JP3439035B2 - 電池の過放電を防止するパック電池 - Google Patents
電池の過放電を防止するパック電池Info
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- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
- H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/18—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池の過放電を防
止するパック電池に関する。とくに、本発明は、リチウ
ムイオン二次電池に最適な、過放電を防止するパック電
池に関する。
止するパック電池に関する。とくに、本発明は、リチウ
ムイオン二次電池に最適な、過放電を防止するパック電
池に関する。
【０００２】
【従来の技術】電池の過放電を防止する回路を内蔵する
パック電池の回路図を図１に示す。この図のパック電池
は、電池１と直列に、過放電阻止スイッチ３を接続して
いる。過放電阻止スイッチ３は、電池電圧が最低設定電
圧よりも低くなったときに、オフに切り換えられて、電
池１の過放電を防止する。過放電阻止スイッチ３は、制
御回路４でオンオフに切り換えられる。制御回路４は、
電池電圧を検出し、最低設定電圧よりも低下したときに
過放電阻止スイッチ３をオフに切り換える。
パック電池の回路図を図１に示す。この図のパック電池
は、電池１と直列に、過放電阻止スイッチ３を接続して
いる。過放電阻止スイッチ３は、電池電圧が最低設定電
圧よりも低くなったときに、オフに切り換えられて、電
池１の過放電を防止する。過放電阻止スイッチ３は、制
御回路４でオンオフに切り換えられる。制御回路４は、
電池電圧を検出し、最低設定電圧よりも低下したときに
過放電阻止スイッチ３をオフに切り換える。
【０００３】過放電阻止スイッチ３には、ＦＥＴが使用
される。オン状態における内部抵抗が小さく、電力損失
と電圧降下を小さくできるからである。ＦＥＴは、並列
に接続される寄生ダイオードを有する。寄生ダイオード
は、ＦＥＴを、逆向きに流れる電流をオン状態に保持す
る。このため、たとえば、電池電圧が最低設定電圧より
も低くなって過放電阻止スイッチ３のＦＥＴがオフにな
っても、電池１の充電は可能である。
される。オン状態における内部抵抗が小さく、電力損失
と電圧降下を小さくできるからである。ＦＥＴは、並列
に接続される寄生ダイオードを有する。寄生ダイオード
は、ＦＥＴを、逆向きに流れる電流をオン状態に保持す
る。このため、たとえば、電池電圧が最低設定電圧より
も低くなって過放電阻止スイッチ３のＦＥＴがオフにな
っても、電池１の充電は可能である。
【０００４】図１に示すパック電池の保護回路２は下記
の動作をして、電池１の過放電を防止する。 電池電
圧が最低設定電圧よりも高いとき制御回路４は、過放電
阻止スイッチ３をオン状態とする。 電池電圧が最低
設定電圧よりも低下したとき電池１が放電されて、電池
電圧が最低設定電圧よりも低くなると、電池１の過放電
を防止するために、制御回路４は過放電阻止スイッチ３
をオフに切り換える。過放電阻止スイッチ３がオフに切
り換えられると、電池１を放電させる方向には電流が流
れなくなって、放電が停止される。
の動作をして、電池１の過放電を防止する。 電池電
圧が最低設定電圧よりも高いとき制御回路４は、過放電
阻止スイッチ３をオン状態とする。 電池電圧が最低
設定電圧よりも低下したとき電池１が放電されて、電池
電圧が最低設定電圧よりも低くなると、電池１の過放電
を防止するために、制御回路４は過放電阻止スイッチ３
をオフに切り換える。過放電阻止スイッチ３がオフに切
り換えられると、電池１を放電させる方向には電流が流
れなくなって、放電が停止される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上の動作をするパッ
ク電池は、電池電圧が最低設定電圧よりも低下すると、
過放電阻止スイッチをオフに切り換える。過放電阻止ス
イッチがオフになると負荷電流が流れなくなるので、電
池電圧が上昇する。電池電圧が最低設定電圧よりも高く
なると、過放電阻止スイッチがオンになって負荷電流が
流れるようになり、電池電圧は再び低下する。このよう
に、電池電圧が上下に変動すると、過放電阻止スイッチ
は、オンオフに切り換えられて、電池の放電と遮断を繰
り返す。
ク電池は、電池電圧が最低設定電圧よりも低下すると、
過放電阻止スイッチをオフに切り換える。過放電阻止ス
イッチがオフになると負荷電流が流れなくなるので、電
池電圧が上昇する。電池電圧が最低設定電圧よりも高く
なると、過放電阻止スイッチがオンになって負荷電流が
流れるようになり、電池電圧は再び低下する。このよう
に、電池電圧が上下に変動すると、過放電阻止スイッチ
は、オンオフに切り換えられて、電池の放電と遮断を繰
り返す。
【０００６】この弊害を防止するために、過放電阻止ス
イッチをオフに切り換える最低設定電圧と、過放電阻止
スイッチをオンに切り換える復帰電圧とにヒステリシス
をもたせるパック電池、すなわち、復帰電圧を最低設定
電圧よりも高く設定するパック電池が、特開平４−３３
