによって、パック電池の電圧が８．
４Ｖに近付くにしたがって充電電流は減少する。そし
て、パック電池の電圧が８．４Ｖになると充電電流は０
になって充電が実質的に停止される。したがって、パッ
ク電池のトータル電圧を検出して充電を停止する回路を
必要としない。ただ、パック電池のトータル電圧を検出
して、設定電圧になるとスイッチング手段をオフとし、
あるいは、充電電流が設定値よりも小さくなるとスイッ
チング手段をオフとし、あるいはまた、設定時間経過す
るとスイッチング手段をオフとして充電を停止すること
も可能であるのは言うまでもない。

【００３１】さらに、本発明の過充電防止方法は、図４
のグラフで示す状態でパック電池を充電することもでき
る。この図に示す充電方法は、電池ＸとＹの電圧ｘ、ｙ
が、実線Ｋで示す範囲内にあるときに充電し、実線Ｋを
越えると充電を停止する。この図に示す充電方法は、下
記の〜条件を満足するときにパック電池を充電し、
〜の何れかの条件を満足しないときに、充電を停止
する。

【００３２】 電池Ｘの電圧が下記の条件を満足す
る。電池Ｙの電圧がＶｄよりも大きいとき、電池Ｘの電
圧ｘはＶａより低い。電池Ｙの電圧がＶｄよりも小さい
とき、電池Ｘの電圧ｘはＶｂより低い。 電池Ｙの電圧が下記の条件を満足する。電池Ｘの電
圧がＶｄよりも大きいとき、電池Ｙの電圧ｙはＶａより
低い。電池Ｘの電圧がＶｄよりも小さいとき、電池Ｙの
電圧ｙはＶｂより低い。 電池ＸとＹの電圧の和が設定電圧を越えない。設定
電圧は、２個のリチウムイオン二次電池を直列接続した
パック電池の場合８．４Ｖに設定する。電池のバラツキ
が少ない場合、２個の電池の電圧のトータルが設定電圧
である８．４Ｖになるまで充電を継続する。

【００３３】図４に示す状態でパック電池を充電する充
電回路を図５に示している。この充電回路は、２組のバ
ッファーアンプ１１ｘ、１１ｙと、６組の差動アンプ１
２Ａｘ、１２Ｂｘ、１２Ｄｘ、１２Ａｙ、１２Ｂｙ、１
２Ｄｙと、２組の第１ＡＮＤ回路１３ｘ、１３ｙと、２
組の第２ＡＮＤ回路１４ｘ、１４ｙと、２組のＮＯＴ回
路１５、１５と、ＡＮＤ回路の出力端子を接続するＯＲ
回路１６と、ＯＲ回路１６の出力を反転してスイッチン
グ手段１８をオンオフするＮＯＴ回路１７とを備える。

【００３４】バッファーアンプ１１ｘ、１１ｙは、入力
端子を電池Ｘ、Ｙに別々に接続し、出力端子を差動アン
プ１２Ａｘ、１２Ｂｘ、１２Ｄｘ、または、差動アンプ
１２Ａｙ、１２Ｂｙ、１２Ｄｙの＋側入力端子に接続し
ている。それぞれのバッファーアンプ１１ｘ、１１ｙに
接続される３組の差動アンプは、−側入力端子を、基準
電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｄに接続している。差動アンプ１２
Ａｘ、１２Ｂｘ、１２Ｄｘ、１２Ａｙ、１２Ｂｙ、１２
Ｄｙは、＋側入力端子に−側入力端子よりも高い電圧が
入力されると”１”の信号を出力し、反対のときには”
０”の信号を出力する。第１ＡＮＤ回路１３ｘ、１３ｙ
は、ふたつの入力端子を、電池電圧を基準電圧Ｖａに比
較する差動アンプ１２Ａｘ、１２Ａｙの出力端子と、他
の電池電圧を基準電圧Ｖｄに比較する差動アンプ１２Ｄ
ｙ、１２Ｄｘの出力とに接続している。さらに、第２Ａ
ＮＤ回路１４ｘ、１４ｙは、一方の入力端子を、電池電
圧を基準電圧Ｖｂに比較する差動アンプ１２Ｂｘ、１２
Ｂｙの出力端子に接続している。もう一方の入力端子
は、ＮＯＴ回路１５を介して、他の電池の電圧を基準電
圧Ｖｄに比較する差動アンプ１２Ｄｙ、１２Ｄｘの出力
に接続している。

