JPH11308776A - バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 - Google Patents
バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置Info
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- JPH11308776A JPH11308776A JP10111083A JP11108398A JPH11308776A JP H11308776 A JPH11308776 A JP H11308776A JP 10111083 A JP10111083 A JP 10111083A JP 11108398 A JP11108398 A JP 11108398A JP H11308776 A JPH11308776 A JP H11308776A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 バッテリーパックの安全性が高めるととも
に、バッテリー状態監視が正確におこなわれるようにす
ること。 【解決手段】 ボルテージレギュレータを内蔵したバッ
テリー状態監視回路においてボルテージレギュレータの
電源は、電池あるいは充電器のどちらか高い方の電圧が
供給されるようにした。また、ボルテージレギュレータ
の出力電圧が低くなった時には、マイコンに信号を送出
する電圧検出回路を設ける様な構成とした。
に、バッテリー状態監視が正確におこなわれるようにす
ること。 【解決手段】 ボルテージレギュレータを内蔵したバッ
テリー状態監視回路においてボルテージレギュレータの
電源は、電池あるいは充電器のどちらか高い方の電圧が
供給されるようにした。また、ボルテージレギュレータ
の出力電圧が低くなった時には、マイコンに信号を送出
する電圧検出回路を設ける様な構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池のバッテリ
ーパックにおいて、電圧や充放電電流などのバッテリー
状態監視が要求される回路と該バッテリー状態監視回路
とバッテリー装置外への外部接続端子とスイッチ素子と
二次電池とセンス抵抗とを含むバッテリー装置(以下バ
ッテリーパックと呼ぶ)に関する。
ーパックにおいて、電圧や充放電電流などのバッテリー
状態監視が要求される回路と該バッテリー状態監視回路
とバッテリー装置外への外部接続端子とスイッチ素子と
二次電池とセンス抵抗とを含むバッテリー装置(以下バ
ッテリーパックと呼ぶ)に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のバッテリー状態監視回路として
は、図２に回路ブロック図を示すような装置が知られて
いた。例えば、特開平９−３１２１７２号公報「バッテ
リパック、充電器、および充電システム、並びに充電方
法」にこのような構造が開示されている。これはスマー
トバッテリーシステム（Smart Battery System）などと
呼ばれるバッテリーパックに関するものである。即ちマ
イクロコンピュータを用いて二次電池の電圧や充放電電
流を監視する機能を有し、充電器、あるいはコンピュー
タ等の負荷との間で通信を行うバッテリーパックであ
る。
は、図２に回路ブロック図を示すような装置が知られて
いた。例えば、特開平９−３１２１７２号公報「バッテ
リパック、充電器、および充電システム、並びに充電方
法」にこのような構造が開示されている。これはスマー
トバッテリーシステム（Smart Battery System）などと
呼ばれるバッテリーパックに関するものである。即ちマ
イクロコンピュータを用いて二次電池の電圧や充放電電
流を監視する機能を有し、充電器、あるいはコンピュー
タ等の負荷との間で通信を行うバッテリーパックであ
る。
【０００３】この様に構成されたバッテリーパックを用
いると、充電器、パソコン内マイコンあるいは負荷等と