２７１号公報に記載される。この公報のパック電池は、
たとえば、復帰電圧と最低設定電圧との差であるヒステ
リシス電圧を、たとえば、０．５〜５Ｖ／セルに設定す
る。ヒステリシス電圧が小さいと、過放電阻止スイッチ
がオンオフに切り換えられてチャタリングを起こす。こ
の弊害をなくするために、ヒステリシス電圧を大きくす
ると、電池を充電するときに過放電阻止スイッチがオン
に切り換えられず、能率よく電池を充電できない弊害が
ある。したがって、この公報に記載されるパック電池
は、ヒステリシス電圧の設定が難しい欠点がある。
イッチをオフに切り換える最低設定電圧と、過放電阻止
スイッチをオンに切り換える復帰電圧とにヒステリシス
をもたせるパック電池、すなわち、復帰電圧を最低設定
電圧よりも高く設定するパック電池が、特開平４−３３
２７１号公報に記載される。この公報のパック電池は、
たとえば、復帰電圧と最低設定電圧との差であるヒステ
リシス電圧を、たとえば、０．５〜５Ｖ／セルに設定す
る。ヒステリシス電圧が小さいと、過放電阻止スイッチ
がオンオフに切り換えられてチャタリングを起こす。こ
の弊害をなくするために、ヒステリシス電圧を大きくす
ると、電池を充電するときに過放電阻止スイッチがオン
に切り換えられず、能率よく電池を充電できない弊害が
ある。したがって、この公報に記載されるパック電池
は、ヒステリシス電圧の設定が難しい欠点がある。
【０００７】本発明は、さらにこ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、極めて簡単な回路で、過放電阻止スイッチのチャタ
リングを解消できる電池の過放電を防止するパック電池
を提供することにある。
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、極めて簡単な回路で、過放電阻止スイッチのチャタ
リングを解消できる電池の過放電を防止するパック電池
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、電池１の電圧
が最低設定電圧よりも低くなると、電池１と直列に接続
された過放電阻止スイッチ３を制御回路４でオフに切り
換えて、電池１の過放電を防止するパック電池を改良し
たものである。
が最低設定電圧よりも低くなると、電池１と直列に接続
された過放電阻止スイッチ３を制御回路４でオフに切り
換えて、電池１の過放電を防止するパック電池を改良し
たものである。
【０００９】本発明は、制御回路４で電池電圧を検出
し、電池電圧が最低設定電圧よりも低くなると、制御回
路４は過放電阻止スイッチ３をオフに切り換える。過放
電阻止スイッチ３がオフになると、電池電圧は過放電阻
止スイッチ３の出力側に出力されなくなる。このため、
過放電阻止スイッチ３がオフになった後は、このオフ電
圧を検出して、オフ電圧で過放電阻止スイッチ３をオフ
状態に保持する。オフ電圧でオフ状態に保持される過放
電阻止スイッチ３は、オフになった後に、電池電圧が最
低設定電圧よりも上昇しても、オン状態に復帰しない。
このため、電池電圧が最低設定電圧よりも低下した後
に、過放電阻止スイッチ３が断続されることがない。
し、電池電圧が最低設定電圧よりも低くなると、制御回
路４は過放電阻止スイッチ３をオフに切り換える。過放
電阻止スイッチ３がオフになると、電池電圧は過放電阻
止スイッチ３の出力側に出力されなくなる。このため、
過放電阻止スイッチ３がオフになった後は、このオフ電
圧を検出して、オフ電圧で過放電阻止スイッチ３をオフ
状態に保持する。オフ電圧でオフ状態に保持される過放
電阻止スイッチ３は、オフになった後に、電池電圧が最
低設定電圧よりも上昇しても、オン状態に復帰しない。
このため、電池電圧が最低設定電圧よりも低下した後
に、過放電阻止スイッチ３が断続されることがない。
【００１０】制御回路４は、過放電阻止スイッチ３の出
力側の電圧を検出して、過放電阻止スイッチ３をオフに
保持するので、電池１が充電されるときに、過放電阻止
スイッチ３の出力側の電圧は充電電圧まで上昇する。こ
のため、制御回路４は電池１が充電されるときに過放電
阻止スイッチ３をリセットして、オン状態に切り換え
る。
力側の電圧を検出して、過放電阻止スイッチ３をオフに
保持するので、電池１が充電されるときに、過放電阻止
スイッチ３の出力側の電圧は充電電圧まで上昇する。こ
のため、制御回路４は電池１が充電されるときに過放電
阻止スイッチ３をリセットして、オン状態に切り換え
る。
【００１１】さらに、本発明のパック電池は、電池１と
直列に接続されて、電池電圧が最低設定電圧よりも低く
なるとオフになって電池１の過放電を防止する過放電阻
止スイッチ３と、電池電圧を検出して過放電阻止スイッ
チ３をオフに切り換える制御回路４とを備える。
直列に接続されて、電池電圧が最低設定電圧よりも低く
なるとオフになって電池１の過放電を防止する過放電阻
止スイッチ３と、電池電圧を検出して過放電阻止スイッ
チ３をオフに切り換える制御回路４とを備える。
【００１２】さらに、本発明のパック電池の制御回路４
は、電池電圧を検出する電圧検出回路５と、この電圧検
出回路５の出力に接続されて過放電阻止スイッチ３をオ
ンオフに制御する切換回路６と、過放電阻止スイッチ３