【００３５】図５に示す充電回路は下記の動作をしてパ
ック電池を充電する。 ［電池Ｘの電圧ｘがＶｄよりも低いとき］ この状態で、差動アンプ１２Ｄｘは”０”の信号を
出力する。 差動アンプ１２Ｄｘの”０”信号は、第１ＡＮＤ回
路１３ｙと第２ＡＮＤ回路１４ｙとに入力される。 第２ＡＮＤ回路１４ｙは、ＮＯＴ回路１５で”０”
信号が”１”に反転して入力される。したがって、第２
ＡＮＤ回路１４ｙは、別の入力端子に”１”信号が入力
されると、”１”信号を出力する。 第１ＡＮＤ回路１３ｙは”０”信号が入力される。
したがって、第１ＡＮＤ回路１３ｙは、もう一方の入力
端子の入力信号にかかわらず、”０”信号を出力する。 電池Ｙの電圧がＶｂを越えると、差動アンプ１２Ｂ
ｙは”１”を出力する。この”１”信号は、第２ＡＮＤ
回路１４ｙに入力され、第２ＡＮＤ回路１４ｙは”１”
を出力する。 第２ＡＮＤ回路１４ｙの”１”信号は、ＯＲ回路１
６の出力を”１”とし、ＯＲ回路１６の出力”１”は、
ＮＯＴ回路１７を介して”０”に反転され、スイッチン
グ手段１８をオフとする。スイッチング手段１８は、”
０”信号ではベース電流が流れずオフ状態となる。 電池Ｙの電圧がＶｂよりも低いときには、差動アン
プ１２Ｂｙの出力は”０”となる。この”０”信号は、
第２ＡＮＤ回路１４ｙに入力されるので、第２ＡＮＤ回
路１４ｙは出力は”０”となる。 第２ＡＮＤ回路１４ｙの出力である”０”信号は、
ＯＲ回路１６の出力を”１”とすることがない。したが
って、ＯＲ回路１６の出力が”０”、ＮＯＴ回路１７の
出力が”１”となり、スイッチング手段１８をオン出力
とする。スイッチング手段１８は、”１”信号が入力さ
れるとベース電流が流れてオン状態となる。

【００３６】［電池Ｙの電圧がＶｄよりも低いとき］ この状態で、差動アンプ１２Ｄｙは”０”の信号を
出力する。 差動アンプ１２Ｄｙの”０”信号は、第１ＡＮＤ回
路１３ｘと、第２ＡＮＤ回路１４ｘとに入力される。 第２ＡＮＤ回路１４ｘは、ＮＯＴ回路１５で”０”
信号が”１”に反転して入力される。したがって、第２
ＡＮＤ回路１４ｘは、別の入力端子に”１”信号が入力
されると、”１”信号を出力する。 第１ＡＮＤ回路１３ｘは”０”信号が入力される。
したがって、第１ＡＮＤ回路１３ｘは、もう一方の入力
端子の入力信号にかかわらず、常に”０”信号を出力す
る。 電池Ｘの電圧がＶｂを越えると、差動アンプ１２Ｂ
ｘは”１”を出力する。この”１”信号は、第２ＡＮＤ
回路１４ｘに入力され、第２ＡＮＤ回路１４ｘは”１”
を出力する。 第２ＡＮＤ回路１４ｘの”１”信号は、ＯＲ回路１
６の出力を”１”とし、ＯＲ回路１６の出力”１”は、
ＮＯＴ回路１７を介して”０”に反転され、スイッチン
グ手段１８をオフとする。スイッチング手段１８は、”
０”信号ではベース電流が流れずオフ状態となる。 電池Ｘの電圧がＶｂよりも低いときには、差動アン
プ１２Ｂｘの出力は”０”となる。この”０”は信号
は、第２ＡＮＤ回路１４ｘに入力されるので、第２ＡＮ
Ｄ回路１４ｘは出力は”０”となる。 第２ＡＮＤ回路１４ｘの出力である”０”信号は、
ＯＲ回路１６の出力を”１”とすることがない。したが
って、ＯＲ回路１６の出力が”０”、ＮＯＴ回路１７の
出力が”１”となり、スイッチング手段１８をオン状態
とする。スイッチング手段１８は、”１”信号が入力さ
れるベース電流が流れてオン状態となる。

