JPH0917455A - バッテリパック制御装置および方法 - Google Patents

バッテリパック制御装置および方法

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JPH0917455A
JPH0917455A JP7161802A JP16180295A JPH0917455A JP H0917455 A JPH0917455 A JP H0917455A JP 7161802 A JP7161802 A JP 7161802A JP 16180295 A JP16180295 A JP 16180295A JP H0917455 A JPH0917455 A JP H0917455A
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JP
Japan
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battery pack
battery
charging
terminal
control signal
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JP7161802A
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English (en)
Inventor
Tamiji Nagai
民次 永井
Kazunori Ozawa
和典 小沢
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリパックを大型化することなく、内部
の保護回路が正常に動作するか否かを判定することがで
きるようにする。 【構成】 バッテリパック1が充電器に装着されたと
き、制御端子33を介して充電器から制御信号を入力さ
せる。制御回路19は、この制御信号に対応して検出回
路17または検出回路18を制御し、過放電検出時オフ
される過放電スイッチとしてのFET12、または過充
電時オフされる過充電スイッチとしてのFET14をオ
ンまたはオフする。充電器は、外部からFET12また
は14が制御信号に対応して動作しているか否かを判定
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバッテリパック制御装置
および方法に関し、特にカメラ一体型ビデオテープレコ
ーダ、携帯用コンパクトディスクプレーヤなどの電子機
器に装着されるバッテリパックの充放電を制御する場合
に用いて好適な、バッテリパック制御装置および方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】例えばリチウムイオン、ニッカドなどの
2次電池(バッテリ)を内蔵するバッテリパックは、過
充電、過放電などを防止するために保護回路を内蔵して
いる。この保護回路により、過充電あるいは過放電が検
出されたとき、バッテリに対する充放電電流の供給が遮
断されるようになされている。
【0003】このような保護回路を設けることにより、
バッテリの損傷を防止することができる。しかしなが
ら、保護回路が正常に動作しないとバッテリの損傷を防
止することができなくなる。そこで、本出願人は、例え
ば特願平6−249191号として、2重の保護回路を
設け、過充電が検出されたとき、復帰可能な一方の保護
回路を動作させるようにし、その保護回路が正常に動作
していないとき、復帰不可能な保護回路を動作させるよ
うにすることを先に提案した。これにより、バッテリを
より確実に保護することが可能になる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先の提
案においては、バッテリパックの内部に、保護回路が正
常に動作しているか否かを判断する回路を内蔵させるよ
うに構成しているため、バッテリパックの構成が複雑と
なり、コストも高くなる課題があった。さらに、バッテ
リパックが大型化し、携帯用の電子機器に用いるのに不
利となる課題があった。
【0005】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、バッテリパックが大型化し、コスト高とな
ることを防止しつつ、バッテリの損傷を防止するように
するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載のバッテ
リパック制御装置は、バッテリの端子電圧または充放電
電流を検出する検出手段と、第2の接続手段から保護回
路をスイッチングさせる制御信号を出力し、制御信号を