の出力側に接続しているバイアス抵抗Ｒ1を備える。切
換回路６に、電圧検出回路５の出力と、過放電阻止スイ
ッチ３の出力側を接続している。電池電圧が最低設定電
圧よりも高いとき、電圧検出回路５の出力はハイインピ
ーダンス状態となって、切換回路６にバイアス抵抗Ｒ1
を介してバイアス電圧を加えて過放電阻止スイッチ３を
オン状態とし、電池の電圧が最低設定電圧よりも低下す
ると、電圧検出回路５の出力はハイインピーダンス状態
からローインピーダンス状態となって、切換回路６をオ
フに切り換えて、過放電阻止スイッチ３も オフとし、過
放電阻止スイッチ３がオフになると、過放電阻止スイッ
チ３の出力側のオフ電圧が切換回路６に入力され、切換
回路６は過放電阻止スイッチ３をオフ状態に保持する。
は、電池電圧を検出する電圧検出回路５と、この電圧検
出回路５の出力に接続されて過放電阻止スイッチ３をオ
ンオフに制御する切換回路６と、過放電阻止スイッチ３
の出力側に接続しているバイアス抵抗Ｒ1を備える。切
換回路６に、電圧検出回路５の出力と、過放電阻止スイ
ッチ３の出力側を接続している。電池電圧が最低設定電
圧よりも高いとき、電圧検出回路５の出力はハイインピ
ーダンス状態となって、切換回路６にバイアス抵抗Ｒ1
を介してバイアス電圧を加えて過放電阻止スイッチ３を
オン状態とし、電池の電圧が最低設定電圧よりも低下す
ると、電圧検出回路５の出力はハイインピーダンス状態
からローインピーダンス状態となって、切換回路６をオ
フに切り換えて、過放電阻止スイッチ３も オフとし、過
放電阻止スイッチ３がオフになると、過放電阻止スイッ
チ３の出力側のオフ電圧が切換回路６に入力され、切換
回路６は過放電阻止スイッチ３をオフ状態に保持する。
【００１３】
【発明の実施の形態】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パック電池を例示するも
のであって、本発明はパック電池を下記に特定しない。
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パック電池を例示するも
のであって、本発明はパック電池を下記に特定しない。
【００１４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。
【００１５】図２に示すパック電池は、電池１の過放電
を防止する保護回路２を内蔵している。保護回路２は、
電池１と直列に接続されて、電池電圧が最低設定電圧よ
りも低くなるとオフになって電池１の過放電を防止する
過放電阻止スイッチ３と、電池電圧を検出して、過放電
阻止スイッチ３をオンオフに切り換える制御回路４とを
備える。
を防止する保護回路２を内蔵している。保護回路２は、
電池１と直列に接続されて、電池電圧が最低設定電圧よ
りも低くなるとオフになって電池１の過放電を防止する
過放電阻止スイッチ３と、電池電圧を検出して、過放電
阻止スイッチ３をオンオフに切り換える制御回路４とを
備える。
【００１６】過放電阻止スイッチ３はＭＯＳＦＥＴであ
る。ＭＯＳＦＥＴは、並列に接続される寄生ダイオード
を有する。寄生ダイオードは、ＭＯＳＦＥＴを、逆向き
に電流が流れる状態とする。いいかえると、ＭＯＳＦＥ
Ｔは、オンオフ状態に関係なく、充電電流は遮断しな
い。図に示すパック電池は、過放電阻止スイッチ３であ
るＭＯＳＦＥＴを、電池１の＋側と＋側出力端子８との
間に直列に接続している。ＭＯＳＦＥＴは、オフになる
と放電電流を阻止する向きに接続されている。
る。ＭＯＳＦＥＴは、並列に接続される寄生ダイオード
を有する。寄生ダイオードは、ＭＯＳＦＥＴを、逆向き
に電流が流れる状態とする。いいかえると、ＭＯＳＦＥ
Ｔは、オンオフ状態に関係なく、充電電流は遮断しな
い。図に示すパック電池は、過放電阻止スイッチ３であ
るＭＯＳＦＥＴを、電池１の＋側と＋側出力端子８との
間に直列に接続している。ＭＯＳＦＥＴは、オフになる
と放電電流を阻止する向きに接続されている。
【００１７】制御回路４は、電池電圧を検出してＦＥＴ
をオンオフに切り換える電圧検出回路５と、過放電阻止
スイッチ３をオンオフに制御する切換回路６とを備え
る。
をオンオフに切り換える電圧検出回路５と、過放電阻止
スイッチ３をオンオフに制御する切換回路６とを備え
る。
【００１８】電圧検出回路５は３端子の制御用ＩＣであ
る。電圧検出回路５は、電池１の＋側に接続されて電池
電圧を検出する電圧検出端子５Ａと、検出する電池１の
電圧で、切換回路６をオンオフに切り換える出力端子５
Ｂとを備える。
る。電圧検出回路５は、電池１の＋側に接続されて電池
電圧を検出する電圧検出端子５Ａと、検出する電池１の
電圧で、切換回路６をオンオフに切り換える出力端子５
Ｂとを備える。
【００１９】制御用ＩＣは、電圧検出端子５Ａに入力さ
れる電池電圧が最低設定電圧よりも高いときに、出力端
子５Ｂをハイインピーダンス状態とする。電池電圧が最
低設定電圧よりも低くなると、出力端子５ＢをＧＮＤ状
態とする。
れる電池電圧が最低設定電圧よりも高いときに、出力端
子５Ｂをハイインピーダンス状態とする。電池電圧が最
低設定電圧よりも低くなると、出力端子５ＢをＧＮＤ状
態とする。
【００２０】図に示す切換回路６はＦＥＴである。この
ＦＥＴは、電圧検出回路５である制御用ＩＣの出力で、