【００３７】［電池Ｘの電圧がＶｄよりも高いとき］ この状態で、差動アンプ１２Ｄｘは”１”の信号を
出力する。 差動アンＤｘの”１”信号は、第１ＡＮＤ回路１３
ｙと、第２ＡＮＤ回路１４ｙとに入力される。 第２ＡＮＤ回路１４ｙは、ＮＯＴ回路１５で”１”
の信号が”０”に反転して入力される。したがって、第
２ＡＮＤ回路１４ｙは、別の入力端子に”１”信号が入
力されても”０”を出力する。 第１ＡＮＤ回路１３ｙは”１”信号が入力される。
したがって、第１ＡＮＤ回路１３ｙは、もう一方の入力
端子に”１”の信号が入力されると、”１”信号を出力
する。 電池Ｙの電圧がＶａを越えると、差動アンプ１２Ａ
ｙは”１”を出力する。この”１”信号は、第１ＡＮＤ
回路１３ｙに入力され、第１ＡＮＤ回路１３ｙは”１”
を出力する。 第１ＡＮＤ回路１３ｙの”１”信号は、ＯＲ回路１
６の出力を”１”とし、ＯＲ回路１６の出力”１”は、
ＮＯＴ回路１７で”０”に反転され、スイッチング手段
１８をオフとする。スイッチング手段１８は、”０”信
号ではベース電流が流れずオフ状態となる。 電池Ｙの電圧がＶａよりも低いときには、差動アン
プ１２Ａｙの出力は”０”となる。この”０”は信号
は、第１ＡＮＤ回路１３ｙに入力されるので、第１ＡＮ
Ｄ回路１３ｙの出力は”０”となる。 第１ＡＮＤ回路１３ｙの出力である”０”信号は、
ＯＲ回路１６の出力を”１”とすることがない。したが
って、ＯＲ回路１６の出力が”０”、ＮＯＴ回路１７の
出力が”１”となり、スイッチング手段１８をオン状態
とする。スイッチング手段１８は、”１”信号が入力さ
れるベース電流が流れてオン状態となる。

【００３８】［電池Ｙの電圧がＶｄよりも高いとき］ この状態で、差動アンプ１２Ｄｙは”１”の信号を
出力する。 差動アンプ１２Ｄｙの”１”信号は、第１ＡＮＤ回
路１３ｘと、第２ＡＮＤ回路１４ｘとに入力される。 第２ＡＮＤ回路１４ｘは、ＮＯＴ回路１５で”１”
信号が”０”に反転して入力される。したがって、第２
ＡＮＤ回路１４ｘは、別の入力端子に”１”信号が入力
されても常に”０”信号を出力する。 第１ＡＮＤ回路１３ｘには、”１”信号が入力され
る。したがって、第１ＡＮＤ回路１３ｘは、もう一方の
入力端子に”１”の信号が入力されると、”１”信号を
出力する。 電池Ｘの電圧がＶａを越えると、差動アンプ１２Ａ
ｘは”１”を出力する。この”１”信号は、第１ＡＮＤ
回路１３ｘに入力され、第１ＡＮＤ回路１３ｘは”１”
を出力する。 第１ＡＮＤ回路１３ｘの”１”信号は、ＯＲ回路１
６の出力を”１”とし、ＯＲ回路１６の出力”１”は、
ＮＯＴ回路１７で”０”に反転され、スイッチング手段
１８をオフとする。スイッチング手段１８は、”０”信
号ではベース電流が流れずオフ状態となる。 電池Ｘの電圧がＶａよりも低いときには、差動アン
プ１２Ａｘの出力は”０”となる。この”０”は信号
は、第１ＡＮＤ回路１３ｘに入力されるので、第１ＡＮ
Ｄ回路１３ｘは出力は”０”となる。 第１ＡＮＤ回路１３ｘの出力である”０”信号は、
ＯＲ回路１６の出力を”１”とすることがない。したが
って、ＯＲ回路１６の出力が”０”、ＮＯＴ回路１７の
出力が”１”となり、スイッチング手段１８をオン出力
とする。スイッチング手段１８は、”１”信号が入力さ
れるベース電流が流れてオン状態となる。

