JPH09329651A - 二次電池の保護装置 - Google Patents
二次電池の保護装置Info
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- JPH09329651A JPH09329651A JP8145407A JP14540796A JPH09329651A JP H09329651 A JPH09329651 A JP H09329651A JP 8145407 A JP8145407 A JP 8145407A JP 14540796 A JP14540796 A JP 14540796A JP H09329651 A JPH09329651 A JP H09329651A
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- battery
- charging
- charge
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Protection Of Static Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 直列に接続された電池セルブロックの電圧検
出異常時や電池異常時にも安全性を確保できる過充電保
護機能を有する二次電池の保護装置を提供する。 【解決手段】 複数の電池セルブックが直列に接続さ
れ、充放電経路にオンオフ制御可能な充電用ＦＥＴと放
電用ＦＥＴが配置された二次電池の電池パックにおい
て、充放電時に前記各電池セルブロックの電圧を検出す
る電圧検出部と、前記電池セルブロックの検出電圧のい
ずれかが一定値以下になると充電を禁止するように前記
ＦＥＴを制御する充放電スイッチ制御部を設けた。
出異常時や電池異常時にも安全性を確保できる過充電保
護機能を有する二次電池の保護装置を提供する。 【解決手段】 複数の電池セルブックが直列に接続さ
れ、充放電経路にオンオフ制御可能な充電用ＦＥＴと放
電用ＦＥＴが配置された二次電池の電池パックにおい
て、充放電時に前記各電池セルブロックの電圧を検出す
る電圧検出部と、前記電池セルブロックの検出電圧のい
ずれかが一定値以下になると充電を禁止するように前記
ＦＥＴを制御する充放電スイッチ制御部を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の保護装
置、特にリチウムイオン二次電池において有用なな二次
電池の保護装置に関するものである。
置、特にリチウムイオン二次電池において有用なな二次
電池の保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】各種携帯機器や情報機器等の電源として
用いられる二次電池には、その電池自身の有する特性に
応じた適切な充電および放電条件が定められている。し
かし、前記条件を越えての充放電、所謂、過充電や過放
電を行った際に、電解液の分解に伴うガス発生や、電池
内部での短絡に起因する加熱等の問題を生じてしまう。
用いられる二次電池には、その電池自身の有する特性に
応じた適切な充電および放電条件が定められている。し
かし、前記条件を越えての充放電、所謂、過充電や過放
電を行った際に、電解液の分解に伴うガス発生や、電池
内部での短絡に起因する加熱等の問題を生じてしまう。
【０００３】このような問題に対して、従来から過充
電、過放電を防止するための手段を講じた二次電池の保
護装置が種々提案されている。例えば、特開平４−７５
４３０号公報には、寄生ダイオード付きＭＯＳ−ＦＥＴ
等から成る過充電保護用と過放電保護用のスイッチング
手段を二次電池の充放電経路に電池と直列接続されるよ
うに配置し、制御回路にて検出された二次電池の電圧に
よって前記スイッチング手段のオン、オフ状態を制御す
る構成が開示されている。
電、過放電を防止するための手段を講じた二次電池の保
護装置が種々提案されている。例えば、特開平４−７５
４３０号公報には、寄生ダイオード付きＭＯＳ−ＦＥＴ
等から成る過充電保護用と過放電保護用のスイッチング
手段を二次電池の充放電経路に電池と直列接続されるよ
うに配置し、制御回路にて検出された二次電池の電圧に
よって前記スイッチング手段のオン、オフ状態を制御す
る構成が開示されている。
【０００４】また、特開平４−３３１４２５号公報に
は、直列に接続された二次電池の各セルの正負極間の電
圧を検出する電圧検出手段と、充電端子間に電池と直列
に設けられたスイッチ手段とを有し、充電時に各セルの
正負極間電圧が所定値を越えたとき、電圧検出手段の出
力に基づいてスイッチ手段をオフ状態とし、充電電流を
遮断する旨が示されている。
は、直列に接続された二次電池の各セルの正負極間の電
圧を検出する電圧検出手段と、充電端子間に電池と直列
に設けられたスイッチ手段とを有し、充電時に各セルの
正負極間電圧が所定値を越えたとき、電圧検出手段の出
力に基づいてスイッチ手段をオフ状態とし、充電電流を
遮断する旨が示されている。
【０００５】従来の二次電池の保護装置の回路図を図６
に、電圧検出器の回路図を図７に示す。１１は正極端
子、１２は負極端子、１３Ａ、１３Ｂは複数の素電池を
並列接続したセルブロックを示す。セルブロック１３Ａ
および１３Ｂが直列接続された電池１３の正極端は正極
端子１１に接続され、負極端は充放電電流遮断用のスイ
ッチ手段１４を介して負極端子１２に接続されている。
ＷＨ、ＷＭおよびＷＧはセルブッロクの電圧を検出する
ための接続線である。
に、電圧検出器の回路図を図７に示す。１１は正極端