オンオフに制御される。ＦＥＴは、ゲートを制御用ＩＣ
の出力端子５Ｂに、ドレインを過放電阻止スイッチ３で
あるＭＯＳＦＥＴのゲートに、ソースを電池１の−側に
接続している。さらに、ＦＥＴのゲートは、バイアス抵
抗Ｒ1を介して過放電阻止スイッチ３の出力側、すなわ
ち、パック電池の＋側出力端子８に接続している。バイ
アス抵抗Ｒ1は、電圧検出回路５の出力がハイインピー
ダンス状態のときに、ＦＥＴにバイアス電圧を加えて、
これをオン状態とする。
ＦＥＴは、電圧検出回路５である制御用ＩＣの出力で、
オンオフに制御される。ＦＥＴは、ゲートを制御用ＩＣ
の出力端子５Ｂに、ドレインを過放電阻止スイッチ３で
あるＭＯＳＦＥＴのゲートに、ソースを電池１の−側に
接続している。さらに、ＦＥＴのゲートは、バイアス抵
抗Ｒ1を介して過放電阻止スイッチ３の出力側、すなわ
ち、パック電池の＋側出力端子８に接続している。バイ
アス抵抗Ｒ1は、電圧検出回路５の出力がハイインピー
ダンス状態のときに、ＦＥＴにバイアス電圧を加えて、
これをオン状態とする。
【００２１】さらに、ＦＥＴは、ゲートとアースの間
に、コンデンサーＣ1を接続している。コンデンサーＣ1
は、過放電阻止スイッチ３をオフにした瞬間に、パック
電池を接続している電気機器側に内蔵されているコンデ
ンサーに残っている電荷で、ＦＥＴが再びオンに切り換
えられる誤動作を防止するために、接続している。コン
デンサーＣ1とバイアス抵抗Ｒ1は、ＦＥＴのゲート電圧
上昇に遅延時間を持たせて、その間に電気機器の負荷１
０でコンデンサーを放電させてしまうようにしている。
に、コンデンサーＣ1を接続している。コンデンサーＣ1
は、過放電阻止スイッチ３をオフにした瞬間に、パック
電池を接続している電気機器側に内蔵されているコンデ
ンサーに残っている電荷で、ＦＥＴが再びオンに切り換
えられる誤動作を防止するために、接続している。コン
デンサーＣ1とバイアス抵抗Ｒ1は、ＦＥＴのゲート電圧
上昇に遅延時間を持たせて、その間に電気機器の負荷１
０でコンデンサーを放電させてしまうようにしている。
【００２２】図２に示すパック電池は、下記の動作をし
て、電池１の過放電を防止する。 電池１が充分に充
電されて、電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき。内
蔵する電池１に、リチウムイオン二次電池を使用すると
きは、たとえば最低設定電圧を２．３０Ｖ／セルに設定
する。電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき、電圧検
出回路５の出力はハイインピーダンス状態となる。この
状態で、切換回路６のＦＥＴは、バイアス抵抗Ｒ1を介
してバイアス電圧が加えられる。過放電阻止スイッチ３
はオン状態にあるので、ＭＯＳＦＥＴの出力側となるド
レインは、ほぼ電池１の＋側電圧となる。したがって、
ＦＥＴは、バイアス抵抗Ｒ1を介してバイアス電圧が加
えられてオン状態となる。オン状態のＦＥＴは、過放電
阻止スイッチ３であるＭＯＳＦＥＴにバイアス電圧を印
加してこれをオン状態とする。ＦＥＴが、ＭＯＳＦＥＴ
のゲートをアースに接続するからである。この状態にお
いて、過放電阻止スイッチ３のＭＯＳＦＥＴはオン状態
となり、パック電池に接続される電気機器等の負荷１０
に電力を供給する。
て、電池１の過放電を防止する。 電池１が充分に充
電されて、電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき。内
蔵する電池１に、リチウムイオン二次電池を使用すると
きは、たとえば最低設定電圧を２．３０Ｖ／セルに設定
する。電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき、電圧検
出回路５の出力はハイインピーダンス状態となる。この
状態で、切換回路６のＦＥＴは、バイアス抵抗Ｒ1を介
してバイアス電圧が加えられる。過放電阻止スイッチ３
はオン状態にあるので、ＭＯＳＦＥＴの出力側となるド
レインは、ほぼ電池１の＋側電圧となる。したがって、
ＦＥＴは、バイアス抵抗Ｒ1を介してバイアス電圧が加
えられてオン状態となる。オン状態のＦＥＴは、過放電
阻止スイッチ３であるＭＯＳＦＥＴにバイアス電圧を印
加してこれをオン状態とする。ＦＥＴが、ＭＯＳＦＥＴ
のゲートをアースに接続するからである。この状態にお
いて、過放電阻止スイッチ３のＭＯＳＦＥＴはオン状態
となり、パック電池に接続される電気機器等の負荷１０
に電力を供給する。
【００２３】 パック電池が放電されて、電池１の電
圧が最低設定電圧よりも低下するとき。電圧検出回路５
の出力はハイインピーダンス状態からローインピーダン
ス状態となる。切換回路６のＦＥＴは、ゲート電圧が”
Ｌ”となってオフに切り換えられる。ＦＥＴがオフにな
ると、過放電阻止スイッチ３のＭＯＳＦＥＴもオフにな
る。ＭＯＳＦＥＴのゲートがアースから切り離されるか
らである。オフになった過放電阻止スイッチ３のＭＯＳ
ＦＥＴは、電池１を負荷１０から切り離して放電を停止
させる。
圧が最低設定電圧よりも低下するとき。電圧検出回路５
の出力はハイインピーダンス状態からローインピーダン
ス状態となる。切換回路６のＦＥＴは、ゲート電圧が”
Ｌ”となってオフに切り換えられる。ＦＥＴがオフにな
