JP3622243B2 - 二次電池の充放電保護装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、二次電池の過充電および過放電を防止する二次電池の充放電保護装置に係り、特に、たとえば、携帯型の電子機器に着脱自在に搭載される電源装置などに用いられる二次電池の充放電保護装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
たとえば、ビデオカメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ)、パーソナルコンピュータまたは電話機などの種々の電子機器の小型化にともない、多くの携帯型の電子機器が開発されている。これら携帯型の電子機器には、その電源として一次電池または二次電池などが広く用いられている。特に、二次電池は、繰り返し使用できるので携帯型の電子機器に多く普及している。
【0003】
このような二次電池を電源装置として使用する場合には、二次電池の過充電および過放電を防止することが必要である。たとえば、二次電池が過充電状態または過放電状態になると、電池内部の物質の分解が生じ、その結果、電池容量が低下する不具合が生じる。この過充電、過放電を繰り返して行なうと、電池の容量が加速度的に低下して電池寿命が尽きてしまう。
【0004】
これらの防止策として電池電圧を監視して、充電時には所定の設定電圧以上に電池電圧がなった場合に充電経路を遮断し、また、放電時には別の設定電圧以下に電池電圧がなった場合に放電経路を遮断する方法がとられている。たとえば、実開平02−136445 号公報には、直列に接続された複数の二次電池のそれぞれの電池電圧を検出して、いずれか一つの二次電池の電圧が設定電圧以上または以下になった場合に充電経路または放電経路をそれぞれ遮断する充電式電池の保護回路が提案されている。
【0005】
この場合、充電経路および放電経路を遮断する手段として、コスト上また外形サイズを考慮して、有利には半導体スイッチによる遮断が一般的に適用される。たとえば、特開平04−33271号公報、特開平04−75430号公報または特開平04−75431号公報などには、内部に寄生ダイオードを含む電界効果トランジスタをスイッチ素子として用いた二次電池の電源装置が提案されている。特に、特開平04−75430号公報に記載の装置は、二次電池の一方の端子側に、充電経路遮断用の第1の電界効果トランジスタと放電経路遮断用の第2の電界効果トランジスタを直列に接続し、電池の両端電圧が充電可能電圧近傍の第1の電圧に下がったとき第1の電界効果トランジスタをオンとして充電経路を開放し、第1の電圧より高い第2の電圧に上がったとき第1の電界効果トランジスタをオフとして充電経路を遮断して、電池電圧が放電可能電圧の近傍の第3の電圧に上がったとき第2の電界効果トランジスタをオンとして放電経路を開放し、第3の電圧よりも低い第4の電圧に下がったとき第2の電界効果トランジスタをオフとして放電経路を遮断しているものであった。この場合、充電経路を遮断している過充電保護時に、オフ状態の第1の電界効果トランジスタでは充電方向と反対方向に導通する内部の寄生ダイオードにて放電経路を確保していた。放電経路を遮断している過放電保護時には、オフ状態の第2の電界効果トランジスタでは放電方向と反対方向に導通する内部の寄生ダイオードにて充電経路を確保していた。つまり、電界効果トランジスタは、その構造上、遮断した方向と反対方向に電流を流す寄生ダイオードを含むため、一方向のみの遮断効果しか期待できない。上記公報では、この現象を積極的に利用して、2つの電界効果トランジスタを逆向きに直列に接続してそれらのオフ時に充電経路および放電経路を寄生ダイオードにて確保しつつ過充電および過放電を防止しているものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術では、本来の構造上その使用目的ではないスイッチ素子内部の寄生ダイオードを活用してそれぞれの充放電経路を確保しているために、素子自体の劣化が生じ易くなり、スイッチとしての機能低下や素子の破壊が生じ易くなるという欠点があった。このため、スイッチ機能が低下すると、所望の時点での充放電経路の遮断ができなくなり、これを知らずに使用すると、上述のような二次電池の過充電または過放電による不具合が生じる問題があった。
【0007】