子、１２は負極端子、１３Ａ、１３Ｂは複数の素電池を
並列接続したセルブロックを示す。セルブロック１３Ａ
および１３Ｂが直列接続された電池１３の正極端は正極
端子１１に接続され、負極端は充放電電流遮断用のスイ
ッチ手段１４を介して負極端子１２に接続されている。
ＷＨ、ＷＭおよびＷＧはセルブッロクの電圧を検出する
ための接続線である。
【０００６】また、６５は電池１３の正負極間の電圧を
検出する電圧検出部、６６は電圧検出部６５からの信号
によりスイッチ手段を制御するスイッチ制御部である。
検出する電圧検出部、６６は電圧検出部６５からの信号
によりスイッチ手段を制御するスイッチ制御部である。
【０００７】図６(ａ)は、電池１３の両端間の電圧を検
出するように電圧検出器６５を配置した構成を示してお
り、図６(ｂ)は、直列接続された各セルブロック毎の電
圧を検出する為に電圧検出器６５Ａ、６５Ｂを各セルブ
ロック毎に配置された構成である。いずれの場合も、各
電圧検出器の出力ＶOVRがスイッチ制御部６６に入力さ
れ、スイッチ制御部６６は充放電用のスイッチ手段１４
を制御する。
出するように電圧検出器６５を配置した構成を示してお
り、図６(ｂ)は、直列接続された各セルブロック毎の電
圧を検出する為に電圧検出器６５Ａ、６５Ｂを各セルブ
ロック毎に配置された構成である。いずれの場合も、各
電圧検出器の出力ＶOVRがスイッチ制御部６６に入力さ
れ、スイッチ制御部６６は充放電用のスイッチ手段１４
を制御する。
【０００８】次に電圧検出器６５の構成を図７に示す。
電圧検出器６５は図７(ａ)に示すように、出力端ｔ１、
＋側電源端子ｔ２および−側電源端子ｔ３を有し、さら
に＋側電源端子ｔ２と−側電源端子ｔ３との間に、抵抗
Ｒ１、Ｒ２を接続した比較器７１からなり、マイナス入
力端に基準電圧Ｅ１を印加すると共に、抵抗Ｒ１及びＲ
２の接続中点をプラス入力端に印加するように構成され
ている。
電圧検出器６５は図７(ａ)に示すように、出力端ｔ１、
＋側電源端子ｔ２および−側電源端子ｔ３を有し、さら
に＋側電源端子ｔ２と−側電源端子ｔ３との間に、抵抗
Ｒ１、Ｒ２を接続した比較器７１からなり、マイナス入
力端に基準電圧Ｅ１を印加すると共に、抵抗Ｒ１及びＲ
２の接続中点をプラス入力端に印加するように構成され
ている。
【０００９】図６(ａ)に示した構成では、過充電状態の
検出を各セルブッロクを直列接続した電池全体としての
電池電圧が基準電圧Ｅ１を越えているか否かを判断して
いる。このため、直列に接続された各セルブロック毎の
電圧にばらつきが生じた際に、各々のセルブロックから
判断すれば的確に過充電保護がなされないことがある。
検出を各セルブッロクを直列接続した電池全体としての
電池電圧が基準電圧Ｅ１を越えているか否かを判断して
いる。このため、直列に接続された各セルブロック毎の
電圧にばらつきが生じた際に、各々のセルブロックから
判断すれば的確に過充電保護がなされないことがある。
【００１０】例えば、直列数が２の構成に対して、各セ
ルブロックの過充電電圧を４.３Ｖに設定し、全体の電
池電圧が８.６Ｖを越えた際に、電圧検出器６５の出力
ＶOVRがHighとなり、充放電用スイッチ手段をオフす
る。しかし、各セルブッロク電圧ＶB1、ＶB2がバランス
をくずし、ＶB1が４.３５Ｖ、ＶB2が４.２Ｖであっても
Ｖ OVRはHighとならず過充電制御が働かない。電池１３
Ａは過充電状態となり、好ましくない状態におかれるこ
とになる。
ルブロックの過充電電圧を４.３Ｖに設定し、全体の電
池電圧が８.６Ｖを越えた際に、電圧検出器６５の出力
ＶOVRがHighとなり、充放電用スイッチ手段をオフす
る。しかし、各セルブッロク電圧ＶB1、ＶB2がバランス
をくずし、ＶB1が４.３５Ｖ、ＶB2が４.２Ｖであっても
Ｖ OVRはHighとならず過充電制御が働かない。電池１３
Ａは過充電状態となり、好ましくない状態におかれるこ
とになる。
【００１１】そこで、図６（ｂ）のような各セルブロッ
ク毎に電圧検出器が配置され、各々のセルブッロクの電
圧を正しく検出する方法が提案された。図７（ａ）に示
した構成では、あるセルブロックが過充電電圧に達した
場合、比較器７１の出力がHighになり充電を禁止する。
充電を禁止することですぐに電池電圧が下がり、比較器
７１の出力がLowになり充電可能となる。そこで再び過
充電電圧に達して充電が禁止される。従って、スイッチ
手段１４のオン、オフ状態が頻繁に繰り返されることに
なる。
ク毎に電圧検出器が配置され、各々のセルブッロクの電
圧を正しく検出する方法が提案された。図７（ａ）に示
した構成では、あるセルブロックが過充電電圧に達した
場合、比較器７１の出力がHighになり充電を禁止する。
充電を禁止することですぐに電池電圧が下がり、比較器
７１の出力がLowになり充電可能となる。そこで再び過
充電電圧に達して充電が禁止される。従って、スイッチ
手段１４のオン、オフ状態が頻繁に繰り返されることに
なる。
【００１２】そこで、この問題点を解決するため特開平
５−４９１８１号公報には、上記比較器の出力にヒステ
リシスを設ける手段が開示されている。
５−４９１８１号公報には、上記比較器の出力にヒステ
リシスを設ける手段が開示されている。
【００１３】図７（ｂ）にヒステリシスを持つ電圧検出
器の構成図を示す。比較器７１の出力がHighになるとＳ
Ｗ１ではＰ１とＰ３間の接続をＰ１とＰ２間に切り替え
る。また、比較器７１の出力がLowになるとＳＷ１では
Ｐ１とＰ２間の接続をＰ１とＰ２間に切り替える。
器の構成図を示す。比較器７１の出力がHighになるとＳ