ると、過放電阻止スイッチ３のＭＯＳＦＥＴもオフにな
る。ＭＯＳＦＥＴのゲートがアースから切り離されるか
らである。オフになった過放電阻止スイッチ３のＭＯＳ
ＦＥＴは、電池１を負荷１０から切り離して放電を停止
させる。
【００２４】ＭＯＳＦＥＴがオフになると、出力端子５
Ｂは、負荷１０を介して−側出力端子９に接続される。
このため、過放電阻止スイッチ３の出力側はアース電位
のオフ電圧となる。オフ電圧となった出力側は、バイア
ス抵抗Ｒ1を介してＦＥＴのゲートに供給されて、ＦＥ
Ｔを強制的にオフに保持する。
Ｂは、負荷１０を介して−側出力端子９に接続される。
このため、過放電阻止スイッチ３の出力側はアース電位
のオフ電圧となる。オフ電圧となった出力側は、バイア
ス抵抗Ｒ1を介してＦＥＴのゲートに供給されて、ＦＥ
Ｔを強制的にオフに保持する。
【００２５】 過放電阻止スイッチ３がオフになった
後、電池電圧が最低設定電圧よりも高くなるとき過放電
阻止スイッチ３であるＭＯＳＦＥＴがオフになって、負
荷電流を遮断し、その後、電池電圧が最低設定電圧より
も高くなると、電圧検出回路５の出力は、ローインピー
ダンス状態からハイインピーダンス状態となる。電圧検
出回路５の出力がハイインピーダンス状態となっても、
ＦＥＴのゲートはバイアス抵抗Ｒ1を介して＋側出力端
子８に接続されて、オフ電圧に保持される。このため、
電圧検出回路５の出力がハイインピーダンス状態となっ
ても、ＦＥＴはオフからオンに切り換えられることはな
い。したがって、最低設定電圧よりも低下した電池電圧
が、最低設定電圧より高くなっても、過放電阻止スイッ
チ３のＭＯＳＦＥＴは、ＦＥＴでオンに切り換えられな
い。
後、電池電圧が最低設定電圧よりも高くなるとき過放電
阻止スイッチ３であるＭＯＳＦＥＴがオフになって、負
荷電流を遮断し、その後、電池電圧が最低設定電圧より
も高くなると、電圧検出回路５の出力は、ローインピー
ダンス状態からハイインピーダンス状態となる。電圧検
出回路５の出力がハイインピーダンス状態となっても、
ＦＥＴのゲートはバイアス抵抗Ｒ1を介して＋側出力端
子８に接続されて、オフ電圧に保持される。このため、
電圧検出回路５の出力がハイインピーダンス状態となっ
ても、ＦＥＴはオフからオンに切り換えられることはな
い。したがって、最低設定電圧よりも低下した電池電圧
が、最低設定電圧より高くなっても、過放電阻止スイッ
チ３のＭＯＳＦＥＴは、ＦＥＴでオンに切り換えられな
い。
【００２６】さらに、図３に示すパック電池は、電圧検
出回路５の出力と切換回路６の入力との間に遅延回路７
を接続している。遅延回路７は、抵抗Ｒ2とコンデンサ
ーＣ2の積分回路で構成される。抵抗Ｒ2は、電圧検出回
路５の出力とＦＥＴのゲートに接続され、コンデンサー
Ｃ2は、ゲートとアースとの間に接続される。遅延回路
７は、電圧検出回路５の出力が一定時間以上”Ｌ”にな
るときに限って、切換回路６のＦＥＴをオフに切り換え
る。遅延回路７は、電池電圧が、一時的に最低設定電圧
よりも低下したときに、ＦＥＴがオフからオンに切り換
えられるのを防止する。パック電池は、パルス状の負荷
電流が流れるとき、電池電圧が瞬間的に低下する。遅延
回路７は、この状態で、過放電阻止スイッチ３がオフに
切り換えられるのを防止する。
出回路５の出力と切換回路６の入力との間に遅延回路７
を接続している。遅延回路７は、抵抗Ｒ2とコンデンサ
ーＣ2の積分回路で構成される。抵抗Ｒ2は、電圧検出回
路５の出力とＦＥＴのゲートに接続され、コンデンサー
Ｃ2は、ゲートとアースとの間に接続される。遅延回路
７は、電圧検出回路５の出力が一定時間以上”Ｌ”にな
るときに限って、切換回路６のＦＥＴをオフに切り換え
る。遅延回路７は、電池電圧が、一時的に最低設定電圧
よりも低下したときに、ＦＥＴがオフからオンに切り換
えられるのを防止する。パック電池は、パルス状の負荷
電流が流れるとき、電池電圧が瞬間的に低下する。遅延
回路７は、この状態で、過放電阻止スイッチ３がオフに
切り換えられるのを防止する。
【００２７】さらに、図４は、過放電阻止スイッチ３
に、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴを使用する。ＭＯＳＦ
ＥＴは、切換回路６であるＦＥＴに制御されてオンオフ
に切り換えられる。ＦＥＴは電圧検出回路５でオンオフ
に切り換えられる。電圧検出回路５は、電池電圧が最低
設定電圧よりも高いときに出力をハイインピーダンス状
態とし、電池電圧が最低設定電圧よりも低くなると、出
力をローインピーダンス状態、すなわちアースライン５
Ｃに接続する。切換回路６であるＦＥＴは、電圧検出回
路５がハイインピーダンス状態でオン、ローインピーダ
ンス状態でオフに切り換えられる。過放電阻止スイッチ
３であるＭＯＳＦＥＴは、ＦＥＴがオンのときにオン、
オフのときにオフに制御される。
に、ＮチャンネルのＭＯＳＦＥＴを使用する。ＭＯＳＦ
ＥＴは、切換回路６であるＦＥＴに制御されてオンオフ
に切り換えられる。ＦＥＴは電圧検出回路５でオンオフ
に切り換えられる。電圧検出回路５は、電池電圧が最低
設定電圧よりも高いときに出力をハイインピーダンス状
態とし、電池電圧が最低設定電圧よりも低くなると、出
力をローインピーダンス状態、すなわちアースライン５