【００３９】以上の実施例は、電池を充電する方法を例
示している。電池を放電する場合も同じように、電池電
圧を検出して放電を停止することができる。ただし、放
電を停止するときには、一般式(4)と(6)とにおける、Ｖ
ｃｃとＡの値、あるいは、図４におけるＶａ、Ｖｂ、Ｖ
ｄを、電池を過放電しないで十分に電力を取り出しでき
る電圧値に変更する。

【００４０】さらに、以上の実施例は、２個の電池を直
列に接続したパック電池の充電方法と放電方法とを例示
しているが、３個以上の電池を直列に接続したパック電
池も、互いに他の電池電圧を検出して、充電を停止する
電圧を補正することができる。この場合も、電池電圧の
バラツキが大きくなると、充電または放電を停止する電
圧が低くなるように補正する。たとえば、３個以上の電
池を直列に接続したパック電池を充電するときには、他
の電池電圧の平均値を、特定の電池電圧に比較し、その
差が大きいときにはバラツキが大きいと判定して、充電
を停止する設定電圧を低くする。たとえば、電池Ｘ、
Ｙ、Ｚを直列に接続したパック電池を充電するときに
は、電池Ｘの電池を、電池ＹとＺの電圧の平均値に比較
する。比較する電圧差が大きいときには、充電を停止す
る電池Ｘの設定電圧を低くする。電池ＹとＺも、電池Ｘ
と同様にして他の電池電圧の平均値に比較して、電圧差
が大きくなると、設定電圧を低くする。

【００４１】

【発明の効果】本発明の電池の過充電防止方法は、複数
の電池を直列に接続したパック電池を電池性能の低下を
少なくして充電し、あるいは放電できる特長がある。そ
れは、本発明の方法が、直列に接続した電池のバラツキ
を検出し、電池のバラツキが大きくなる、言い替えると
電池性能が低下すると、設定電圧を低くして充電を停止
し、あるいは放電を停止するからである。さらに、本発
明の方法は、電池性能が低下しない状態、いいかえると
電池のバラツキが少ない状態では、充電を停止する設定
電圧を高くするので、充電量を大きくして、使用できる
電池の実質容量を大きくできる特長がある。すなわち、
本発明の方法は、電池の容量を最大に利用して、過充電
と過放電とを可能な限り防止して、電池のサイクル寿命
を長くできる優れた特長を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の方法でパック電池を充電する状態を示す
グラフ

【図２】本発明の方法でパック電池を充電する状態を示
すグラフ

【図３】図２に示す方法でパック電池を充電する充電回
路を示すブロック線図

【図４】本発明の他の充電方法でパック電池を充電する
状態を示すグラフ

【図５】図４に示す方法でパック電池を充電する充電回
路を示すブロック線図

【符号の説明】

１…分圧回路 ２…Ａｘ電圧検出回路 ３…Ａｙ電圧検出回路 ４…ｘ電圧検出回路 ５…ｙ電圧検出回路 ６…減算回路 ７…Ｖｃｃ比較回路 ８…ＯＲ回路 ９…スイッチ制御回路 １０…スイッチング手段 １１ｘ、１１ｙ…バッファーアンプ １２Ａｘ、１２Ｂｘ、１２Ｄｘ…差動アンプ １２Ａｙ、１２Ｂｙ、１２Ｄｙ…差動アンプ １３ｘ、１３ｙ…第１ＡＮＤ回路 １４ｘ、１４ｙ…第２ＡＮＤ回路 １５…ＮＯＴ回路 １６…ＯＲ回路 １７…ＮＯＴ回路 １８…スイッチング手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−67733（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−331425（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−49181（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−111177（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−104015（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−105457（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−105458（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−141479（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−165399（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−136445（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 10/42 - 10/48 H02J 7/00 - 7/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列に接続された各々の電池電圧を検出
   して電池の充電を停止する方法であって、各々の電池の
   電圧が設定電圧よりも高くなると充電を停止する電池の
   過充電防止方法において、 各々の電池の充電を停止する設定電圧を、各々の電池の
   電圧差が大きくなると低く補正することを特徴とする電
   池の過充電防止方法。
2. 【請求項２】 直列に接続された各々の電池電圧を検出
   して電池の放電を停止する方法であって、各々の電池の
   電圧が設定電圧よりも低くなると放電を停止する電池の
   過放電防止方法において、 各々の電池の放電を停止する設定電圧を、各々の電池の
   電圧差が大きくなると高く補正することを特徴とする電
   池の過放電防止方法。