出力したときの検出手段の検出結果から保護回路の動作
を判定する判定手段を備えることを特徴とする。
【0007】請求項5に記載のバッテリパック制御方法
は、バッテリの制御端子から保護回路をスイッチングさ
せる制御信号を入力し、制御信号を入力したときのバッ
テリの端子電圧または充放電電流を検出し、検出結果か
ら保護回路の動作を判定することを特徴とする。
【0008】
【作用】請求項1に記載のバッテリパック制御装置にお
いては、検出手段が、バッテリの端子電圧または充放電
電流を検出し、判定手段が、第2の接続手段から保護回
路をスイッチングさせる制御信号を出力し、制御信号を
出力したときの検出手段の検出結果から保護回路の動作
を判定する。
【0009】請求項5に記載のバッテリパック制御方法
においては、バッテリの制御端子から保護回路をスイッ
チングさせる制御信号が入力され、制御信号が入力され
たときのバッテリの端子電圧または充放電電流の検出結
果に対応して、保護回路の動作が判定される。
【0010】
【実施例】図1は、本発明が適用されるバッテリパック
の構成例を示している。このバッテリパック1は、リチ
ウムイオン、ニッカドなどの充放電可能なバッテリ11
を内蔵し、充放電端子31,32からバッテリ11に対
して、FET12,14とヒューズ16を介して充放電
電流が供給されるようになされている。過放電スイッチ
としてのFET12は、寄生ダイオード13を有し、過
充電スイッチとしてのFET14は、寄生ダイオード1
5を有している。
【0011】検出回路17は、バッテリ11の端子電圧
から過放電を検出し、検出結果に対応して保護回路とし
てのFET12を制御するようになされている。また、
検出回路18は、バッテリ11の端子電圧からバッテリ
11の過充電を検出し、検出結果に対応して保護回路と
してのFET14を制御するようになされている。
【0012】このバッテリパック1は、充放電端子3
1,32以外に、制御端子33,34を有している。制
御回路19は、制御端子33に接続されており、制御端
子33に接続されている外部機器(例えば後述する図2
の充電器2)からの制御信号に対応して検出回路17,
18を制御するようになされている。また、制御端子3
4には、外部機器から制御信号が入力され、この制御信
号が逆流防止用のダイオード20を介してヒューズ16
に印可され、ヒューズ16を溶融遮断するようになされ
ている。
【0013】図2は、バッテリパック1に対して充放電
動作を行う充電器2の構成例を表している。この充電器
2は、バッテリパック1が装着されたとき、その充放電
端子31と32にそれぞれ接続される端子51と52
(第1の接続手段)を有している。また、バッテリパッ
ク1の制御端子33と34に接続される端子53と54
(第2の接続手段)を有している。
【0014】トランス61は、1次コイル62と2次コ
イル63,64を有しており、2次コイル63,64に
誘導された交流電圧は、ダイオード65により整流さ
れ、コンデンサ66により平滑されるようになされてい
る。そして平滑された直流電圧が、端子51と52を介
してバッテリパック1に供給されるようになされてい
る。
【0015】検出回路69(検出手段)は、端子51と
52の間の電圧、すなわちバッテリパック1の端子電圧
(バッテリ11の端子電圧)を検出し、その検出結果を
制御回路74(判定手段)に供給している。抵抗70
は、バッテリパック1の充放電電流をスイッチングする
スイッチ(図1の実施例の場合、FET12,14)に
漏れ抵抗が存在するような場合に放電抵抗として挿入さ
れる。
【0016】抵抗72は、バッテリ11に対する充放電
電流を検出するようにバッテリ11に対して直列に接続
されている。検出回路73(検出手段)は、抵抗72の
両端の電圧を検出することで、バッテリパック1(バッ
テリ11)の充放電電流を検出し、検出結果を制御回路
74に出力するようになされている。
【0017】また、2次コイル64により誘起されたさ
れた電圧は、ダイオード67により整流され、スイッチ
68を介して端子54からバッテリパック1の制御端子
34に供給されるようになされている。制御回路74
は、スイッチ68と75を制御するようになされてい
る。
【0018】次に、その動作について説明する。バッテ
リパック1を、例えば電子機器(図示せず)に装着する
と、充放電端子31と32が電子機器の対応する端子に
接続され、バッテリ11からこの充放電端子31,32
を介して電子機器に電力が供給される。このとき、バッ
テリ11、充放電端子31、電子機器、充放電端子3
2、ヒューズ16、FET14、FET12の経路で放