本発明は上記課題を解決して、過充電および過放電の保護動作を維持しつつ素子劣化および素子破壊を防止してより確実な二次電池の充放電保護装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明による二次電池の充放電保護装置は、上記課題を解決するために、充電可能な二次電池の過充電および過放電を防止する二次電池の充放電保護装置において、二次電池の充放電経路に直列に接続されて、通常オンとなって充電方向に電流を導通させてオフ時に充電方向の経路を遮断する第1のスイッチ手段であって、オフ時に放電方向の電流にて導通する寄生ダイオードを内部に含む第1のスイッチ手段と、二次電池の充放電経路に直列に接続されて、通常オンとなって放電方向に電流を導通させてオフ時に放電方向の経路を遮断する第2のスイッチ手段であって、オフ時に充電方向の電流にて導通する寄生ダイオードを内部に含む第2のスイッチ手段と、二次電池の電池電圧を検出してその電池電圧が動作可能電圧の上限近傍の第1の設定電圧以上になった場合に第1のスイッチ手段をオフにして、電池電圧が動作可能電圧の下限近傍の第2の設定電圧以下になった場合に第2のスイッチ手段をオフとする制御手段とを有し、制御手段は、前記第1のスイッチ手段または前記第2のスイッチ手段をオフ制御する際に他方のスイッチ手段を同時にオフ制御することを特徴とする。
【0009】
さらに、二次電池は複数の電池が直列に接続され、制御手段はそれぞれの二次電池の電池電圧を監視して、いずれか一つの電圧値が第1の設定電圧以上になったときに第1のスイッチ手段および第2のスイッチ手段をオフにし、いずれか一つの電圧値が第2の設定電圧以下になったときに第2のスイッチ手段および第1のスイッチ手段をオフにするとよい。また、二次電池は複数の電池が直列に接続されて、制御手段は直列に接続された電池の両端部間の電圧を監視して、電圧値が第1の設定電圧以上になったときに第1のスイッチ手段および第2のスイッチ手段をオフにし、いずれか一つの電圧値が第2の設定電圧以下になったときに第2のスイッチ手段および第1のスイッチ手段をオフにするとよい。
【0010】
一方、二次電池は単独にて用いられて、制御回路は単独の二次電池の両端電圧を検出して第1のスイッチ手段および第2のスイッチ手段をオフ制御するようにしてもよい。また、第1のスイッチ手段および第2のスイッチ手段は、双方ともに二次電池に対してプラスまたはマイナスの充放電経路のいずれか一方に直列に接続されるとよい。
【0011】
【作用】
本発明における二次電池の充放電保護装置によれば、通常オンとなっている第1のスイッチ手段と第2のスイッチ手段とにて二次電池の充放電経路をともに確保して、これらを介して充電器からの充電電流を受け、または負荷への放電電流を供給する。この状態にて充電を行なっている際に、二次電池の電池電圧が第1の設定電圧以上になったことを制御手段にて検出すると、第1のスイッチ手段をオフとして充電経路を遮断して二次電池での過充電を防止する。この際に、制御手段は第2のスイッチ手段も同時にオフとして、二次電池からの放電方向の電流を遮断する。これにより、第1のスイッチ手段のオフ時にその遮断方向と反対方向の電流により導通しようとする寄生ダイオードの通電を防止する。また、放電時には、制御手段にて二次電池の電池電圧が第2の設定電圧以下になったことを検出すると、第2のスイッチ手段をオフとして放電経路を遮断して二次電池での過放電を防止する。この際に、制御手段は第1のスイッチ手段も同時にオフとして二次電池への充電方向の電流を遮断する。この結果、第2のスイッチ手段における寄生ダイオードの通電を防止する。
【0012】
【実施例】
次に、添付図面を参照して本発明による二次電池の充放電保護装置の一実施例を詳細に説明する。図1には、本発明による充放電保護装置を二次電池電源装置30に適用した場合の一実施例が示されている。本実施例における二次電池電源装置30は、2個の二次電池10,12 が直列に接続されて、これに過充電および過放電を防止する充放電保護装置20を介してプラス端子32およびマイナス端子34が外部に向けて設けられたいわゆる電池パック30として形成された電源装置であり、たとえば、携帯型のビデオカメラ一体型VTR に着脱自在に搭載される電源装置である。
【0013】
