JP3848574B2 - 充放電制御装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スイッチ回路のオン、オフにより二次電池の充放電をコントロールすることができる充電式電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の二次電池からなる充電式電源装置としては、図２に回路ブロック図を示すような充放電制御回路が知られている。
【０００３】
例えば、特開平４−７５４３０号「充電式の電源装置」にこのような構造が開示されている。即ち、外部端子−Ｖ０、又は＋Ｖ０にスイッチ回路１０３を介して二次電池１０１が接続されている。更に、二次電池１０１に並列に充放電制御回路１１０が接続されている。この充放電制御回路１１０は、二次電池１０１の電圧を検出する機能を備えている。
【０００４】
二次電池１０１が過充電状態（電池が所定の電圧値より高い状態をいう。以下、この状態を過充電保護状態と呼ぶ。）の場合は、スイッチ回路１０３の充電用スイッチ１１２が、ＯＦＦするように充放電制御回路１１０から信号が出力される。
【０００５】
又、過放電状態（電池が所定の電圧値より低い状態をいう。以下、この状態を過放電保護状態と呼ぶ。）の場合は、スイッチ回路１０３の放電用スイッチ１１１がＯＦＦするように充放電制御回路１１０から信号が出力される。又、充電電流や放電電流が、抵抗成分のあるスイッチ回路１０３に流れることにより、発生する外部端子 −Ｖ０電圧をモニタし、ある電圧に達することを検出してスイッチ回路１０３がＯＦＦするようにして、充電電流や放電電流を制限することが可能である。
【０００６】
即ち、過大な充電電流が流れた時に充電を停止（充電過電流制御）することや、過大な放電電流が流れた時に放電を停止（放電過電流制御）することができる。以下、この状態のことを充電過電流保護状態および放電過電流保護状態と呼ぶ。
【０００７】
充放電制御回路は、既述のこれらの状態から電池を保護するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来例として図２に示した充放電制御回路の場合には、過放電保護状態のままでの充電電流の検出や、過充電保護状態のままでの放電電流の検出を行えないという問題点がある。
【０００９】
ここで、過放電保護状態における充電電流の検出が出来ない問題点について具体的に説明する。過放電保護状態では、図２の放電用スイッチ１１１がＯＦＦしているが、この状態で充電器１０５を＋ＶＯと−ＶＯ端子間に接続した場合、充電電流は二次電池１０１と放電用スイッチ１１１と充電用スイッチ１１２を通り流れる。
【００１０】
しかし、放電用スイッチ１１１はＯＦＦしているため、放電用スイッチ１１１の寄生ダイオードを通じて電流が流れることになる。従って、−ＶＯ端子電圧が寄生ダイオードのＶＦ電圧分降下することになり、この状態で放電過電流を正常に検出することはできない。
【００１１】
過充電保護状態における放電電流の検出が出来ない問題についても、過放電保護状態における充電電流の検出と同様である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の目的は従来のこのような課題を解決するため、充電電流については充電用スイッチ１１２の抵抗成分により発生する電圧を検出するものである。更に、放電電流については放電用スイッチ１１１の抵抗成分により発生する電圧を検出することにより、過放電状態における充電過電流の検出や、過充電状態における放電過電流の検出ができるようにするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の充放電制御回路のブロック図である。以下にこの発明の実施例を図１に基づいて説明する。
【００１４】
充放電制御回路の構成としては、外部端子 ＋Ｖ０ は、二次電池１０１の正電圧側に接続され、二次電池１０１の負電圧側は、スイッチ回路１０３の放電用スイッチ１１１および充電用スイッチ１１２を介して外部端子−Ｖ０へ接続されている。
【００１５】
更に、二次電池１０１に並列に二次電池１０１の電圧を検出する機能を備えている充放電制御回路１１０が接続されている。この充放電制御回路１１０は、過充電検出回路１１３と、過放電検出回路１１５と、放電過電流検出回路１１７と、充電過電流検出回路１１９と、制御回路１２１と、を有している。
【００１６】
充放電制御回路の基本動作としては、先ず、外部端子 ＋Ｖ０と外部端子 −Ｖ０に充電器１０５を付加する場合、二次電池１０１電圧が過充電状態となることを、過充電検出回路１１３にて検出することで、制御回路１２１を介し充電用スイッチ１１２をＯＦＦし、過充電状態での充電を止めている。
【００１７】
又、問題となる過大な充電電流が、充電器１０５から二次電池１０１へ流れることにより、充電用スイッチ１１２のスイッチ抵抗により発生するb点とc点の電位差を、充電過電流検出回路１１９にて検出する。これにより、制御回路１２１を介し充電用スイッチ１１２をＯＦＦし、充電過電流状態となる充電を止めている。
【００１８】