Ｗ１ではＰ１とＰ３間の接続をＰ１とＰ２間に切り替え
る。また、比較器７１の出力がLowになるとＳＷ１では
Ｐ１とＰ２間の接続をＰ１とＰ２間に切り替える。
【００１４】図８に従来例における通常時の過充電保護
動作の説明図を示す。通常の過充電保護時の各電池電圧
の変化と電圧検出器の出力ＶOVR及びスイッチ制御部の
出力状態、充電電流ＩCHGの変化の様子を示している。
動作の説明図を示す。通常の過充電保護時の各電池電圧
の変化と電圧検出器の出力ＶOVR及びスイッチ制御部の
出力状態、充電電流ＩCHGの変化の様子を示している。
【００１５】充電時には、図８に示すように、何れか一
方、図示例ではセルブロック１３Ａの検出電圧ＶB1が第
１の電圧値Ｖ1（例えば、４。３０Ｖ）以上になると、電
圧検出器６５Ａの出力ＶOVRがHighとなり、スイッチ手
段１４をオフして充電電流Ｉchgを遮断する。また、前
記電圧ＶB1が第２の電圧値Ｖ2（例えば、４.００Ｖ）以
下になると、スイッチ手段をオンして充電禁止機能を解
除する。
方、図示例ではセルブロック１３Ａの検出電圧ＶB1が第
１の電圧値Ｖ1（例えば、４。３０Ｖ）以上になると、電
圧検出器６５Ａの出力ＶOVRがHighとなり、スイッチ手
段１４をオフして充電電流Ｉchgを遮断する。また、前
記電圧ＶB1が第２の電圧値Ｖ2（例えば、４.００Ｖ）以
下になると、スイッチ手段をオンして充電禁止機能を解
除する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成の二次電池の保護装置では、セルブロック部分と制
御回路を接続するには、構造上何等かの接続線が必要で
ある。前記接続線のはずれ、断線が発生した場合（以
下、タップはずれと略称する）、該当する電池ブロック
のセル電圧が正しく検出できなくなる。
構成の二次電池の保護装置では、セルブロック部分と制
御回路を接続するには、構造上何等かの接続線が必要で
ある。前記接続線のはずれ、断線が発生した場合（以
下、タップはずれと略称する）、該当する電池ブロック
のセル電圧が正しく検出できなくなる。
【００１７】図９にタップはずれが生じた際、すなわち
異常時の過充電保護機能の様子を示す。この図９におい
て接続線ＷＭに断線が生じた場合を実線で、接続線ＷＨ
に断線が生じた場合を波線で示す。
異常時の過充電保護機能の様子を示す。この図９におい
て接続線ＷＭに断線が生じた場合を実線で、接続線ＷＨ
に断線が生じた場合を波線で示す。
【００１８】接続線ＷＭに中間セルのタップがはずれた
場合には、図７に示すように抵抗分割により電圧検出す
るので、全体の電池電圧が（前記第１の電圧値×直列
数）以上になった時点で、例えば、２直列の場合全体の
電池電圧が８.６Ｖで過充電保護機能が働き、充電電流
が遮断される。
場合には、図７に示すように抵抗分割により電圧検出す
るので、全体の電池電圧が（前記第１の電圧値×直列
数）以上になった時点で、例えば、２直列の場合全体の
電池電圧が８.６Ｖで過充電保護機能が働き、充電電流
が遮断される。
【００１９】電池が充放電を繰り返す過程において、個
々の電池の個体差により電池の容量バランスが崩れた場
合には、図９において実線で示したＡのポイント、例え
ばセルブロック１３Ａの電池電圧が４.４Ｖ、セルブロ
ック１３Ｂの電池電圧が４.２Ｖで過充電保護が働き充
電電流が遮断される。即ちセルブロック１３Ａの電池電
圧ＶB1が前記第１の電圧値４.３Ｖをはるかに越えた電
圧値で充電禁止となる。これは、個々の電池セルブロッ
クでみれば過充電状態でも保護機能が働かない状況が発
生していることになる。
々の電池の個体差により電池の容量バランスが崩れた場
合には、図９において実線で示したＡのポイント、例え
ばセルブロック１３Ａの電池電圧が４.４Ｖ、セルブロ
ック１３Ｂの電池電圧が４.２Ｖで過充電保護が働き充
電電流が遮断される。即ちセルブロック１３Ａの電池電
圧ＶB1が前記第１の電圧値４.３Ｖをはるかに越えた電
圧値で充電禁止となる。これは、個々の電池セルブロッ
クでみれば過充電状態でも保護機能が働かない状況が発
生していることになる。
【００２０】また、図６の接続線ＷＨや接続線ＷＧのタ
ップはずれ等による電圧検出異常が発生してしまった場
合、従来の装置では、充電が続いてもタップはずれの該
当電池セルブロックの検出電圧ＶB1が前記第１の電圧値
４.３０Ｖ以上にならないので、図９の破線で示すよう
にＢのポイント、即ち他のセルブロック（電池１３Ｂ）
の過充電制御が働くまで、前記該当セルブロック（電池
１３Ａ）が過充電状態となっていても充電が止められな
い。また、ショ−ト等による電池異常に対しても同様の
ことが発生する。
ップはずれ等による電圧検出異常が発生してしまった場
合、従来の装置では、充電が続いてもタップはずれの該
当電池セルブロックの検出電圧ＶB1が前記第１の電圧値
４.３０Ｖ以上にならないので、図９の破線で示すよう
にＢのポイント、即ち他のセルブロック（電池１３Ｂ）
の過充電制御が働くまで、前記該当セルブロック（電池
１３Ａ）が過充電状態となっていても充電が止められな
い。また、ショ−ト等による電池異常に対しても同様の
ことが発生する。
【００２１】このように、従来の保護装置では、タップ
はずれ等による異常状態を認識できず、過充電保護が働
かない状況に陥り、前述の如く電池が好ましくない状態
となる問題点を有していた。
はずれ等による異常状態を認識できず、過充電保護が働
かない状況に陥り、前述の如く電池が好ましくない状態
となる問題点を有していた。