詳細には、本実施例における二次電池10,12 は、たとえば、ニッケル−カドミウム(Ni−Cd) 電池、ニッケル水素(Ni−H)電池、有利にはリチウムイオン(Li+) 二次電池などがそれぞれ用いられる。たとえば、リチウムイオン二次電池は、1セルあたりの動作電圧範囲が2.5 〜4.2Vであり、充電により端子電圧が約4.3Vを越え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。また、放電により電池の端子電圧が約2.4V以下になると、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。特に、それぞれの電池の特性にばらつきがある場合には先に満充電または空になった電池が他方の電池より先に過充電または過放電となり易い。したがって、本実施例の充放電保護装置20は、二次電池10,12 が、たとえばリチウムイオン電池の場合、それぞれの電池10,12 の端子電圧を検出して、いずれか一方の電池10,12 の電圧が4.3V以上にならないように、かつ2.4V以下とならないように充電経路および放電経路をそれぞれ遮断して、それぞれの電池10,12 の過充電および過放電を防止する。
【0014】
具体的には、本実施例の充放電保護装置20は、制御回路210 と、充電経路遮断用スイッチ素子220 と、放電経路遮断用スイッチ素子230 とを有している。制御回路210 は、それぞれの二次電池10,12 の端子電圧を検出し、その検出結果に基づいてスイッチ素子220,230 をそれぞれ制御するスイッチ制御回路であり、特に本実施例では共通の制御線240 からの制御信号にてスイッチ素子220,230 を同時にオン・オフ制御する。この制御回路14は、たとえば図2に示すように、第1の電池電圧検出回路300 と、第2の電池電圧検出回路302 と、第1の比較回路304 と、第2の比較回路306 と、第1のOR回路308 と、第2のOR回路310 と、スイッチ駆動回路312 とを有している。
【0015】
第1の電池電圧検出回路300 は、第1の二次電池10のプラス端子およびマイナス端子にそれぞれ接続され、その電位差に応じた検出電圧を第1の比較回路304 に供給する検出回路である。同様に、第2の電池電圧検出回路302 は、第2の二次電池12のプラス端子とマイナス端子とに接続され、その電位差に応じた検出電圧を第2の比較回路306 に供給する。有利には、図1に示すように第1の二次電池10のマイナス端子からの電位と第2の二次電池12のプラス端子からの電位は共通に第1の電圧検出回路300 および第2の電圧検出回路302 に供給され、これを基準にそれぞれの検出回路300,302 は他方の端子電圧との電位差を検出する。
【0016】
第1の比較回路304 は、第1の電圧検出回路300 からの電圧値が第1の設定電圧以上または第2の設定電圧以下になったか否かを検出する一入力二出力のコンパレータなどにて形成された比較回路である。第1の設定電圧は、それぞれの二次電池10,12 の動作可能電圧の上限値近傍の、たとえば、リチウムイオン電池の場合では4.3Vを下回る4.2 〜4.3V程度の電圧値に設定されている。第2の設定電圧は、たとえば、リチウムイオン電池の場合では、動作可能電圧の下限値近傍の2.4Vを越える2.4 〜2.5Vの電圧に設定されている。同様に、第2の比較回路306 は、第2の電圧検出回路302 からの電圧値が第1の設定電圧以上または第2の設定電圧以下になったか否かを検出する一入力二出力のコンパレータなどにて形成された比較回路である。それぞれの比較回路304,306 の出力は、第1の設定電圧以上か否かの検出結果が第1のOR回路308 に供給され、第2の設定電圧以下か否かの検出結果が第2のOR回路310 に供給される。
【0017】
第1のOR回路308 は、第1の比較回路304 および第2の比較回路306 の検出結果の論理和をとる論理回路であり、いずれかの出力が第1の設定電圧以上の電圧値を検出している場合に有効出力をスイッチ駆動回路312 に供給する。同様に、第2のOR回路310 は、第1の比較回路304 および第2の比較回路306 にて第2の設定電圧以下の電圧値を検出した結果の出力の論理和をとり、いずれかの出力が有効となった場合に、スイッチ駆動回路312 に有効出力を供給する論理回路である。
【0018】