通信によってバッテリー状態を認識することが可能にな
る。この情報を用いると、電池の残量表示や充電の停止
などを正確に行えるようになる。 二次電池にリチウム
イオン電池では、ニッカド電池のように自己保護作用が
ないので過充電保護の回路が必要になる。すなわち電池
電圧を検出するための何らかの回路と外部から充電を停
止するためのスイッチ素子が設けられる。
いると、充電器、パソコン内マイコンあるいは負荷等と
通信によってバッテリー状態を認識することが可能にな
る。この情報を用いると、電池の残量表示や充電の停止
などを正確に行えるようになる。 二次電池にリチウム
イオン電池では、ニッカド電池のように自己保護作用が
ないので過充電保護の回路が必要になる。すなわち電池
電圧を検出するための何らかの回路と外部から充電を停
止するためのスイッチ素子が設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
バッテリーパックではマイクロコンピューター（以下マ
イコンと称す）が使用される。また電池の電圧をモニタ
ーするアンプや充放電の電流をモニターするためにセン
ス抵抗やアンプが設けられる。マイコンには、電池電圧
モニター回路やアンプからの電気信号が入力される。マ
イコンは計算機能とＡ／Ｄコンバータを有しており、前
述の信号から二次電池の電圧や容量を算出することでき
るので、電池の状態を管理することができる。それに伴
い、スイッチ素子のオン／オフもマイコンが行うことが
できるので、マイコンはリチウムイオン電池が使わたバ
ッテリーパックにおいては、過充電にたいする安全を担
っている。
バッテリーパックではマイクロコンピューター（以下マ
イコンと称す）が使用される。また電池の電圧をモニタ
ーするアンプや充放電の電流をモニターするためにセン
ス抵抗やアンプが設けられる。マイコンには、電池電圧
モニター回路やアンプからの電気信号が入力される。マ
イコンは計算機能とＡ／Ｄコンバータを有しており、前
述の信号から二次電池の電圧や容量を算出することでき
るので、電池の状態を管理することができる。それに伴
い、スイッチ素子のオン／オフもマイコンが行うことが
できるので、マイコンはリチウムイオン電池が使わたバ
ッテリーパックにおいては、過充電にたいする安全を担
っている。
【０００５】構成上重要パーツであるマイコンの電源と
しては定電圧が与えられることが必要である。例えば
３．３Ｖや５．０Ｖの電圧が一般的な値である。マイコ
ンの電源電圧が不安定であると、電池電圧の検出精度等
が低下する。最悪の場合には、一般的にマイコンの‘暴
走’と呼ばれる現象にいたる。この環境ではマイコンが
まったく制御されていない環境であり、バッテリーパッ
クの安全性はまったく保証されなくなってしまう。また
電池電圧モニター回路やアンプも安定動作のために定電
圧が供給されることが望まれる。
しては定電圧が与えられることが必要である。例えば
３．３Ｖや５．０Ｖの電圧が一般的な値である。マイコ
ンの電源電圧が不安定であると、電池電圧の検出精度等
が低下する。最悪の場合には、一般的にマイコンの‘暴
走’と呼ばれる現象にいたる。この環境ではマイコンが
まったく制御されていない環境であり、バッテリーパッ
クの安全性はまったく保証されなくなってしまう。また
電池電圧モニター回路やアンプも安定動作のために定電
圧が供給されることが望まれる。
【０００６】バッテリーパック内のバッテリー状態監視
回路の電源は二次電池であたるため電圧は負荷の状況に
より変化する。バッテリーパックが負荷に放電している
場合は電源電圧が低くなり、充電された時には電源電圧
が高くなる。バッテリーパック内に設けられたマイコン
やアンプへ定電圧を供給するためには、バッテリーパッ
ク内にボルテージレギュレータが設けられる。ボルテー
ジレギュレータは、電源電圧が変化してもその出力電圧
を一定に保つものである。
回路の電源は二次電池であたるため電圧は負荷の状況に
より変化する。バッテリーパックが負荷に放電している
場合は電源電圧が低くなり、充電された時には電源電圧
が高くなる。バッテリーパック内に設けられたマイコン
