JP3466021B2 - 充放電制御回路およびそれを用いた充電式電源装置 - Google Patents

充放電制御回路およびそれを用いた充電式電源装置

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稔 須藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、2次電池の充放
電を制御することができる充放電制御回路と、その回路
を利用した充電式電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の2次電池からなる充電式電源装置
としては、図5の回路ブロック図に示されるような電源
装置が知られていた。例えば、特開平4−75430号
「充電式の電源装置」に開示されている。即ち、外部端
子−Vo又は+Voにスイッチ回路103を介して2次電池
101が接続されている。さらに、2次電池101に並
列に接続して充放電制御回路102が設けられている。
充放電制御回路102は、2次電池101の電圧を検出
する機能を備えている。そして、2次電池101の電圧
が過充電状態(電圧が所定の高電圧よりも高い状態)、
または過放電状態(電圧が所定の低電圧よりも低い状
態)のいずれかの場合は、スイッチ回路103をOFF
するように充放電制御回路102から信号が出る。従っ
て、過充電状態の場合は、スイッチ回路103がOFF
して、外部端子−Vo、+Voに接続している1次電源から
2次電池への充電をストップさせる。過放電状態の場合
は、スイッチ回路103が同様にOFFして、外部端子
−Vo、+Voに接続している負荷(例えば、2次電池動作
の携帯電話等)へのエネルギーの供給をストップする。
即ち充放電制御回路102は、2次電池101と外部端
子との間のスイッチ103を制御することにより、外部
端子から必要以上の2次電池101への充電を防止する
と共に、2次電池101から外部端子に接続した負荷へ
のエネルギー供給による2次電池101の過渡の蓄電能
力低下を防いでいる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の充放電
制御回路では、2次電池の電池電圧が正常動作する電圧
以下に放電しきった場合でも、充電器が接続された時、
2次電池が充電されてしまうという課題を有していた。
その結果、内部ショートされたような、異常(危険)な
電池であるにもかかわらず、充電されることになり、電
池や充電器に多大なストレスをかけるという課題があっ
た。
【0004】そこで、この発明の充放電制御回路および
それを用いた充電式電源装置は、2次電池の電圧が正常
動作する電圧よりも下がっているときに、充放電制御回
路が、充電を禁止させることで、2次電池の安全性を高
めた充電式電源装置を得ることを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の充放電制御回路は、2次電池の正常動作
電圧以下の電圧を検出し、2次電池の充電を禁止するよ
うな構成とした。すなわち、本発明の充放電制御回路お
よびそれを用いた充電式電源装置は、少なくとも1つの
2次電池と、2次電池に対して設けられた過充電・過放
電検出回路と、その過充電・過放電検出回路からの信号
に基づいて2次電池の充電と放電を制御する信号を出力
する制御回路と、2次電池に対して、過放電検出回路の
検出電圧よりも低い電圧を検出する低電圧検出回路とを
具備する構成とし、2次電池の電圧が低電圧検出回路の
電圧以下に下がった時にそれを検出し、2次電池の充電
を禁止させるようにした。
【0006】また、低電圧検出回路をエンハンスメント
型のMOSトランジスタで構成し、低電圧検出回路のM
OSトランジスタのしきい値電圧を、制御回路のエンハ
ンスメント型MOSトランジスタのしきい値電圧よりも
高くする構成とした。さらにまた、低電圧検出回路を2
個以上の、直列に接続された同一導電型のエンハンスメ
ント型MOSトランジスタで構成した。
【0007】このような構成にすることにより、万一2
次電池が異常な状態に電池電圧が低下しても、2次電池
の充電を禁止することで安全性の高い充電式電源装置を
得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の発明の実施の形
態を図面に基づいて説明する。 (実施例1)図1は、本発明の実施例1の充放電制御回
路のブロック図である。2次電池として電池111が充
放電制御回路の電源端子+VBと−VBとの間に挿入されて
いる。電池111の電圧は電圧分割回路112により分
割され、その分割電圧を過充電検出回路113、過放電
検出回路114及び低電圧検出回路115で検出してい
る。それらの各電圧検出回路113〜115の出力は制
御回路116に入力されている。制御回路116は、各
々の電池が過充電状態または過放電状態の時に、2次電
池と電源の外部端子との間のスイッチをOFFする信号
Vsを出力する。従って、制御回路116は論理回路のみ
で構成されている。制御回路116は電池111が過充