スイッチ駆動回路312 は、充電経路遮断用スイッチ素子220 および放電経路遮断用スイッチ素子230 をオフ制御する信号を発生する電圧発生回路であり、第1のOR回路308 および第2のOR回路310 からの論理出力に応動して所定の出力をスイッチ素子220,230 に供給する制御回路である。特に、本実施例では、第1のOR回路308 からの有効出力にて第1および第2のスイッチ素子220,230 を同時にオフとして、第2のOR回路310 からの有効出力にて第1および第2のスイッチ素子220,230 を同時にオフとし、有効出力がいずれのOR回路308,310 からも出力されていない場合には両スイッチ素子220,230 をオンとする。
【0019】
図1に戻って、充電経路遮断用スイッチ素子220 は、C−MOS などの低電圧にて動作する電界効果トランジスタ(FET) にて形成された半導体スイッチであり、通常オンとなって充電方向(図の矢印X方向)に電流を導通させて制御回路210 からの制御電圧にてオフとなって充電方向の電流を遮断する第1のスイッチ素子である。有利には、負電圧にてオンとなっている、たとえばノーマリオフ形のPチャネル・エンハンスメント型電界効果トランジスタなどが用いられ、図1に示すように、そのドレインDが二次電池10のプラス端子側に接続されて、ソースSが放電経路遮断用スイッチ素子230 を介して入出力端子32側に接続され、ゲートGに制御回路210 からの制御電圧が印加される。この電界効果トランジスタ220 はその構造上、オフ状態にてソースSとドレインD間に遮断方向と反対向き、つまり放電方向の電流にて通電する寄生ダイオード222 を内部に有している。
【0020】
放電経路遮断用スイッチ素子230 は、充電経路遮断用スイッチ素子220 と同様に、たとえばノーマリオフ形のPチャネル・エンハンスメント型電界効果トランジスタにて形成された半導体スイッチであり、第1のスイッチ素子220 と入出力端子32との間に直列に接続されて通常オンとなり、放電方向(図の矢印Y方向)の電流を通過させて、オフとなった場合に放電方向の電流を遮断する第2のスイッチである。つまり、第1の電界効果トランジスタ220 とは逆向きに、ソースSが第1のスイッチ素子220 のソース側に接続されて、ドレインDが入出力端子32側に接続されて、ゲートGに制御回路210 からの制御信号が供給される。この第2の電界効果トランジスタ230 は、その構造上、オフ状態にてドレインD−ソースS方向、つまり、放電方向の電流にて通電する寄生ダイオード232 を内部に含んでいる。
【0021】
以上のような構成において本実施例の二次電池の充放電保護装置の動作を説明する。まず、二次電源装置として形成された電池パック30は、たとえば携帯型の電子機器に装着されて、端子32,34 にて機器の内部回路に接続される。次いで、二次電池10,12 を充電する場合には、機器の電源コードなどを交流電源に接続すると、機器内部の充電回路から端子32,34 を介して充電電流が電源装置30に供給される。この際に制御回路210 にてそれぞれ二次電池10,12 の電圧を検出しつつそれぞれの電圧値が所定の値以内であれば、制御回路210 からスイッチ素子220,230 への制御電圧は負電圧とされ、スイッチ素子220,230 はそれぞれオンの状態となっている。これにより、充電電流は端子32からスイッチ素子220,230 を介して二次電池10,12 に供給され、さらに端子34を介して機器側に充電方向に電流が流れて二次電池10,12 にそれぞれ充電が行なわれる。
【0022】
この状態にて、充電が進み、いずれかの二次電池10,12 が満充電となり、さらに充電状態が続くと、先に満充電となった電池が先に動作可能状態の上限に達する。たとえば、図7に示すように第1の二次電池10が動作可能状態の上限に達して制御回路210 の第1の電池電圧検出回路300 からの検出電圧が、たとえば4.2Vになると、これを第1の比較回路304 にて検出して第1のOR回路308 に有効出力が供給される。この際に第2の二次電池12の電圧がたとえば4.2Vに達していないことを第2の電圧検出回路302 にて検出して、第2の比較回路306 から第1のOR回路308 への出力は無効出力となっているとする。しかし、第1のOR回路308 では第1の比較回路304 からの有効出力により、スイッチ駆動回路312 に有効出力を供給する。これにより、スイッチ駆動回路312 は、第1の電界効果トランジスタ220 および第2の電界効果トランジスタ230 のそれぞれのゲートGに正の制御電圧を供給する。
【0023】