電電流が流れる。
【0019】検出回路17は、バッテリ11の端子電圧
を検出し、その端子電圧が予め設定されている基準の電
圧(例えば2.25V)以下になったか否かを検出す
る。検出回路17は、バッテリ11の端子電圧が基準電
圧以下に達したとき、FET12をオフさせる。これに
より、放電電流が遮断され、バッテリ11の過放電が防
止される。
【0020】また、何らかの原因により過大な放電電流
が流れた場合においては、ヒューズ16が溶融し、放電
電流が遮断される。
【0021】一方、バッテリパック1を充電器2に装着
した場合においては、バッテリパック1の充放電端子3
1と32が充電器2の端子51と52に接続され、バッ
テリパック1の制御端子33と34が充電器2の端子5
3と54にそれぞれ接続される。そして、充電器2の制
御回路74は、充電動作を開始するのであるが、その前
に、図3のフローチャートに示すように、保護回路が正
常に動作しているか否かを検査する処理を実行する。
【0022】最初にステップS1において、制御回路7
4は、端子53からバッテリパック1に対して、過放電
スイッチとしてのFET12と過充電スイッチとしての
FET14をオンさせる制御信号を出力する。バッテリ
パック1の制御回路19は、制御端子33からこの制御
信号の入力を受けたとき、検出回路17と検出回路18
を制御し、それぞれFET12とFET14をオンさせ
るように制御する。
【0023】次にステップS2に進み、充電器2の制御
回路74は放電モードを設定し、スイッチ75をオフす
る。その結果、バッテリ11、充放電端子31、端子5
1、抵抗70,72、端子52、充放電端子32、ヒュ
ーズ16、FET14、FET12の経路で、放電電流
が流れる。このとき、検出回路69は、バッテリ11の
端子電圧EBとして、端子51と52の間の電圧を検出
する。あるいはまた、検出回路73は、抵抗72の両端
の電位差から放電電流IDを検出する。制御回路74
は、検出回路69または73の出力から、電圧EBが0
であるか否か、あるいは放電電流IDが0であるか否か
を、ステップS3において判定する。
【0024】いま、ステップS1において、FET12
をオンさせる制御信号を出力しているので、FET12
が正常に動作している場合においては、FET12はオ
ンしているはずである。FET12がオンしていれば、
仮にFET14がオフしていたとしても、寄生ダイオー
ド15を介して放電電流が流れるので、電圧EBは0で
はなく、所定の値となる。同様に、放電電流IDは0で
はなく所定の値となる。この場合、FET12は、実際
にオンしていることが確認されたことになる。
【0025】そこで、次に、FET12がショートした
状態にあるか否かを判定するために、ステップS4にお
いてFET12をオフする制御信号を制御回路74が出
力する。上述した場合と同様に、バッテリパック1の制
御回路19は、充電器2の制御回路74からこの制御信
号の入力を受けたとき、検出回路17を制御し、FET
12をオフする制御信号を出力する。
【0026】次にステップS5に進み、制御回路74
は、検出回路69または73の出力から、電圧EBまた
は放電電流IDが0であるか否か、すなわちFET12
が実際にオフしたか否かを判定する。電圧EBまたは放
電電流IDが0ではなく、所定の値となる場合において
は、ステップS4においてFET12をオフする制御信
号を出力したにも拘らず、放電電流が流れていることに
なるので(FET12はオンしたままとなっているの
で)、ステップS6に進み、FET12は異常である
(ショート状態にある)ものと判定する。
【0027】一方、ステップS4で出力した制御信号に
対応してFET12がオフしている場合においては、電
圧EBは0であり、また放電電流IDも0となっている。
そこでこの場合においてはステップS7に進み、FET
12は正常であると判定する。
【0028】以上のようにして、過放電スイッチとして
のFET12が正常であることが判定できたので、次
に、過充電スイッチとしてFET14が正常であるか否
かの判定に移る。このため、ステップS8において制御
回路74は、充電モードを設定し、スイッチ75をオン
する。その結果、スイッチ75、端子51、充放電端子
31、バッテリ11、FET12、FET14、ヒュー
ズ16、充放電端子32、端子52、抵抗72の経路で
充電電流が流れる。
【0029】このときステップS4において、FET1
2をオフ状態にしているため、そのままでも充電電流は
FET12の寄生ダイオード13を介して流れるが、正
しい経路で充電電流を流すようにするため、ステップS