【００２２】そこで、前記問題点に対する保護機能を前
記従来装置の過充放電防止機能に併用して設け、二次電
池の安全性を確保することが望まれる。
記従来装置の過充放電防止機能に併用して設け、二次電
池の安全性を確保することが望まれる。
【００２３】本発明は上記課題を解決するもので、従来
の過充放電保護機能に加えてタップはずれ等の電池電圧
検出の異常やショ−ト等の電池異常を認識し、過充電保
護用のスイッチング手段をオフ制御することで、二次電
池の安全性をより高める保護装置を提供することを目的
とする。
の過充放電保護機能に加えてタップはずれ等の電池電圧
検出の異常やショ−ト等の電池異常を認識し、過充電保
護用のスイッチング手段をオフ制御することで、二次電
池の安全性をより高める保護装置を提供することを目的
とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明の二次電池の保護
装置は、複数の電池セルブロックが直列に接続され、充
放電経路に制御回路にてオンオフ制御可能な充電用と放
電用のスイッチング素子が配置された二次電池の電池パ
ックにおいて、充放電時に前記各電池セルブロックの電
圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力
である電池セルブロックの検出電圧のいずれかが一定値
以下になると充電を禁止するように前記スイッチング素
子を制御する充放電制御手段を制御回路に設けること
で、前記タップはずれ等の異常を認識できることを特徴
とする。
装置は、複数の電池セルブロックが直列に接続され、充
放電経路に制御回路にてオンオフ制御可能な充電用と放
電用のスイッチング素子が配置された二次電池の電池パ
ックにおいて、充放電時に前記各電池セルブロックの電
圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段の出力
である電池セルブロックの検出電圧のいずれかが一定値
以下になると充電を禁止するように前記スイッチング素
子を制御する充放電制御手段を制御回路に設けること
で、前記タップはずれ等の異常を認識できることを特徴
とする。
【００２５】また、前記各電池セルブロックの検出電圧
の合計値が前記充放電制御手段が動作可能な最低電圧よ
りも小さいとき、充電を禁止するように前記スイッチン
グ素子を制御するようにしてもよい。
の合計値が前記充放電制御手段が動作可能な最低電圧よ
りも小さいとき、充電を禁止するように前記スイッチン
グ素子を制御するようにしてもよい。
【００２６】本発明の二次電池の保護装置によれば、あ
る電池セルブロックの検出電圧が異常に低い（例えば、
０Ｖ）と、充電を禁止するようにしているので、ショ−
ト等の電池異常や中間タップはずれ等が発生したとき
に、過充電の未然防止を図ることができ、電池の安全性
の向上を図ることができる。
る電池セルブロックの検出電圧が異常に低い（例えば、
０Ｖ）と、充電を禁止するようにしているので、ショ−
ト等の電池異常や中間タップはずれ等が発生したとき
に、過充電の未然防止を図ることができ、電池の安全性
の向上を図ることができる。
【００２７】また、各電池セルが一定値以下でなくて
も、各電池セルブロックの電圧から算出した合計値が前
記充放電制御手段（例えばマイコン）が動作可能な最低
電圧（例えば５Ｖ）よりも小さいとき、各電圧を正しく
検出できていないと認識でき、充電を禁止することで、
過充電の未然防止を図れる。
も、各電池セルブロックの電圧から算出した合計値が前
記充放電制御手段（例えばマイコン）が動作可能な最低
電圧（例えば５Ｖ）よりも小さいとき、各電圧を正しく
検出できていないと認識でき、充電を禁止することで、
過充電の未然防止を図れる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図５を参照して説明する。
て、図１〜図５を参照して説明する。
【００２９】図１は本発明の二次電池の保護装置の構成
図を示す。図１において、複数の素電池、例えばリチウ
ムイオン電池が並列接続されたセルブロック１３Ａ、１
３Ｂ、１３Ｃが正極端子１１と負極端子１２間に直列に
接続され、かつ前記セルブロック１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃに対して直列に過充電保護用のＦＥＴ１４Ｃと過放電
保護用のＦＥＴ１４Ｄとが配置されている。また、前記
セルブロック１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの各電圧を検出す
る電圧検出部１５が設けられ、前記電圧検出部１５には
電圧検出用コンデンサＣ１が接続される。また、前記Ｆ
ＥＴ１４Ｃ、１４Ｄをオン・オフする充放電スイッチ制
御部１６が設けられ、前記充放電スイッチ制御部１６
は、電圧検出部１５に対するセレクト信号Ｓ１、Ｓ２，
ＩＮＨを出力し、前記電圧検出用コンデンサＣ１に充電
された電圧値を読み込み、前記充放電保護用ＦＥＴを制
御する構成になっている。
図を示す。図１において、複数の素電池、例えばリチウ
ムイオン電池が並列接続されたセルブロック１３Ａ、１
３Ｂ、１３Ｃが正極端子１１と負極端子１２間に直列に
接続され、かつ前記セルブロック１３Ａ、１３Ｂ、１３
Ｃに対して直列に過充電保護用のＦＥＴ１４Ｃと過放電
保護用のＦＥＴ１４Ｄとが配置されている。また、前記
セルブロック１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの各電圧を検出す
る電圧検出部１５が設けられ、前記電圧検出部１５には
