JPH09327130A - 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異常な低電圧になっている２次電池が充電さ
れてしまい、その電池や充電器に過大なストレスをかけ
てしまうことを防止する。 【解決手段】 電池には、電圧分割回路１１２が接続さ
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で検出する。電
池が過放電または過充電状態になると、検出回路１１
３、１１４の出力電圧が変化する。その信号を制御回路
１１６に入力して過放電又は過充電を止めるように信号
ｖｓを電源装置に設けられたスイッチ回路へ出力する。
２次電池の異常を検出するため、過放電検出電圧よりも
低い電圧を検出電圧とする低電圧検出回路１１５を付加
し、その検出電圧以下のときに２次電池の充電を禁止す
る構成としている。

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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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からなり、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ことを特徴と
   する充放電制御回路。
2. 【請求項２】 前記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、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特許請求項１に記載
   の充放電制御回路。
3. 【請求項３】 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からな
   り、前記２次電池の電圧が、前記低電圧検出回路の電圧
   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。