9において、FET12をオンする制御信号を制御回路
74が出力する。この制御信号の供給を受けたバッテリ
パック1の制御回路19は、検出回路17を介してFE
T12を制御し、FET12をオンさせる。
【0030】次にステップS10において、制御回路7
4は、検出回路73の出力から、抵抗72に流れる充電
電流ICが0であるか否かを判定する。すなわち、いま
ステップS1において、FET14をオンにする制御信
号を出力している状態にあるので、FET14が正常に
動作していれば、FET14はオンし、充電電流が流れ
るはずである。従って、充電電流ICが0である場合に
おいては、FET14が制御信号に拘らずオフしている
ことになる。そこでこの場合においてはステップS11
に進み、過充電スイッチとしてのFET14が異常(断
線状態にある)ものと判定する。
【0031】これに対して、充電電流ICが0ではなく
所定の値となる場合においては、FET14が実際にオ
ンしていることになる。そこで、この場合においては、
次に、FET14をオフすることができるかどうかを判
定するために、ステップS12においてFET14をオ
フする制御信号を制御回路74から出力する。バッテリ
パック1の制御回路19は、充電器2からこの制御信号
の入力を受けたとき、検出回路18を制御し、FET1
4をオフさせる制御信号を出力させる。
【0032】FET14がこの制御信号に対応して実際
にオフした場合においては、充電電流が遮断されること
になる。そこでステップS13において制御回路74
は、検出回路73の出力から、充電電流ICが0である
か否かを判定し、0である場合においては、ステップS
12における制御信号に対応してFET14が正しく動
作したことになるので、ステップS14に進み、過充電
スイッチとしてのFET14は正常であると判定する。
【0033】これに対して、充電電流ICが0ではな
く、所定の値となっている場合においては、ステップS
12における制御にも拘らず、FET14がオンしたま
まとなっていることになるので、この場合においてはス
テップS15に進み、過充電スイッチとしてのFET1
4は、異常(ショート状態にある)ものと判定する。
【0034】一方、ステップS3で、検出回路69また
は73が、端子電圧EBが0であるか、または放電電流
Dが0であることを検出したとき、ステップS1の制
御に拘らず、FET12がオフしていることになる。そ
こでステップS16に進み、FET12が異常(断線状
態)であると判定する。
【0035】次に、FET14が異常であるか否かを判
定するために、ステップS17で充電モードを設定した
後、ステップS10に進み、それ以降の処理を実行す
る。
【0036】以上のようにして、FET12またはFE
T14が異常であることが判定されたとき、制御回路7
4は、表示部71に所定の表示を行って、過放電スイッ
チまたは過充電スイッチが異常であることを使用者に知
らしめる。そして、もし過充電スイッチとしてのFET
14が異常である場合においては、充電動作を実行しな
いようにする。
【0037】あるいはまた、このとき、制御回路74
は、スイッチ68をオンさせる。スイッチ68がオンさ
れると、2次コイル64で誘起された電圧がダイオード
67で整流され、スイッチ68、端子54、制御端子3
4、ダイオード20、ヒューズ16、充放電端子32、
端子52の経路で電流が流れ、ヒューズ16が溶融され
る。これにより、不用意に、このバッテリパック1が用
いられ、バッテリ11が損傷を受けるようなことが防止
される。
【0038】保護回路が正常である場合、充電器2の制
御回路74は、スイッチ75をオンし、充電動作を開始
させる。その結果、充電電流が流れ、バッテリ11が充
電される。
【0039】検出回路18は、充電動作時におけるバッ
テリ11の端子電圧をモニタし、その電圧が予め設定さ
れている基準値(例えば4.3V)に達したか否かを判
定し、基準値に達したとき、過充電状態になったと判定
し、FET14をオフする。これにより、過充電が防止
される。
【0040】なお、FET12とFET14より構成さ
れる保護回路が正常に動作しているか否を判定すると
き、バッテリ11が既に過放電状態にあるか過充電状態
にあるとすると、FET12またはFET14は正常に
動作していれば、既にオフになっていることになる。こ
の場合において、充電器2からバッテリパック1に対し
てFET12またはFET14をオンするように制御す
ると、バッテリ11が損傷を受ける恐れがある。そこ
で、このような場合においては、バッテリパック1の内
部の検出回路17または18の検出結果を優先させるよ