やアンプへ定電圧を供給するためには、バッテリーパッ
ク内にボルテージレギュレータが設けられる。ボルテー
ジレギュレータは、電源電圧が変化してもその出力電圧
を一定に保つものである。
【０００７】しかしながら、この様にボルテージレギュ
レータが設けられても電源となる電池電圧は放電が継続
されると低くなっていく。ボルテージレギュレータの電
源電圧が低くなると、当然出力電圧も小さくなってしま
う。この状態ではマイコン安定動作のために要求される
電源電圧を供給できなくなってしまう。マイコンの電源
電圧が低くなると、マイコンの暴走が起こりバッテリー
状態の監視は出来なくなってしまうという問題点があっ
た。
レータが設けられても電源となる電池電圧は放電が継続
されると低くなっていく。ボルテージレギュレータの電
源電圧が低くなると、当然出力電圧も小さくなってしま
う。この状態ではマイコン安定動作のために要求される
電源電圧を供給できなくなってしまう。マイコンの電源
電圧が低くなると、マイコンの暴走が起こりバッテリー
状態の監視は出来なくなってしまうという問題点があっ
た。
【０００８】図４は、ここまで説明してきた動作を説明
する図である。横軸を時間、縦軸を電圧であらわしてお
り、電池電圧とボルテージレギュレータの出力電圧（マ
イコンの電源電圧）が示されている。時間０〜ｔａの期
間は、バッテリ−パックから負荷に電流を供給してお
り、電池電圧は時間と共に低下している。時間ｔａにお
いて電池電圧がボルテージレギュレータに設定された出
力電圧とおなじになる。
する図である。横軸を時間、縦軸を電圧であらわしてお
り、電池電圧とボルテージレギュレータの出力電圧（マ
イコンの電源電圧）が示されている。時間０〜ｔａの期
間は、バッテリ−パックから負荷に電流を供給してお
り、電池電圧は時間と共に低下している。時間ｔａにお
いて電池電圧がボルテージレギュレータに設定された出
力電圧とおなじになる。
【０００９】時間ｔａ以降ではボルテージレギュレータ
の出力電圧が定められた値よりも低下する。図４では時
間ｔａ以降において、ボルテージレギュレータの出力電
圧が電池電圧と同じになっているがこれは説明を簡単に
するためであり、実際には電池電圧よりも低くなる。時
間ｔｂにおいて、バッテリーパックから負荷への電流供
給が停止し、充電器が接続される。充電器が接続される
事で電圧電圧は上昇を始めて時間ｔｃになると、ボルテ
ージレギュレータ設定された出力電圧と同じになる。時
間ｔｃ以降は、ボルテージレギュレータの出力電圧が一
定電圧になる。
の出力電圧が定められた値よりも低下する。図４では時
間ｔａ以降において、ボルテージレギュレータの出力電
圧が電池電圧と同じになっているがこれは説明を簡単に
するためであり、実際には電池電圧よりも低くなる。時
間ｔｂにおいて、バッテリーパックから負荷への電流供
給が停止し、充電器が接続される。充電器が接続される
事で電圧電圧は上昇を始めて時間ｔｃになると、ボルテ
ージレギュレータ設定された出力電圧と同じになる。時
間ｔｃ以降は、ボルテージレギュレータの出力電圧が一
定電圧になる。
【００１０】図４の例では、時間ｔａからｔｃの期間に
ボルテージレギュレータの出力電圧、つまりマイコンの
電源電圧が低下するために、マイコンの動作が保証され
ず、正確なバッテリー状態監視ができなくなる。実際の
使用環境においてもこれは問題となる。バッテリーパッ
クに負荷が接続されて電池電圧が低下していきボルテー
ジレギュレータ出力電圧値がさがりマイコンが安定動作
する電源電圧以下になってから、充電器が接続されて電
池電圧が上昇してマイコン電源電圧以上になるまでの期
間はマイコンの動作が不安定になる。この期間はバッテ
リーパックの安全性もまったく保証されなくなる。
ボルテージレギュレータの出力電圧、つまりマイコンの
電源電圧が低下するために、マイコンの動作が保証され
ず、正確なバッテリー状態監視ができなくなる。実際の
使用環境においてもこれは問題となる。バッテリーパッ
クに負荷が接続されて電池電圧が低下していきボルテー