Ｃに接続する。切換回路６であるＦＥＴは、電圧検出回
路５がハイインピーダンス状態でオン、ローインピーダ
ンス状態でオフに切り換えられる。過放電阻止スイッチ
３であるＭＯＳＦＥＴは、ＦＥＴがオンのときにオン、
オフのときにオフに制御される。
【００２８】この動作状態を実現するために、図４のパ
ック電池は、電圧検出回路５の入力側を電池１の＋側
に、アースライン５Ｃを電池１の−側に、出力をＦＥＴ
のソースに接続している。電圧検出回路５の出力側は、
プルアップ抵抗Ｒ3を介して電池１の＋側に接続され
る。プルアップ抵抗Ｒ3は、電圧検出回路５の出力がハ
イインピーダンス状態のときに、ＦＥＴのソースに＋の
電圧を加える。切換回路６のＦＥＴは、ゲートを、バイ
アス抵抗Ｒ1を介して過放電阻止スイッチ３の出力側
に、ソースを電圧検出回路５の出力に、ドレインを過放
電阻止スイッチ３であるＭＯＳＦＥＴのゲートに接続し
ている。
ック電池は、電圧検出回路５の入力側を電池１の＋側
に、アースライン５Ｃを電池１の−側に、出力をＦＥＴ
のソースに接続している。電圧検出回路５の出力側は、
プルアップ抵抗Ｒ3を介して電池１の＋側に接続され
る。プルアップ抵抗Ｒ3は、電圧検出回路５の出力がハ
イインピーダンス状態のときに、ＦＥＴのソースに＋の
電圧を加える。切換回路６のＦＥＴは、ゲートを、バイ
アス抵抗Ｒ1を介して過放電阻止スイッチ３の出力側
に、ソースを電圧検出回路５の出力に、ドレインを過放
電阻止スイッチ３であるＭＯＳＦＥＴのゲートに接続し
ている。
【００２９】この図に示すパック電池は、下記の動作を
して、電池１の過放電を防止する。 電池１が充分に
充電されて、電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき。
電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき、電圧検出回路
５の出力はハイインピーダンス状態となる。この状態
で、切換回路６のＦＥＴは、ソースを電池１の＋側に、
ドレインを電池１の−側に、ゲートをバイアス抵抗Ｒ1
を介して電池１の−側に接続して、オン状態となる。Ｆ
ＥＴのゲートは、ＭＯＳＦＥＴを介して電池１の−側に
接続されるが、ＭＯＳＦＥＴはオン状態にあるので、Ｆ
ＥＴにバイアス電圧が加えられる。オン状態のＦＥＴ
は、ＭＯＳＦＥＴにバイアス電圧を印加してこれをオン
状態とする。ＦＥＴが、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのゲ
ートを、電池１の＋側に接続するからである。この状態
において、過放電阻止スイッチ３のＭＯＳＦＥＴはオン
状態となり、パック電池に接続される電気機器等の負荷
１０に電力を供給する。
して、電池１の過放電を防止する。 電池１が充分に
充電されて、電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき。
電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき、電圧検出回路
５の出力はハイインピーダンス状態となる。この状態
で、切換回路６のＦＥＴは、ソースを電池１の＋側に、
ドレインを電池１の−側に、ゲートをバイアス抵抗Ｒ1
を介して電池１の−側に接続して、オン状態となる。Ｆ
ＥＴのゲートは、ＭＯＳＦＥＴを介して電池１の−側に
接続されるが、ＭＯＳＦＥＴはオン状態にあるので、Ｆ
ＥＴにバイアス電圧が加えられる。オン状態のＦＥＴ
は、ＭＯＳＦＥＴにバイアス電圧を印加してこれをオン
状態とする。ＦＥＴが、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴのゲ
ートを、電池１の＋側に接続するからである。この状態
において、過放電阻止スイッチ３のＭＯＳＦＥＴはオン
状態となり、パック電池に接続される電気機器等の負荷
１０に電力を供給する。
【００３０】 パック電池が放電されて、電池１の電
圧が最低設定電圧よりも低下するとき。電圧検出回路５
は、出力を、ハイインピーダンス状態からローインピー
ダンス状態とする。電圧検出回路５の出力がローインピ
ーダンス状態になると、出力がアースライン５Ｃに接続
されて、ＦＥＴのソースを電池１の−側に接続する。し
たがって、ＦＥＴは、ソースとドレインの両方が電池１
の−側に接続され、ソース、ドレイン間に電圧が加えら
れなくなってオフになる。ＦＥＴがオフになると、過放
電阻止スイッチ３のＭＯＳＦＥＴもオフになる。ＭＯＳ
ＦＥＴのゲートがＦＥＴを介して電池１の＋側に接続さ
れなくなるからである。オフになった過放電阻止スイッ
チ３のＭＯＳＦＥＴは、電池１を負荷１０から切り離し
て放電を停止させる。
圧が最低設定電圧よりも低下するとき。電圧検出回路５
は、出力を、ハイインピーダンス状態からローインピー
ダンス状態とする。電圧検出回路５の出力がローインピ
ーダンス状態になると、出力がアースライン５Ｃに接続
されて、ＦＥＴのソースを電池１の−側に接続する。し
たがって、ＦＥＴは、ソースとドレインの両方が電池１
の−側に接続され、ソース、ドレイン間に電圧が加えら
れなくなってオフになる。ＦＥＴがオフになると、過放
電阻止スイッチ３のＭＯＳＦＥＴもオフになる。ＭＯＳ