うにして、制御回路19は、充電器2から制御信号が入
力されたとしても、FET12またはFET14をオン
させないようにすることができる。この場合、FET1
2またはFET14が正常に動作するか否かの検査は、
バッテリ11の端子電圧が過放電状態または過充電状態
にないときにおいてのみ実行されることになる。
【0041】また、FET12またはFET14の一方
のみが動作状態にある(オフとなっている)場合におい
ては、動作状態にある方の検査は実行せずに、動作状態
にない方(オンとなっている方)だけを検査するように
することができる。
【0042】さらにまた、例えばバッテリ11が過放電
状態にあり、FET12がオフしている場合において
は、制御回路74はスイッチ75をオンしてFET12
がオフしなくなる(オンする)状態にまでバッテリ11
を充電した後、正常に動作するか否かの検査を行うよう
にすることができる。また、同様に、バッテリ11が過
充電状態にあり、FET14がオフしている場合におい
ては、制御回路74は、例えば抵抗70を介して放電動
作を実行させ、バッテリ11の端子電圧が過充電状態と
しての基準値以下になるまで放電させ、その後、正常に
動作するか否かの検査を行うようにすることができる。
【0043】図4と図5は、バッテリパック1のヒュー
ズ16を溶融させる他の構成例を表している。この実施
例においては、充放電端子31にヒューズ16が接続さ
れ、ヒューズ16の多端と充放電端子32の間には、ダ
イオード81が接続されている。そして、この実施例に
おいては、バッテリパック1は3端子とされている。
【0044】これに対応するように、図5に示す充電器
2は、2次コイル64で誘起された電圧がダイオード9
3とコンデンサ92で整流平滑され、負の直流電圧がコ
ンデンサ92からスイッチ91を介して端子51から出
力されるようになされている。
【0045】従って、この実施例においては、制御回路
74がスイッチ91をオンすると、コンデンサ92、抵
抗72、端子52、充放電端子32、ダイオード81、
ヒューズ16、充放電端子31、端子51、スイッチ9
1の経路で電流が流れ、ヒューズ16が溶融される。
【0046】図6と図7は、更に他の構成例を表してい
る。この実施例においては、ヒューズ102が発熱体1
01が発生する熱により溶融されるようになされてい
る。このヒューズ102は、充放電端子32とFET1
4の間に接続されており、発熱体101は、充放電端子
32と制御端子33の間にダイオード103を介して接
続されている。
【0047】また、充電器2においては、図7に示すよ
うに、2次コイル64で発生した電圧が、ダイオード9
3とコンデンサ92により整流平滑された後、スイッチ
91を介して端子53から出力されるようになされてい
る。
【0048】従って、この実施例においては、制御回路
74がスイッチ91をオンすると、コンデンサ92、抵
抗72、端子52、充放電端子32、発熱体101、ダ
イオード103、制御端子33、端子53、スイッチ9
1の経路で電流が流れ、発熱体101が発熱する。その
結果、発熱体101の発生する熱によりヒューズ102
が溶融する。
【0049】なお、上記実施例においては、バッテリパ
ック1の保護回路が正常に動作するか否かの検査を充電
器2において実行するようにしたが、バッテリパック1
が装着される電子機器において実行するようにすること
も可能である。この場合においては、バッテリパック1
の外部からその端子電圧、または放電電流を検出する検
出回路(検出回路69と73に対応する検出手段)に、
バッテリ11から供給される電力をコンデンサ(図示せ
ず)に充電し、供給するようにする。
【0050】このように、装着された電子機器において
保護回路が正常に動作するか否かを判定する場合におい
ては、充電モードに設定することができないので、過放
電スイッチとしてのFET12が正常に動作するか否か
を判定することはできるが、過充電スイッチとしてのF
ET14が正常に動作するか否かを判定することはでき
ない。ただし、いまバッテリパック1は電子機器に装着
されており、充電されることはないので、FET14が
正常に動作するか否かを判定することができなくても、
実用的には特に支障が発生することはない。
【0051】
【発明の効果】以上の如く請求項1に記載のバッテリパ
ック制御装置および請求項5に記載のバッテリパック制
御方法によれば、バッテリの制御端子から保護回路をス
イッチングさせる制御信号を入力し、制御信号を入力し
たときのバッテリの端子電圧または充放電電流の検出結
果に対応して保護回路の動作を判定するようにしたの
