JP3581428B2 - 充電式電源装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
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2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次電池が複数個直列に接続された場合、その2次電池の接続点が、充放電制御回路と外れた場合、2次電池の過充電や過放電状態を正確に検出することができなくなるという課題を有していた。その結果、本来過充電、あるいは、過放電の電池電圧であるにもかかわらず、充電や放電がストップせず、2次電池に多大なストレスを与えてしまうという課題があった。
【0004】
そこで、この発明の目的は従来のこのような課題を解決するために、充放電制御回路のと直列に接続された2次電池の接続点が外れた場合、充放電制御回路が、過放電か過充電か、あるいは、その両方を検出して充電、放電をストップさせ、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目的としている。
【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、この発明の目的は充放電制御回路において、2次電池を構成している各電池の接続点に定電流回路を設け、電池と充放電制御回路が外れると、過充電あるいは過放電、あるいはその両方を検出し、2次電池の充電、放電を禁止するような構成とした。
【0006】
【作用】
このような構成にすることにより、万一2次電池と充放電制御回路との接続がが外れても、2次電池に多大なストレスを与えない、安全性の高い充電式電源装置を得ることができる。
【0007】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面に基ずいて説明する。
図1は、本発明の充放電制御回路のブロック図である。2次電池として2本の電池111と112が充放電制御回路の電源端子+VBと−VBとの間に直列に挿入されている。また、2本の電池の接続点は充放電制御回路のVI端子に接続されている。電池111の電圧は電圧分割回路113により分割され、その分割電圧を過充電及び過放電検出回路115で検出している。電圧検出回路115の出力は制御回路117に入力されている。制御回路117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(図示しない)をOFFする信号Vsを出力する。従って、制御回路117は論理回路のみで構成されている。また、電池112に対しても、同様に電圧分割回路114と電圧検出回路116により過充電状態及び過放電状態を検出する構成になっている。この検出結果は、ディジタル信号で制御回路117に同様に入力されている。従って、制御回路117は電池111及び112のいずれか1つの電池が過充電または過放電状態になると電池と外部電源をきって、過充電及び過放電の進行を止める働きをする。2つの電池の充電特性及び放電特性は全く同じではないので、別々に過放電・過充電を検出制御する必要がある。
【0008】
定電流回路118は、電流値Icの電流を+VB端子からVI端子に流している。この電流値は、あまり大きくすると2次電池の片べりの原因となるので、1μA以下とするのが望ましい。
仮に電圧分割回路113の抵抗値をR1、電圧分割回路114の抵抗値をR2、2本の電池111と112のそれぞれの電池電圧をV1、V2とすると、万一、2本の電池の接続点と充放電制御回路の接続点(VI端子)とが外れた場合、VI端子の電圧は、(1)式で与えられる。
【0009】
VI=((V1+V2−Ic×R2)/(R1+R2)+Ic)×R2・・・(1)
この時、VI端子の電圧が電圧検出回路116の過充電検出電圧よりも高く、または、V1+V2−VIが電圧検出回路115の過放電検出電圧よりも低く、または、その2つの状態が同時に生じるようにすれば、制御回路117は2次電池と外部電源、または、負荷との接続をきる信号を出す。
【0010】
例えば、抵抗R1、R2の抵抗値をそれぞれ10MEGΩ、電池111、112の電池電圧V1、V2の値をそれぞれ4V、定電流値Icの値を0.5μAとすれば、
VI=((4+4−0.5×10−6×10×106 )/10×106 ×2+0.5×10−6)×10×106=6.5(V)
となる。過充電検出電圧を5V、過放電検出電圧を3Vとすれば、電圧検出回路115は電池111の電池電圧が1.5Vと判断し過放電状態となり、電圧検出回路116は電池112の電池電圧が6.5Vと判断し過充電状態となる。従って、2本の電池の接続点と充放電制御回路の接続点(VI端子)とが外れた場合、充電も放電も禁止することができる。
【0011】
定電流回路118が無い場合は、(1)式におけるIc=0として、R1=R2=10MEGΩの時、2本の電池の接続点と充放電制御回路のVI端子とが外れた場合、仮に電池電圧V1=7V、V2=1VであってもVI端子の電圧は4Vとなる。すなわち、電池が過充電状態・過放電状態であっても充放電を止めることができない。
【0012】
以上は、2本の電池の直列接続の場合について述べたが、3本以上の電池を直列に接続しても各電池の接続点に定電流を流すことにより、同様の効果があることは明白である。
また、図1では、 定電流回路118は、定電流Icを+Vo端子からVI端子に流しているが図3のように、定電流IcをVI端子から−Vo端子に流しても同様の効果があることも明白である。
以上説明したように、2本以上の2次電池の接続点と、充放電制御回路の接続点が外れた場合2次電池の充放電を停止ささ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。
【0013】
【発明の効果】
本発明の充放電制御回路は、2次電池の接続点と、充放電制御回路との接続端子に定電流回路をつけたので、その接続が外れても、2次電池が過充電状態や過放電状態にならないという効果がある。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のブロック図である。
【図2】従来の充放電制御回路のブロック図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す充放電制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
111、112 電池
113、114 電圧分割回路
115、116 電圧検出回路
117 制御回路
118 定電流回路
Claims (1)
- 少なくとも第1の電源と第2の電源の2個以上の電源が直列に接続された電源と、
前記第1の電源の正極が接続された第1の端子と、
前記第1の電源の負極及び前記第2の電源の正極が接続された第2の端子と、
前記第2の電源の負極が接続された第3の端子と、
前記第1の端子と前記第2の端子の間に接続された第1の過充電・過放電検出回路と、
前記第2の端子と前記第3の端子の間に接続された第2の過充電・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を受けて前記電源に接続されたスィッチ回路に信号を出力する制御回路と、から成る充電式電源装置において、前記第2の端子と前記第1の端子あるいは前記第3の端子の間に定電流回路を設け、前記第2の端子と前記電源との接続が外れたことを検出して、前記電源の充放電を停止することを特徴とする充電式電源装置。
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