ＦＥＴのゲートがＦＥＴを介して電池１の＋側に接続さ
れなくなるからである。オフになった過放電阻止スイッ
チ３のＭＯＳＦＥＴは、電池１を負荷１０から切り離し
て放電を停止させる。
【００３１】 過放電阻止スイッチ３がオフになった
後、電池電圧が最低設定電圧よりも高くなるときＭＯＳ
ＦＥＴがオフになると、パック電池の−側出力端子９
は、負荷１０を介して＋側出力端子８に接続される。こ
の状態で、切換回路６のＦＥＴは、ソースをプルアップ
抵抗Ｒ3で電池１の＋側に、ゲートをバイアス抵抗Ｒ1で
電池１の＋側に接続する。抵抗を介して、ソースとゲー
トの両方が電池１の＋側に接続されるＦＥＴは、強制的
にオフに保持される。
後、電池電圧が最低設定電圧よりも高くなるときＭＯＳ
ＦＥＴがオフになると、パック電池の−側出力端子９
は、負荷１０を介して＋側出力端子８に接続される。こ
の状態で、切換回路６のＦＥＴは、ソースをプルアップ
抵抗Ｒ3で電池１の＋側に、ゲートをバイアス抵抗Ｒ1で
電池１の＋側に接続する。抵抗を介して、ソースとゲー
トの両方が電池１の＋側に接続されるＦＥＴは、強制的
にオフに保持される。
【００３２】過放電阻止スイッチ３であるＭＯＳＦＥＴ
がオフになって、負荷電流を遮断し、その後、電池電圧
が最低設定電圧よりも高くなると、電圧検出回路５の出
力は、ローインピーダンス状態からハイインピーダンス
状態となる。電圧検出回路５の出力がハイインピーダン
ス状態となっても、ＦＥＴのゲートとソースの両方が電
池１の＋側に接続されて、あるいは、負荷１０が接続さ
れないときには、ＭＯＳＦＥＴがオフとなっているた
め、ＦＥＴのゲートはオフ電圧に保持される。このた
め、電圧検出回路５の出力がハイインピーダンス状態と
なっても、ＦＥＴはオフからオンに切り換えられること
はない。したがって、最低設定電圧よりも低下した電池
電圧が、最低設定電圧よりも高くなっても、過放電阻止
スイッチ３のＭＯＳＦＥＴは、ＦＥＴでオンに切り換え
られない。
がオフになって、負荷電流を遮断し、その後、電池電圧
が最低設定電圧よりも高くなると、電圧検出回路５の出
力は、ローインピーダンス状態からハイインピーダンス
状態となる。電圧検出回路５の出力がハイインピーダン
ス状態となっても、ＦＥＴのゲートとソースの両方が電
池１の＋側に接続されて、あるいは、負荷１０が接続さ
れないときには、ＭＯＳＦＥＴがオフとなっているた
め、ＦＥＴのゲートはオフ電圧に保持される。このた
め、電圧検出回路５の出力がハイインピーダンス状態と
なっても、ＦＥＴはオフからオンに切り換えられること
はない。したがって、最低設定電圧よりも低下した電池
電圧が、最低設定電圧よりも高くなっても、過放電阻止
スイッチ３のＭＯＳＦＥＴは、ＦＥＴでオンに切り換え
られない。
【００３３】
【発明の効果】本発明の電池の過放電を防止するパック
電池は、電池電圧が最低設定電圧よりも低下した後に、
上昇しても、再びオン状態になってチャタリングを起こ
すのを確実に解消できる特長がある。それは、本発明
が、過放電阻止スイッチをオフに切り換えた後、過放電
阻止スイッチの出力側のオフ電圧で過放電阻止スイッチ
をオフ状態に保持するからである。
電池は、電池電圧が最低設定電圧よりも低下した後に、
上昇しても、再びオン状態になってチャタリングを起こ
すのを確実に解消できる特長がある。それは、本発明
が、過放電阻止スイッチをオフに切り換えた後、過放電
阻止スイッチの出力側のオフ電圧で過放電阻止スイッチ
をオフ状態に保持するからである。
【００３４】さらに、本発明は、過放電阻止スイッチの
出力側のオフ電圧で過放電阻止スイッチをオフ状態に保
持するので、ヒステリシス等を調整する回路とは比較に
ならない極めて簡単な回路で、チャタリングを確実に防
止できる特長がある。それは、オフ状態に保持させる回
路に、過放電阻止スイッチの出力側のオフ電圧を供給し
て、過放電阻止スイッチをオフ状態に保持できるからで
ある。
出力側のオフ電圧で過放電阻止スイッチをオフ状態に保
持するので、ヒステリシス等を調整する回路とは比較に
ならない極めて簡単な回路で、チャタリングを確実に防
止できる特長がある。それは、オフ状態に保持させる回
路に、過放電阻止スイッチの出力側のオフ電圧を供給し
て、過放電阻止スイッチをオフ状態に保持できるからで
ある。
【００３５】さらに、本発明は、ヒステリシス電圧を調
整してチャタリングを防止するのではなく、過放電阻止
スイッチの出力側の電圧を検出して過放電阻止スイッチ
をオフ状態に保持するので、ヒステリシス電圧の調整等
を省略して、簡単かつ容易に、しかも安価に多量生産で
きる特長もある。
整してチャタリングを防止するのではなく、過放電阻止
スイッチの出力側の電圧を検出して過放電阻止スイッチ
をオフ状態に保持するので、ヒステリシス電圧の調整等
を省略して、簡単かつ容易に、しかも安価に多量生産で
きる特長もある。
【図１】従来の過放電を防止する回路を内蔵するパック
電池の回路図
電池の回路図
【図２】本発明の実施例にかかる電池の過放電を防止す
る保護回路を内蔵するパック電池の回路図
る保護回路を内蔵するパック電池の回路図
【図３】本発明の他の実施例にかかる遅延回路を備える
パック電池の回路図
パック電池の回路図
【図４】本発明の他の実施例にかかる電池の過放電を防