で、バッテリパックの内部に判定回路を設ける必要がな
くなり、バッテリパックの構成を簡略化し、低コスト化
し、小型化を図ることが可能となる。その結果、特に携
帯用の電子機器に装着されるバッテリパックに用いると
有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバッテリパックの構成例を示すブロッ
ク図である。
【図2】図1のバッテリパックを充電する充電器の構成
例を示すブロック図である。
【図3】図1と図2の実施例の動作を説明するフローチ
ャートである。
【図4】本発明のバッテリパックの他の構成例を示すブ
ロック図である。
【図5】図4のバッテリパックの充電を行う充電器の構
成例を示すブロック図である。
【図6】本発明のバッテリパックの更に他の構成例を示
すブロック図である。
【図7】図6のバッテリパックを充電する充電器の構成
例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 バッテリパック 2 充電器 11 バッテリ 12,14 FET 17,18 検出回路 19 制御回路 31,32 充放電端子 33,34 制御端子 51乃至54 端子 69 検出回路 73 検出回路 74 制御回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリパックに対する充放電を外部か
    ら制御するバッテリパック制御装置において、 前記バッテリパックは、 充放電可能なバッテリと、 充放電電流が供給される充放電端子と、 制御信号が供給される制御端子と、 前記バッテリの端子電圧または充放電電流を検出する検
    出回路と、 前記検出回路の検出結果に対応してスイッチングし、充
    放電電流の供給を制御する保護回路とを備え、 前記バッテリパック制御装置は、 前記バッテリパックの前記充放電端子と接続される第1
    の接続手段と、 前記バッテリパックの前記制御端子と接続される第2の
    接続手段と、 前記バッテリの端子電圧または充放電電流を検出する検
    出手段と、 前記第2の接続手段から前記保護回路をスイッチングさ
    せる制御信号を出力し、前記制御信号を出力したときの
    前記検出手段の検出結果から前記保護回路の動作を判定
    する判定手段とを備えることを特徴とするバッテリパッ
    ク制御装置。
  2. 【請求項2】 前記判定手段は、前記保護回路の過放電
    時に動作する過放電スイッチを動作させる制御信号を出
    力することを特徴とする請求項1に記載のバッテリパッ
    ク制御装置。
  3. 【請求項3】 前記判定手段は、前記保護回路の過充電
    時に動作する過充電スイッチを動作させる制御信号を出
    力することを特徴とする請求項1に記載のバッテリパッ
    ク制御装置。
  4. 【請求項4】 前記判定手段は、前記検出手段の検出結
    果に対応して、前記バッテリパックに含まれる非復帰の
    スイッチを制御する制御信号をさらに出力することを特
    徴とする請求項1に記載のバッテリパック制御装置。
  5. 【請求項5】 充放電可能なバッテリと、 充放電電流が供給される充放電端子と、 制御信号が供給される制御端子と、 前記バッテリの端子電圧または充放電電流を検出する検
    出回路と、 前記検出回路の検出結果に対応してスイッチングし、充
    放電電流の供給を制御する保護回路とを備えるバッテリ
    パックに対する充放電を外部から制御するバッテリパッ
    ク制御方法において、 前記バッテリの前記制御端子から前記保護回路をスイッ
    チングさせる制御信号を入力し、前記制御信号を入力し
    たときの前記バッテリの端子電圧または充放電電流を検
    出し、 前記検出結果から前記保護回路の動作を判定することを
    特徴とするバッテリパック制御方法。
  6. 【請求項6】 前記保護回路の、過放電時に動作する過
    放電スイッチと、過充電時に動作する過充電スイッチの
    うち、一方が動作しているとき、他方をスイッチングさ
    せることを特徴とする請求項5に記載のバッテリパック
    制御方法。
  7. 【請求項7】 前記保護回路の、過放電時に動作する過
    放電スイッチ、または過充電時に動作する過充電スイッ
    チが動作しているとき、前記バッテリを充電または放電
    させた後、前記判定を行うことを特徴とする請求項5に
    記載のバッテリパック制御方法。
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