電または過放電状態になると電池と外部電源または外部
負荷をきって、過充電及び過放電の進行を止める働きを
する。
【0009】低電圧検出回路115は、2次電池111
の電池電圧が正常動作電圧未満に下がっているかどうか
を検出する。2次電池111が正常動作電圧未満にさが
った場合は、低電圧検出回路115が検出信号を出力
し、それに基づいて制御回路116によって、充電を禁
止する信号vsを出力する。この低電圧検出回路115
の検出電圧は、必ず、過放電検出回路114の検出電圧
よりも低い値とする。
【0010】仮に、過放電検出電圧を2.4Vとし、2
次電池111の電圧が2.4Vまで下がると、電池の放
電は禁止される。その状態では、電池は自己放電のみな
ので、電池の電圧低下はほとんどない。その状態で、充
電器を接続すれば、充電が行われる。しかし、2次電池
111に何らかの異常が発生し、電池電圧が1.5V以
下まで下がってしまったとする。低電圧検出回路115
の検出電圧を、仮に1.5Vとすると、低電圧検出回路
115が2次電池の異常を検出して充電を禁止する信号
を制御回路116に出力するので、異常な電池を充電す
ることを防ぐことが可能となる。
【0011】(実施例2)図2は、本発明の実施例2の
充放電制御回路を示す。図1と異なる点は、低電圧検出
回路が制御回路117の出力回路であるトランジスタ1
21で構成されている点である。低電圧検出回路である
トランジスタ121はエンハンスメント型のp−チャネ
ルMOSトランジスタであり、ここでは、ドレイン端子
122が制御回路の出力となっており、オープン・ドレ
イン出力としている。トランジスタ125は制御スイッ
チの役割を果たすエンハンスメント型Nチャネル・パワ
ーMOSFETであり、抵抗126はプル・ダウン抵抗であ
る。端子124と端子123の間に、負荷あるいは充電
器が接続される。
【0012】仮に、充電させるためには、制御回路11
7の出力のvs信号をハイ・レベルに上げる制御方式と
すれば、電池が過放電状態になると過放電検出回路11
4がこれを検出し検出信号を制御回路117に送出す
る。これを受けた制御回路117の出力信号によって、
トランジスタ121のゲートは、ロー・レベルになり、
トランジスタ121がONして、端子122をハイ・レ
ベルにする。この状態では、トランジスタ125はON
している。その状態で、充電器が端子124と123の
間に接続されれば、電池111が充電される。
【0013】ここで、本発明の充放電制御回路では、ト
ランジスタ121のしきい値電圧を、制御回路117で
使用しているトランジスタのしきい値電圧よりも高くし
ている。具体的には、制御回路117で使用しているト
ランジスタのしきい値電圧を0.5Vとすれば、トラン
ジスタ121のしきい値電圧は、0.9V〜2.0Vの
間に設定されている。この0.9V〜2.0Vというの
は、リチウムイオン2次電池が、正常に動作する電圧以
下の電圧である。
【0014】たとえば、電池111が正常に動作するの
は1.5Vまでで、その電圧以下に電池電圧が下がった
ときに、充電を禁止するには、トランジスタ121のし
きい値電圧を1.5Vにすれば良い。なぜならば、トラ
ンジスタ121のゲート電圧は、制御回路117からう
けており、トランジスタ121のゲート・ソース間電圧
には、電池111の電圧以上は、かからない為である。
従って、電池111の電圧が、トランジスタ121のし
きい値電圧以下にさがれば、トランジスタ121は必ず
OFFするので、端子122の電圧はプル・ダウンされ
ている端子123の電圧と等しくなる。すなわち、トラ
ンジスタ125のゲート・ソース間電圧はゼロとなり、
トランジスタ125はオフするので充電するパスが遮断
され充電が禁止される。
【0015】(実施例3)図2のトランジスタ121と
同一の機能を得るために、図3に示すように、ゲート・
ドレイン間を接続したトランジスタを、すくなくとも1
つ以上直列に接続することで、図2のトランジスタ12
1と同等の効果があることは、あきらかである。たとえ
ば、図3のトランジスタ131〜133の3つのトラン
ジスタそれぞれのしきい値電圧を、制御回路のトランジ
スタのしきい値電圧を0.5Vとし、それと同じしきい
値電圧の0.5Vとしても、図2のトランジスタ121
のしきい値電圧が1.5Vの時と同様の効果があること
は明白である。
【0016】(実施例4)以上は、充電させるための端
子の出力を、ハイ・レベルにする回路について説明した
が、これと逆の論理の場合は、図4に示すように、制御
回路の出力をインバータ141で反転し、その141の
出力信号をゲートに入力するMOSトランジスタ142
をエンハンスメント型のNチャネルにし、トランジスタ
142のしきい値電圧を、検出したい電圧値、例えば
0.9V〜2.0Vの範囲に設定し、MOSトランジス
タ142のドレイン端子を抵抗素子146で端子143
にプル・アップする。
【0017】端子143と144の間に、充電器を接続
したとしても、電池111の電圧が、トランジスタ14
2のしきい値電圧よりも低い場合は、トランジスタ14