制御回路210 からの制御電圧を受けた第1の電界効果トランジスタ220 では、そのドレイン−ソース間の電流が遮断されて、端子32からの充電方向Xの電流を遮断する。この結果、第1の二次電池10の過充電が防止される。この際に、二次電池10,12 が放電すると、第1の電界効果トランジスタ220 にて遮断方向Xと逆向きに、その寄生ダイオード222 が導通してしまう。しかし、本実施例では制御回路210 から第2の電界効果トランジスタ230 へもオフとなる制御信号を同時に供給しているので、充電電流の遮断により放電しようとする二次電池10,12 からの放電電流を第2のスイッチ素子230 にて遮断している。したがって、放電電流にて通電しようとする第1のスイッチ素子220 の寄生ダイオード222 への電流が第2のスイッチ素子230 にて阻止されて、第1のスイッチ素子での寄生ダイオード222 の導通が防止される。
【0024】
次に、図7に示すように充電電流の遮断後に、しばらくして電池の内部インピーダンスや電池内部のイオン濃度の平均化の影響により二次電池10の電圧が低下し、これを制御回路210 にて検出して第1および第2のスイッチ素子220,230 への制御信号を負電圧にする。これにより第1および第2のスイッチ素子220,230 が再びオンとなって、充電電流が再びスイッチ素子220,230 を介して二次電池10,12 へ供給され、充電が再開される。この状態にて、二次電池10,12 のいずれかが動作可能電圧の上限近傍に達すると、上記と同様にその電圧を制御回路210 にて検出してスイッチ素子220,230 をオフとして二次電池10,12 の過充電を防止する。このようにして、二次電池10,12 の過充電を防止しつつ、両電池10,12 を満充電電圧にする。
【0025】
一方、電子機器の使用状態では、機器の電源スイッチがオンとなると二次電池10,12 が放電されて機器に電力を供給する。この際に制御回路210 にてそれぞれ二次電池10,12 の電圧を検出しつつそれぞれの電圧値が所定の値以内であれば、制御回路210 からスイッチ素子220,230 への制御電圧を負電圧状態として、スイッチ素子220,230 をオン状態としている。これにより、放電電流は電池10のプラス端子からスイッチ素子220,230 および端子32を介して機器に流入し、さらに機器から端子34を介して電池12に放電方向Yに電流が流れて、二次電池10,12 の放電が行なわれる。
【0026】
この状態にて、たとえば、二次電池10,12 がリチウムイオン二次電池の場合、カメラ一体型VTR の機器にて1時間以上の連続撮影などが行なわれると、二次電池10,12 のそれぞれの電圧値が3.0Vを下回ってくる。さらに、機器の操作を続けて、二次電池10,12 の放電が進むと、図7に示すように、いずれかの二次電池10,12 が動作可能電圧の下限値に近づいてくる。たとえば、第1の二次電池10が下限値に近づいて第1の電池電圧検出回路300 からの検出電圧が、たとえば、2.4V〜2.5Vになると、これを第1の比較回路304 にて検出して第2のOR回路310 に有効出力が供給される。この際に、第2の二次電池12の電圧が、たとえば、2.4Vに達していないことを第2の電圧検出回路302 にて検出して、第2の比較回路306 から第2のOR回路310 への出力は無効出力となっているとする。しかし、第2のOR回路310 では第1の比較回路304 からの有効出力により、スイッチ駆動回路312 に有効出力を供給する。これにより、スイッチ駆動回路312 は、第1の電界効果トランジスタ220 および第2の電界効果トランジスタ230 のゲートGに正の制御電圧を供給する。
【0027】
制御回路210 から制御電圧を受けた第2の電界効果トランジスタ230 では、そのドレイン−ソース間の電流が遮断されて、電池10,12 からの放電方向Yの電流を遮断する。この結果、電池10,12 の過放電を防止する。この際に、回路に遮断した放電方向Yと反対方向の電流が流れようとして、第2の電界効果トランジスタ230 の寄生ダイオード232 が導通しようとする。しかし、本実施例では制御回路210 から第1の電界効果トランジスタ220 へもオフとなる制御信号を同時に供給しているので、放電電流の遮断により回路に流れようとする充電方向の電流を第1のスイッチ素子220 にて遮断する。したがって、第2のスイッチ素子230 の寄生ダイオード232 への電流が第1のスイッチ素子220 にて阻止されて、第2のスイッチ素子230 での寄生ダイオード232 の導通が防止される。