次に、外部端子 ＋Ｖ０と外部端子 −Ｖ０に負荷１０４を付加する場合、二次電池１０１電圧が過放電状態となることを、過放電検出回路１１５にて検出する。これにより、制御回路１２１を介し放電用スイッチ１１１をＯＦＦし、過放電状態での放電を止めている。
【００１９】
又、問題となる過大な放電電流が、二次電池１０１から負荷１０４へ流れることにより、放電用スイッチ１１１のスイッチ抵抗により発生するa点とｂ点の電位差を、放電過電流検出回路１１７にて検出する。これにより、制御回路１２１を介し放電用スイッチ１１１をＯＦＦし、放電過電流状態となる放電を止めている。
【００２０】
次に、本発明の中での過放電保護状態における充電過電流を検出する動作について、詳しく説明する。一般に、過放電保護状態においては、放電用スイッチ１１１がＯＦＦとなっている。これにより、過放電保護状態において外部端子 ＋Ｖ０と外部端子 −Ｖ０に充電器１０５を付加すると、充電電流は放電用スイッチ１１１の寄生ダイオードと充電用スイッチ１１２を通じて流れる。従って、−ＶＯ端子電圧は、寄生ダイオードのＶＦ電圧分降下し、−ＶＯ端子の降下電圧での観測では充電過電流を正常に検出することはできない。
【００２１】
これに対し、本発明では充電用スイッチ１１２のスイッチ抵抗により発生するｂ点とｃ点との間の電位差を、充電過電流検出回路１１９にて検出する。尚、スイッチ回路１０３に流れる電流は定電流であるので、放電用スイッチ１１１の状態の影響を受けないｂ点とｃ点の電位差の検出が可能となる。即ち、放電用スイッチ１１１の状態に関係なく、充電過電流を検出することが可能とするものである。
【００２２】
以上の説明は、過充電保護状態での放電過電流検出についても、過放電保護状態での充電過電流の検出と同様である。
【００２３】
また、本発明で使用の放電過電流検出回路１１７と充電過電流検出回路１１９を兼用したとしても、同様である。
【００２４】
また、図１に示したスイッチ回路１０３は−ＶＯ側にあるが、＋ＶＯ側にあっても同様に実現可能である。
【００２５】
また、二次電池を複数個直列に接続したばあいでも、それぞれの電池の過充電、過放電を検出する充放電制御回路を持つ電源装置も同様に実現可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、過放電保護状態のままでの充電電流の検出や、過充電保護状態のままでの放電電流の検出を行なうことが可能となる。例えば自己放電などにより過放電状態の二次電池での異常充電器接続等による危険な充電や、交流電源を半波整流するのみの充電器の接続等により過充電状態となっての危険な放電などから、二次電池を守るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の充電式電源装置の回路ブロックを示した説明図である。
【図２】従来の充電式電源装置のブロックを示した説明図である。
【符号の説明】
１０１ 二次電池
１０３ スイッチ回路
１０４ 負荷
１０５ 充電器
１１０ 充放電制御回路
１１１ 放電用スイッチ
１１２ 充電用スイッチ
１１３ 過充電検出回路
１１５ 過放電検出回路
１１７ 放電過電流検出回路
１１９ 充電過電流検出回路
１２１ 制御回路

Claims (3)

  1. 外部電源端子に直列接続されたスイッチ回路と二次電池と、
    前記スイッチ回路を制御するために前記二次電池に並列接続された充放電制御回路と、を有する充放電制御装置において、
    前記スイッチ回路は、放電用スイッチ及び充電用スイッチを有しており、
    前記充放電制御回路は、前記二次電池の電圧値によって前記放電用スイッチと前記充電用スイッチのオン、オフを制御する制御回路と、前記充電用スイッチに発生する電圧を測定することにより過大な充電電流が流れたことを検出する充電過電流検出回路と、前記放電用スイッチに発生する電圧を測定することにより過大な放電電流が流れたことを検出する放電過電流検出回路とを有しており、
    前記充電過電流検出回路の出力と前記放電過電流検出回路の出力とが、前記制御回路に入力されていることを特徴とする充放電制御装置。
  2. 前記二次電池の電圧が高くなった過充電時に、前記制御回路が前記充電用スイッチをオフにして前記外部電源端子から前記二次電池への充電電流を停止した状態で前記スイッチ回路に過大な放電電流が流れた場合、前記放電過電流検出回路が放電過電流状態を検出し、前記充放電制御回路が前記放電用スイッチをオフする機能を有することを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
  3. 前記二次電池の電圧が低くなった過放電時に、前記制御回路が、前記放電用スイッチをオフにして前記二次電池から前記外部電源端子への放電電流を停止した状態で前記スイッチ回路に過大な充電電流が流れた場合、前記充電過電流検出回路が充電過電流状態を検出し、前記充放電制御回路が前記充電用スイッチをオフする機能を有することを特徴とする請求項１に記載の充放電制御装置。
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