電圧検出用コンデンサＣ１が接続される。また、前記Ｆ
ＥＴ１４Ｃ、１４Ｄをオン・オフする充放電スイッチ制
御部１６が設けられ、前記充放電スイッチ制御部１６
は、電圧検出部１５に対するセレクト信号Ｓ１、Ｓ２，
ＩＮＨを出力し、前記電圧検出用コンデンサＣ１に充電
された電圧値を読み込み、前記充放電保護用ＦＥＴを制
御する構成になっている。
【００３０】図２に、前記電圧検出部の構成を示す。入
力信号Ｓ１、Ｓ２、ＩＮＨの状態により、８個のスイッ
チをオン・オフする。図３に、各セル電圧の検出タイミ
ングチャートを示す。
力信号Ｓ１、Ｓ２、ＩＮＨの状態により、８個のスイッ
チをオン・オフする。図３に、各セル電圧の検出タイミ
ングチャートを示す。
【００３１】以下に、電圧検出の動作を具体的に説明す
る。充放電スイッチ制御部１６から出力されるセレクト
信号Ｓ１、Ｓ２、ＩＮＨによって、各セル電圧が電圧検
出用コンデンサＣ１に充電される。例えば、Ｓ１＝Lo
w、Ｓ２＝Highの時、図２よりＸ２とＸ、Ｙ２とＹが接
続され、電池１３Ｃのセル電圧が前記コンデンサＣ１に
充電される。その直後、充放電スイッチ制御部１６は、
Ｓ１＝High、Ｓ２＝Highとし、コンデンサＣ１に充電さ
れた電圧値をＡＮ０ポ−トで読み込む。読み込んだ直後
に、次の電池セル１３Ｂの電圧値ＶB2を正しく検出する
ために、ＡＮ１ポ−トにより抵抗Ｒ１を介してコンデン
サＣ１の電位を放電する。この動作を図３のタイミング
チャートに示すように、各セル順番に繰り返す。
る。充放電スイッチ制御部１６から出力されるセレクト
信号Ｓ１、Ｓ２、ＩＮＨによって、各セル電圧が電圧検
出用コンデンサＣ１に充電される。例えば、Ｓ１＝Lo
w、Ｓ２＝Highの時、図２よりＸ２とＸ、Ｙ２とＹが接
続され、電池１３Ｃのセル電圧が前記コンデンサＣ１に
充電される。その直後、充放電スイッチ制御部１６は、
Ｓ１＝High、Ｓ２＝Highとし、コンデンサＣ１に充電さ
れた電圧値をＡＮ０ポ−トで読み込む。読み込んだ直後
に、次の電池セル１３Ｂの電圧値ＶB2を正しく検出する
ために、ＡＮ１ポ−トにより抵抗Ｒ１を介してコンデン
サＣ１の電位を放電する。この動作を図３のタイミング
チャートに示すように、各セル順番に繰り返す。
【００３２】図４に充放電スイッチ制御部１６の過充電
制御動作のみをフローチャートで示す。まず、前記電圧
検出部１５から読み込んだ各セル電圧値が、ある規定値
Ｖ３（例として０.１Ｖ）以下であるかどうかを判定す
る。いずれかのセル電圧値が０.１Ｖ以下であれば、タ
ップはずれか電池異常の可能性があるので充電ＦＥＴ１
４Ｃをオフする。０.１Ｖを越えていれば、通常の過充
電保護動作のシーケンスに移行する。
制御動作のみをフローチャートで示す。まず、前記電圧
検出部１５から読み込んだ各セル電圧値が、ある規定値
Ｖ３（例として０.１Ｖ）以下であるかどうかを判定す
る。いずれかのセル電圧値が０.１Ｖ以下であれば、タ
ップはずれか電池異常の可能性があるので充電ＦＥＴ１
４Ｃをオフする。０.１Ｖを越えていれば、通常の過充
電保護動作のシーケンスに移行する。
【００３３】次に、いずれかのセル電圧値が第２の規定
値Ｖ２（例として４.０Ｖ）以下であるかを判断する。
該当する電池があれば、該当する電池の過充電禁止ステ
ータスＳOVRをリセットする。次に、いずれかのセル電
圧値が第１の規定値Ｖ1（例として４．３Ｖ）以上であ
るかを判断する。該当する電池があれば、該当する電池
の過充電禁止ステータスＳOVR をセットする。いずれか
の過充電禁止ステ−タスがセットされていれば、充電用
ＦＥＴ１４Ｃをオフする。また、全ての過充電禁止ステ
ータスがリセットされていれば、充電ＦＥＴ１４Ｃをオ
ンする。
値Ｖ２（例として４.０Ｖ）以下であるかを判断する。
該当する電池があれば、該当する電池の過充電禁止ステ
ータスＳOVRをリセットする。次に、いずれかのセル電
圧値が第１の規定値Ｖ1（例として４．３Ｖ）以上であ
るかを判断する。該当する電池があれば、該当する電池
の過充電禁止ステータスＳOVR をセットする。いずれか
の過充電禁止ステ−タスがセットされていれば、充電用
ＦＥＴ１４Ｃをオフする。また、全ての過充電禁止ステ
ータスがリセットされていれば、充電ＦＥＴ１４Ｃをオ
ンする。
【００３４】過放電制御については従来装置同様に、い
ずれかのセル電圧値が規定値（例えば２.６Ｖ）以下で
あれば、放電用ＦＥＴ１４Ｄをオフし、該当するセルの
電圧値が規定値（例えば３.２Ｖ）以上になれば、放電
ＦＥＴ１４Ｄをオンにする。
ずれかのセル電圧値が規定値（例えば２.６Ｖ）以下で
あれば、放電用ＦＥＴ１４Ｄをオフし、該当するセルの
電圧値が規定値（例えば３.２Ｖ）以上になれば、放電
ＦＥＴ１４Ｄをオンにする。
【００３５】次に、図５に正常な場合とタップはずれが
発生した場合の過充電制御動作を示す。まず、正常な場
合の過充電保護動作を図５のｔ１〜ｔ３を参照し説明す
る。
発生した場合の過充電制御動作を示す。まず、正常な場
合の過充電保護動作を図５のｔ１〜ｔ３を参照し説明す
る。
【００３６】図５（ａ）に示すように、充放電スイッチ
制御部１６では、何れかの検出電圧、図示例では電池セ
ルブロック１３Ａの検出電圧ＶB1が第１の規定値Ｖ１
（例えば、４．３Ｖ）以上になると、ポイントＡに示す
ように前記充電ＦＥＴ１４Ｃをオフして充電電流Ichgを
遮断する。また前記ＶB1が第２の電圧値Ｖ２（例えば、
４．０Ｖ）以下になると、ポイントＢに示すように前記
充電ＦＥＴ１４Ｃをオンして過充電禁止機能を解除する
動作を行う。