ジレギュレータ出力電圧値がさがりマイコンが安定動作
する電源電圧以下になってから、充電器が接続されて電
池電圧が上昇してマイコン電源電圧以上になるまでの期
間はマイコンの動作が不安定になる。この期間はバッテ
リーパックの安全性もまったく保証されなくなる。
【００１１】そこで、本発明の目的は従来のこのような
問題点を解決するため、マイコンへ確実に定電圧を供給
できるようにして、マイコン暴走を防止することができ
広い範囲でバッテリー状態を監視できるようにいすると
共にバッテリーパックの安全性を高めることである。
問題点を解決するため、マイコンへ確実に定電圧を供給
できるようにして、マイコン暴走を防止することができ
広い範囲でバッテリー状態を監視できるようにいすると
共にバッテリーパックの安全性を高めることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明はボルテージレギュレータを内蔵したバ
ッテリー状態監視回路においてボルテージレギュレータ
の電源は二次電池あるいは充電器のどちらか高い方の電
圧から供給されるようにした。また、ボルテージレギュ
レータの出力電圧が低くなった時には、マイコンに信号
を送出する電圧検出回路を設ける様な構成とした。
ために、本発明はボルテージレギュレータを内蔵したバ
ッテリー状態監視回路においてボルテージレギュレータ
の電源は二次電池あるいは充電器のどちらか高い方の電
圧から供給されるようにした。また、ボルテージレギュ
レータの出力電圧が低くなった時には、マイコンに信号
を送出する電圧検出回路を設ける様な構成とした。
【００１３】
【発明の実施の形態】ボルテージレギュレータを内蔵し
たバッテリー状態監視回路においてボルテージレギュレ
ータの電源は、電池あるいは充電器のどちらか高い方の
電圧が供給されるような回路から供給される。また、ボ
ルテージレギュレータの出力電圧が低くなった時には、
マイコンに信号を送出する電圧検出回路を追加すること
で、マイコンへ確実に定電圧を供給できるようになり、
暴走を防止することができる。この構成によってマイコ
ンの動作範囲が広くなるので、バッテリーパックの安全
性が高まるとともに、バッテリー状態監視が正確におこ
なわれるようになり良質な情報がバッテリーパックから
得られるようになる。
たバッテリー状態監視回路においてボルテージレギュレ
ータの電源は、電池あるいは充電器のどちらか高い方の
電圧が供給されるような回路から供給される。また、ボ
ルテージレギュレータの出力電圧が低くなった時には、
マイコンに信号を送出する電圧検出回路を追加すること
で、マイコンへ確実に定電圧を供給できるようになり、
暴走を防止することができる。この構成によってマイコ
ンの動作範囲が広くなるので、バッテリーパックの安全
性が高まるとともに、バッテリー状態監視が正確におこ
なわれるようになり良質な情報がバッテリーパックから
得られるようになる。
【００１４】
【実施例】図１は本発明を適用したバッテリー状態監視
回路とこれを用いたバッテリーパックの構成例を示して
いる。以下にこの発明の実施例を図１に基づいて説明す
る。バッテリーパックは二次電池６（例えばリチウムイ
オン電池のセル）が複数個直列に接続されている。図１
の例ではＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が直列に４個接続され
ている。二次電池９の負極はセンス抵抗１０に接続され
ている。また、センス抵抗１０はバッテリーパックの−
端子に接続されている。二次電池６の正極は、ＦＥＴ等
で構成されたスイッチ素子１２に接続されている。スイ
ッチ素子１２とスイッチ素子１３は直列に接続されてお
り、スイッチ素子１３はバッテリーパックの＋端子に直
列に接続されている。スイッチ素子１２、１３はバッテ
リーパックからの放電、充電器からの充電を制御するた
めのスイッチ素子として使われている。バッテリーパッ
クへの充電を禁止するときにはスイッチ素子１３をＯＦ
Ｆにすれば良い。またバッテリーパックからの放電を禁