止する保護回路を内蔵するパック電池の回路図
止する保護回路を内蔵するパック電池の回路図
１…電池
２…保護回路
３…過放電阻止スイッチ
４…制御回路
５…電圧検出回路 ５Ａ…電圧検出端子
５Ｂ…出力端子 ５Ｃ…アースライン
６…切換回路
７…遅延回路
８…＋側出力端子
９…−側出力端子
１０…負荷
Ｒ1…バイアス抵抗 Ｒ2…抵抗
Ｒ3…プルアップ抵抗
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 7/00 - 7/10
H01M 10/44
H02H 7/18
Claims (2)
- 【請求項１】 電池(1)と直列に接続されて、電池電圧
が最低設定電圧よりも低くなるとオフになって電池(1)
の過放電を防止する過放電阻止スイッチ(3)と、電池電
圧を検出して過放電阻止スイッチ(3)をオフに切り換え
る制御回路(4)とを備えるパック電池において、 制御回路(4)が電池電圧を検出する電圧検出回路(5)と、
この電圧検出回路(5)の出力に接続されて過放電阻止ス
イッチ(3)をオンオフに制御する切換回路(6)と、過放電
阻止スイッチ(3)の出力側に接続しているバイアス抵抗
(R １ )を備え、切換回路(6)に、電圧検出回路(5)の出力
と、過放電阻止スイッチ(3)の出力側とが接続されてお
り、電池電圧が最低設定電圧よりも高いとき、電圧検出回路
(5)の出力はハイインピーダンス状態となって、切換回
路(6)にバイアス抵抗(R １ )を介してバイアス電圧を加え
て過放電阻止スイッチ(3)をオン状態とし 電池の電圧が
最低設定電圧よりも低下すると、電圧検出回路(5)の出
力はハイインピーダンス状態からローインピーダンス状
態となって、切換回路(6)をオフに切り換えて、過放電
阻止スイッチ(3)もオフとし、 過放電阻止スイッチ(3)がオフになると、過放電阻止ス
イッチ(3)の出力側のオフ電圧が切換回路(6)に入力され
て、切換回路(6)が過放電阻止スイッチ(3)をオフ状態に
保持するように構成されてなることを特徴とする電池の
過放電を防止するパック電池。 - 【請求項２】 切換回路(6)がＦＥＴで、このＦＥＴの
ゲートとアースの間にコンデンサー(C １ )を接続してい
る請求項１に記載される電池の過放電を防止するパック
電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20013096A JP3439035B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 電池の過放電を防止するパック電池 |
| US08/898,319 US5898293A (en) | 1996-07-30 | 1997-07-22 | Method of preventing battery over-discharge and a battery pack with a battery over-discharge prevention circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20013096A JP3439035B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 電池の過放電を防止するパック電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1050351A JPH1050351A (ja) | 1998-02-20 |
| JP3439035B2 true JP3439035B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=16419312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20013096A Expired - Fee Related JP3439035B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 電池の過放電を防止するパック電池 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5898293A (ja) |
| JP (1) | JP3439035B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN108919132A (zh) * | 2018-07-17 | 2018-11-30 | 深圳市道通智能航空技术有限公司 | 跟踪电池过放电的方法和装置、芯片、电池及飞行器 |
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-
1996
- 1996-07-30 JP JP20013096A patent/JP3439035B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-07-22 US US08/898,319 patent/US5898293A/en not_active Expired - Lifetime
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