制御部１６では、何れかの検出電圧、図示例では電池セ
ルブロック１３Ａの検出電圧ＶB1が第１の規定値Ｖ１
（例えば、４．３Ｖ）以上になると、ポイントＡに示す
ように前記充電ＦＥＴ１４Ｃをオフして充電電流Ichgを
遮断する。また前記ＶB1が第２の電圧値Ｖ２（例えば、
４．０Ｖ）以下になると、ポイントＢに示すように前記
充電ＦＥＴ１４Ｃをオンして過充電禁止機能を解除する
動作を行う。
【００３７】次に、異常時に対する本発明の過充電保護
機能に関して、図１〜図５を参照して説明する。図５の
ｔ３以降に示すように、中間タップはずれが発生した場
合、図示例では接続線WMが断線した場合、電池セルブロ
ック１３Ａの電圧検出に対し、前記コンデンサＣ１に充
電されず、充放電スイッチ制御部１６は検出電圧ＶB1＝
０Ｖとして認識する。同様に電池セルブロック１３Ｂの
電圧検出でも、前記コンデンサＣ１に充電されず、充放
電スイッチ制御部１６は検出電圧ＶB2＝０Ｖとして認識
する。電池セルブロック１３Ｃの電圧検出に対しては、
前記断線の影響は受けずに前記コンデンサＣ１に充電さ
れ、マイコンはＡ／Ｄポ−トを介してその電圧ＶB3を検
出する。
機能に関して、図１〜図５を参照して説明する。図５の
ｔ３以降に示すように、中間タップはずれが発生した場
合、図示例では接続線WMが断線した場合、電池セルブロ
ック１３Ａの電圧検出に対し、前記コンデンサＣ１に充
電されず、充放電スイッチ制御部１６は検出電圧ＶB1＝
０Ｖとして認識する。同様に電池セルブロック１３Ｂの
電圧検出でも、前記コンデンサＣ１に充電されず、充放
電スイッチ制御部１６は検出電圧ＶB2＝０Ｖとして認識
する。電池セルブロック１３Ｃの電圧検出に対しては、
前記断線の影響は受けずに前記コンデンサＣ１に充電さ
れ、マイコンはＡ／Ｄポ−トを介してその電圧ＶB3を検
出する。
【００３８】マイコンによる異常認識による動作の流れ
を説明する。前記接続線ＷＭの断線の場合、マイコンに
入力された電圧ＶB1、ＶB2が第３の規定値Ｖ3（例え
ば、０．１Ｖ）以下になったことを認識し、前記充電Ｆ
ＥＴ１４Ｃをオフして充電電流Ｉchgを遮断している。
を説明する。前記接続線ＷＭの断線の場合、マイコンに
入力された電圧ＶB1、ＶB2が第３の規定値Ｖ3（例え
ば、０．１Ｖ）以下になったことを認識し、前記充電Ｆ
ＥＴ１４Ｃをオフして充電電流Ｉchgを遮断している。
【００３９】０.１Ｖ以下になった電圧ＶB1、ＶB2に対
しては、従来装置同様に充放電スイッチ制御部１６にて
過放電保護が働き、前記放電ＦＥＴ１４Ｄもオフされ
る。
しては、従来装置同様に充放電スイッチ制御部１６にて
過放電保護が働き、前記放電ＦＥＴ１４Ｄもオフされ
る。
【００４０】また、全体の電池電圧がマイコンが動作し
ない電圧まで低下した場合には、つまりマイコンが動作
しない場合には充電用スイッチ１４Ｃをオンするように
しておく。それによって全体の電池電圧が正常に０Ｖ付
近まで低下した場合には、充電可能となる。
ない電圧まで低下した場合には、つまりマイコンが動作
しない場合には充電用スイッチ１４Ｃをオンするように
しておく。それによって全体の電池電圧が正常に０Ｖ付
近まで低下した場合には、充電可能となる。
【００４１】このように、本発明の実施例では従来の過
充放電保護機能に加えて、セルバランスがくずれても、
各電池セルの電圧値を確実に検出できると共に、何れか
の電池セル電圧が規定値以下の場合を検出することによ
り、電池ショ−トや中間タップはずれ等の原因による異
常状態を確実に認識でき、それに基づいて充電を禁止す
ることで過充電の未然防止を図ることができる。
充放電保護機能に加えて、セルバランスがくずれても、
各電池セルの電圧値を確実に検出できると共に、何れか
の電池セル電圧が規定値以下の場合を検出することによ
り、電池ショ−トや中間タップはずれ等の原因による異
常状態を確実に認識でき、それに基づいて充電を禁止す
ることで過充電の未然防止を図ることができる。
【００４２】また、この例では３つの電池セルブロック
が直列に接続された場合であるが、個の電池セルや２個
以上の直列に接続された電池ブロックの構成にも適用で
きるものである。
が直列に接続された場合であるが、個の電池セルや２個
以上の直列に接続された電池ブロックの構成にも適用で
きるものである。
【００４３】また、充放電スイッチ制御部１６にマイコ
ンを使用した場合、読み込んだ前記各セルブロックの検
出電圧より合計値（ＶB1＋ＶB2＋ＶB3）を算出し、その
合計値が前記マイコンの動作可能な最低電圧値（例え
ば、５Ｖ）より小さいかを判断する。前記条件が満たさ
れた場合には、つまりマイコンが動作しているにもかか
わらず電池の合計電圧が５Ｖより小さいことを示してお
り矛盾が生じていることが認識でき、充電ＦＥＴ１４Ｃ
をオフし、充電禁止とする。
ンを使用した場合、読み込んだ前記各セルブロックの検
出電圧より合計値（ＶB1＋ＶB2＋ＶB3）を算出し、その
合計値が前記マイコンの動作可能な最低電圧値（例え
ば、５Ｖ）より小さいかを判断する。前記条件が満たさ
れた場合には、つまりマイコンが動作しているにもかか
わらず電池の合計電圧が５Ｖより小さいことを示してお
り矛盾が生じていることが認識でき、充電ＦＥＴ１４Ｃ
をオフし、充電禁止とする。
【００４４】この方法でも、接続線ＷＭの断線のような
中間タップはずれの場合ＶB1＝ＶB2＝０となる。従っ
て、合計値（ＶB1＋ＶB2＋ＶB3）＝ＶB3、ＶB3は５Ｖよ
り小さく前記条件が満たされ、中間タップはずれ等の異
常状態を認識でき、過充電保護ができる。