【0028】
次に本願発明の特徴点を明確にするために、図8に示す比較例と本実施例とを比較してその効果を明らかにすると、図8の比較例にて図1と異なる点は、制御回路210 からスイッチ素子220,230 への制御信号が個別に供給されている点である。これによると充電時に制御回路210 にて電池10,12 のいずれかの満充電を検出すると、充電遮断用スイッチ素子220 をオフとする。これにより、充電方向の電流は遮断されて、その際の放電方向の電流は電池10,12 からオフとなっている第1のスイッチ素子220 の寄生ダイオード222 を通って、さらにオンとなっている第2のスイッチ素子230 を通じて端子32へ流れる。放電時には、いずれかの電池10,12 が放電限界に近づくと、放電遮断用スイッチ素子230 がオフとされる。これにより、放電電流は遮断され、その際の充電方向の電流が端子32からオフとなっている第2のスイッチ素子230 の寄生ダイオード232 を通って、さらにオンとなっている第1のスイッチ素子220 を通って電池10,12 に流入する。したがって、それぞれのスイッチ素子220,230 のオフ時には、寄生ダイオード222,232 に電流が流れて、本来の構造上と異なる電流により素子の劣化が生じてスイッチ特性の劣化、しいては素子自体の破壊が生じる。
【0029】
本実施例においては、それぞれのスイッチ素子220,230 が同時にオフ制御されてスイッチオフ時に生じるそれぞれのスイッチ220,230 での遮断方向と異なる方向の電流を他方のスイッチ素子220,230 にて阻止するので、一方のスイッチ素子220,230 の寄生ダイオード222,232 を通電させることを防止して、スイッチ特性の劣化および素子破壊を防止している。
【0030】
なお、上記実施例では電池パック30を主にカメラ一体型VTR に搭載した場合を例に挙げて説明したが、本発明では他の電子機器に搭載することももちろん可能である。また、上記実施例ではリチウムイオン電池を用いた場合を主に説明したが、本発明では他の二次電池を用いてもよく、その際の第1および第2の設定電圧はそれぞれの電池の特性に応じてもちろん変えてよい。さらに、上記実施例ではスイッチ素子として電界効果トランジスタを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明では他の電子スイッチを用いてもよい。
【0031】
また、上記実施例では2つの二次電池10,12 を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明では図3に示すように1つの電池を単独にて用いる場合にももちろん適用することができる。さらに、上記実施例では、制御回路210 にてそれぞれの電池10,12 の端子電圧を検出するように構成したが、本発明では図4に示すように直列に接続された複数の電池の両端電圧を検出するようにしてもよい。また上記実施例では2つの電池を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明では図5に示すように3個以上のN個の電池を用いる場合も含む。さらに、上記実施例では、スイッチ素子220,230 プラス端子32側にそれぞれ配置したが、本発明ではたとえば、図6に示すようにマイナス端子34側にそれぞれ配置してもよい。
【0032】
このように本発明は上記各実施例に何ら限定されることなく、特許請求の範囲のそれぞれの請求項に挙げた事項を逸脱することなくなされた改良もしくは応用をすべて含むものである。
【0033】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明による二次電池の充放電保護装置によれば、二次電池の充放電経路にスイッチ素子を逆向きに直列に接続してそれぞれのスイッチ素子を同時にオン・オフ制御するように構成したので、一方のスイッチ素子をオフとした場合にその寄生ダイオードが導通する前に他方のスイッチ素子にて寄生ダイオードが導通する方向の電流を阻止して、寄生ダイオードの通電を防止することができる。この結果、素子の劣化を防止し、素子の性能劣化および素子の破壊などによる装置の破壊を防止して、より安全な動作による二次電池の充放電保護装置を得ることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用される二次電池電源装置の一実施例を示す回路構成図である。