2はオフするので、エンハンスメント型Pチャネル・パ
ワーMOSFET145のゲート・ソース間電圧がゼロとな
り、トランジスタ145がオフして、充電を禁止する。
【0018】以上説明したように、2次電池の電圧が、
正常動作電圧以下に下がった時、2次電池の充電を禁止
させるようにしたので安全性の高い充電式電源装置を得
ることができる。
【0019】
【発明の効果】本発明の充放電制御回路およびそれを用
いた充電式電源装置は、2次電池の低電圧検出回路を付
加したので、異常な2次電池の充電を禁止できる。結果
として、安全性の高い充電式電源装置を構築することが
できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の充放電制御回路を含む充電式電源装置
の一実施例のブロック図である。
【図2】本発明の充放電制御回路を含む充電式電源装置
の他の実施例のブロック図である。
【図3】本発明の充放電制御回路を含む充電式電源装置
の他の実施例のブロック図である。
【図4】本発明の充放電制御回路を含む充電式電源装置
の他の実施例のブロック図である。
【図5】従来の充放電制御回路を含む充電式電源装置の
ブロック図である。
【符号の説明】
111 2次電池 112 電圧分割回路 113 過充電検出回路 114 過放電検出回路 115 低電圧検出回路 116、117 制御回路
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 - 7/12 H02J 7/34 - 7/36 H01M 10/44 - 10/46

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次電池に対して設けられた過充電・
    過放電検出回路と、 前記過充電・過放電検出回路からの信号に基づき、前記
    2次電池の充電と放電を制御する信号を出力する制御回
    路と、 前記2次電池に対して、前記過放電検出回路の検出電圧
    よりも低い電圧を検出する低電圧検出回路と、を有し、 前記2次電池の電圧が、前記低電圧検出回路を構成する
    エンハンスメントMOSトランジスタのしきい値電圧で
    決定される前記低電圧検出回路の検出電圧以下に下がっ
    た時に、前記2次電池の充電を禁止させることを特徴と
    する充放電制御回路。
  2. 【請求項2】 少なくとも1つの2次電池に対して設け
    られた過充電・過放電検出回路と、前記過充電・過放電
    検出回路からの信号に基づき、前記2次電池の充電と放
    電を制御する信号を出力する制御回路と、前記2次電池
    に対して、前記過放電検出回路の検出電圧よりも低い電
    圧を検出する低電圧検出回路と、を有し、前記2次電池
    の電圧が、前記低電圧検出回路の検出電圧以下に下がっ
    た時に、前記2次電池の充電を禁止させる充放電制御回
    路において、 前記低電圧検出回路はエンハンスメント型のMOSトラ
    ンジスタで構成し、前記低電圧検出回路のMOSトラン
    ジスタのしきい値電圧を、前記制御回路のエンハンスメ
    ント型MOSトランジスタのしきい値電圧よりも高くす
    ることを特徴とする充放電制御回路。
  3. 【請求項3】2次電池に対して設けられた過充電・過放
    電検出回路と、前記過充電・過放電検出回路からの信号
    に基づき、前記2次電池の充電と放電を制御する信号を
    出力する制御回路と、前記2次電池に対して、前記過放
    電検出回路の検出電圧よりも低い電圧を検出する低電圧
    検出回路と、を有し、前記2次電池の電圧が、前記低電
    圧検出回路の検出電圧以下に下がった時に、前記2次電
    池の充電を禁止させる充放電制御回路において、 前記低電圧検出回路は、2個以上の、直列に接続された
    同一導電型のエンハンスメント型MOSトランジスタで
    構成され、前記制御回路の出力信号が入力されることを
    特徴とする特許請求項1に記載の充放電制御回路。
  4. 【請求項4】 少なくとも1つの2次電池と、 前記2次電池に対して設けられた過充電・過放電検出回
    路と、 前記過充電・過放電検出回路からの信号に基づき、前記
    2次電池の充電と放電を制御する信号を出力する制御回
    路と、 前記2次電池に対して、前記過放電検出回路の検出電圧
    よりも低い電圧を検出する低電圧検出回路と、を有し、 前記2次電池の電圧が、前記低電圧検出回路を構成する
    MOSトランジスタのしきい値電圧で決定される前記低
    電圧検出回路の検出電圧以下に下がった時に、前記2次
    電池の充電を禁止させることを特徴とする充電式電源装
    置。
  5. 【請求項5】 前記MOSトランジスタは、エンハンス
    メントMOSトランジスタであることを特徴とする請求
    項4に記載の充電式電源装置。
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