中間タップはずれの場合ＶB1＝ＶB2＝０となる。従っ
て、合計値（ＶB1＋ＶB2＋ＶB3）＝ＶB3、ＶB3は５Ｖよ
り小さく前記条件が満たされ、中間タップはずれ等の異
常状態を認識でき、過充電保護ができる。
【００４５】
【発明の効果】本発明の二次電池の保護装置によれば、
以上の説明から明らかなように、電池セルブロックのい
ずれかの検出電圧が一定値以下になったときか、前記各
検出電圧の合計値が合計値を算出する制御部の動作可能
電圧より小さいときには充電を禁止するようにしている
ので、いずれの手段においても、ショ−ト等の電池異常
や中間タップはずれによる電圧検出異常に対して、異常
状態を確実に認識し過充の未然防止を図ることができ、
二次電池の安全性の向上を図ることができる。
以上の説明から明らかなように、電池セルブロックのい
ずれかの検出電圧が一定値以下になったときか、前記各
検出電圧の合計値が合計値を算出する制御部の動作可能
電圧より小さいときには充電を禁止するようにしている
ので、いずれの手段においても、ショ−ト等の電池異常
や中間タップはずれによる電圧検出異常に対して、異常
状態を確実に認識し過充の未然防止を図ることができ、
二次電池の安全性の向上を図ることができる。
【図１】本発明の二次電池の保護装置の構成図
【図２】同電圧検出部の構成図
【図３】同各セル電圧検出動作の説明図
【図４】同過充電スイッチ制御部の動作のフロ−チャ−
ト図
ト図
【図５】同過充電保護動作の説明図
【図６】従来の二次電池の保護装置の回路図
【図７】従来例における電圧検出器の回路図
【図８】従来例における通常時の過充電保護動作の説明
図
図
【図９】従来例における異常時の過充電保護動作の説明
図
図
１１ 正極端子 １２ 負極端子 １３Ａ 電池セルブロック １３Ｂ 電池セルブロック １３Ｃ 電池セルブロック １４Ｃ 充電用ＦＥＴ １４Ｄ 放電用ＦＥＴ １５ 電圧検出部 １６ 充放電スイッチ制御部 Ｃ１ 電圧検出用コンデンサ
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の電池セルブロックが直列に接続さ
れ、充放電経路に制御回路にてオンオフ制御可能な充電
用と放電用のスイッチング素子が配置された二次電池の
電池パックにおいて、充放電時に前記各電池セルブロッ
クの電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段
の出力である電池セルブロックの検出電圧のいずれかが
一定値以下になると充電を禁止するように前記スイッチ
ング素子を制御する充放電制御手段を制御回路とを有す
ることを特徴とする二次電池の保護装置。 - 【請求項２】 複数の電池セルブロックが直列に接続さ
れ、充放電経路に制御回路にてオンオフ制御可能な充電
用と放電用のスイッチング素子が配置された二次電池の
電池パックにおいて、充放電時に前記各電池セルブロッ
クの電圧を検出する電圧検出手段と、前記各検出電圧の
合計値を算出し前記スイッチング素子をオンオフ制御可
能な充放電制御手段とを有し、前記合計値が前記充放電
制御手段が動作可能な最低電圧よりも小さいとき、充電
を禁止するように前記スイッチング素子を制御すること
を特徴とする二次電池の保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14540796A JP3872134B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 二次電池の保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14540796A JP3872134B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 二次電池の保護装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006231748A Division JP3988797B2 (ja) | 2006-08-29 | 2006-08-29 | 二次電池の保護装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09329651A true JPH09329651A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3872134B2 JP3872134B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=15384551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14540796A Expired - Fee Related JP3872134B2 (ja) | 1996-06-07 | 1996-06-07 | 二次電池の保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3872134B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033108A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Nec Tokin Tochigi Ltd | 二次電池パック |
| CN102035187A (zh) * | 2010-11-23 | 2011-04-27 | 浙江绿源电动车有限公司 | 充电器、放电保护装置、控制器、充放电保护装置和系统 |