【図2】図1の実施例に適用される制御回路の内部構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図3】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用される二次電池電源装置の他の実施例を示す回路構成図である。
【図4】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用される二次電池電源装置の他の実施例を示す回路構成図である。
【図5】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用される二次電池電源装置の他の実施例を示す回路構成図である。
【図6】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用される二次電池電源装置の他の実施例を示す回路構成図である。
【図7】図1の実施例による二次電池の充放電保護の動作を説明するための図である。
【図8】本発明による二次電池の充放電保護装置の効果を明確にするための比較例を示す回路構成図である。
【符号の説明】
10,12 二次電池
210 制御回路
220 充電遮断用スイッチ素子
230 放電遮断用スイッチ素子
222,232 寄生ダイオード
240 共通制御線
Claims (5)
- 充電可能な二次電池の過充電および過放電を防止する二次電池の充放電保護装置において、該装置は、
前記二次電池の充放電経路に直列に接続され、通常オンとなって充電方向に電流を導通させて、オフ時に充電方向の経路を遮断する第1のスイッチ手段であって、オフ時に放電方向の電流にて導通する寄生ダイオードを内部に含む第1のスイッチ手段と、
前記二次電池の充放電経路に直列に接続され、通常オンとなって放電方向に電流を導通させて、オフ時に放電方向の経路を遮断する第2のスイッチ手段であって、オフ時に充電方向の電流にて導通する寄生ダイオードを内部に含む第2のスイッチ手段と、
前記二次電池の電池電圧を検出して、電池電圧が動作可能電圧上限近傍の第1の設定電圧以上になった場合に前記第1のスイッチ手段をオフにして、電池電圧が動作可能電圧下限近傍の第2の設定電圧以下になった場合に前記第2のスイッチ手段をオフとする制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記第1のスイッチ手段または前記第2のスイッチ手段をオフ制御する際に他方のスイッチ手段を同時にオフ制御することを特徴とする二次電池の充放電保護装置。 - 請求項1に記載の二次電池の充放電保護装置において、前記二次電池は複数の電池が直列に接続されて、前記制御手段は、それぞれの二次電池の電池電圧を監視して、いずれか一つの電池電圧が第1の設定電圧以上になったとき前記第1のスイッチ手段および第2のスイッチ手段をオフにして、いずれか一つの電池電圧が第1の設定電圧以下になったとき前記第2のスイッチ手段および第1のスイッチ手段をオフにすることを特徴とする二次電池の充放電保護装置。
- 請求項1に記載の二次電池の充放電保護装置において、前記二次電池は複数の電池が直列に接続され、前記制御手段は直列に接続された電池の両端部間の電圧を監視して該電圧値が第1の設定電圧以上となったときに前記第1のスイッチ手段および第2のスイッチ手段をオフにし、同電圧値が第2の設定電圧以下となったときに前記第2のスイッチ手段および第1のスイッチ手段をオフにすることを特徴とする二次電池の充放電保護装置。
- 請求項1に記載の二次電池の充放電保護装置において、前記二次電池は単独にて用いられ、前記制御回路は単独の二次電池の両端電圧を検出して該電圧値が第1の設定電圧以上となったときに第1のスイッチ手段および第2のスイッチ手段をオフにし、同電圧値が第2の設定電圧以下となったときに前記第2のスイッチ手段および第1のスイッチ手段をオフにすることを特徴とする二次電池の充放電保護装置。
- 請求項1に記載の二次電池の充放電保護装置において、前記第1のスイッチ手段および第2のスイッチ手段は、双方ともに二次電池に対してプラスまたはマイナスの充放電経路のいずれか一方に直列に配置されていることを特徴とする二次電池の充放電保護装置。
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