| CN102055218A (zh) * | 2009-10-30 | 2011-05-11 | 精工电子有限公司 | 电池状态监视电路及电池装置 |
| CN102904218A (zh) * | 2011-07-26 | 2013-01-30 | 精工电子有限公司 | 电池保护ic以及电池装置 |
| CN109068736A (zh) * | 2017-03-06 | 2018-12-21 | 日本烟草产业株式会社 | 电池组件、香味吸入器、控制电池组件的方法、及程序 |
| US11559084B2 (en) | 2017-03-06 | 2023-01-24 | Japan Tobacco Inc. | Battery unit, flavor inhaler, method for controlling battery unit, and program |
| US11589420B2 (en) | 2017-03-06 | 2023-02-21 | Japan Tobacco Inc. | Battery unit, flavor inhaler, method of controlling battery unit, and program |
-
1996
- 1996-06-07 JP JP14540796A patent/JP3872134B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007033108A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Nec Tokin Tochigi Ltd | 二次電池パック |
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| JP2011097772A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Seiko Instruments Inc | バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 |
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| JPWO2018163262A1 (ja) * | 2017-03-06 | 2019-03-22 | 日本たばこ産業株式会社 | バッテリユニット、香味吸引器、バッテリユニットを制御する方法、及びプログラム |
| CN109068736A (zh) * | 2017-03-06 | 2018-12-21 | 日本烟草产业株式会社 | 电池组件、香味吸入器、控制电池组件的方法、及程序 |
| KR20190113906A (ko) * | 2017-03-06 | 2019-10-08 | 니뽄 다바코 산교 가부시키가이샤 | 배터리 유닛, 향미 흡인기, 배터리 유닛을 제어하는 방법, 및 프로그램 |
| US11202342B2 (en) | 2017-03-06 | 2021-12-14 | Japan Tobacco Inc. | Battery unit, flavor inhaler, method of controlling battery unit, and program |
| CN109068736B (zh) * | 2017-03-06 | 2021-12-21 | 日本烟草产业株式会社 | 电池组件、香味吸入器、控制电池组件的方法、及记录介质 |
| US11412579B2 (en) | 2017-03-06 | 2022-08-09 | Japan Tobacco Inc. | Battery unit, flavor inhaler, method of controlling battery unit, and program |
| US11503670B2 (en) | 2017-03-06 | 2022-11-15 | Japan Tobacco Inc. | Battery unit, flavor inhaler, method of controlling battery unit, and program |
| US11559084B2 (en) | 2017-03-06 | 2023-01-24 | Japan Tobacco Inc. | Battery unit, flavor inhaler, method for controlling battery unit, and program |
| US11589420B2 (en) | 2017-03-06 | 2023-02-21 | Japan Tobacco Inc. | Battery unit, flavor inhaler, method of controlling battery unit, and program |
| US11729865B2 (en) | 2017-03-06 | 2023-08-15 | Japan Tobacco Inc. | Battery unit, flavor inhaler, method of controlling battery unit, and program |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3872134B2 (ja) | 2007-01-24 |
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