止するときにはスイッチ素子２をＯＦＦにすれば良い。
スイッチ素子は、二次電池９の負極とセンス抵抗１０の
間に接続されても構わない。この時はＦＥＴの種類等を
それにあわせて適当に変更することが必要である。同じ
ようにセンス抵抗１０もバッテリーパックの＋端子側に
接続されても構わない。バッテリー状態監視回路の電源
端子には電圧切換え器２１が接続されている。図１の実
施例ではダイオード１３とダイオード１４で構成されて
いる。この場合ダイオード１３とダイオード１４の両方
のカソードが一点で接続されている。前記ダイオード１
３のアノードはバッテリーパックの＋端子に接続されて
おり、前記ダイオード１４のアノードは二次電池６の正
極に接続されている。二次電池６の正極の電圧は、二次
電池６〜９の電池電圧が加算された値になる（以下、こ
の点の電圧を合計電池電圧とする）。この様な接続とす
ることで、バッテリー状態監視回路の電源端子にはバッ
テリーパックの＋端子と合計電池電圧の高い方の電圧が
供給されることになる。つまり、前記バッテリー状態監
視回路の電源は、バッテリーパックの＋端子につながれ
る充電器あるいは二次電池６の電圧の高い方が加えられ
る。
回路とこれを用いたバッテリーパックの構成例を示して
いる。以下にこの発明の実施例を図１に基づいて説明す
る。バッテリーパックは二次電池６（例えばリチウムイ
オン電池のセル）が複数個直列に接続されている。図１
の例ではＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が直列に４個接続され
ている。二次電池９の負極はセンス抵抗１０に接続され
ている。また、センス抵抗１０はバッテリーパックの−
端子に接続されている。二次電池６の正極は、ＦＥＴ等
で構成されたスイッチ素子１２に接続されている。スイ
ッチ素子１２とスイッチ素子１３は直列に接続されてお
り、スイッチ素子１３はバッテリーパックの＋端子に直
列に接続されている。スイッチ素子１２、１３はバッテ
リーパックからの放電、充電器からの充電を制御するた
めのスイッチ素子として使われている。バッテリーパッ
クへの充電を禁止するときにはスイッチ素子１３をＯＦ
Ｆにすれば良い。またバッテリーパックからの放電を禁
止するときにはスイッチ素子２をＯＦＦにすれば良い。
スイッチ素子は、二次電池９の負極とセンス抵抗１０の
間に接続されても構わない。この時はＦＥＴの種類等を
それにあわせて適当に変更することが必要である。同じ
ようにセンス抵抗１０もバッテリーパックの＋端子側に
接続されても構わない。バッテリー状態監視回路の電源
端子には電圧切換え器２１が接続されている。図１の実
施例ではダイオード１３とダイオード１４で構成されて
いる。この場合ダイオード１３とダイオード１４の両方
のカソードが一点で接続されている。前記ダイオード１
３のアノードはバッテリーパックの＋端子に接続されて
おり、前記ダイオード１４のアノードは二次電池６の正
極に接続されている。二次電池６の正極の電圧は、二次
電池６〜９の電池電圧が加算された値になる（以下、こ
の点の電圧を合計電池電圧とする）。この様な接続とす
ることで、バッテリー状態監視回路の電源端子にはバッ
テリーパックの＋端子と合計電池電圧の高い方の電圧が
供給されることになる。つまり、前記バッテリー状態監
視回路の電源は、バッテリーパックの＋端子につながれ
る充電器あるいは二次電池６の電圧の高い方が加えられ
る。
【００１５】バッテリー状態監視回路の電源を二次電池
だけから供給される様に構成すると、二次電池の電圧が
低い時に問題がある。二次電池の電圧が低くなった時に
は、充電器が接続されても、バッテリー状態監視回路の
電圧は確保できない。二次電池が充電されて電圧が上昇
するまではボルテージレギュレータの出力が安定されな
いので、この期間は充電電流のモニターができず、電池
容量の残量表示精度が低下することになる。
だけから供給される様に構成すると、二次電池の電圧が
低い時に問題がある。二次電池の電圧が低くなった時に
は、充電器が接続されても、バッテリー状態監視回路の
電圧は確保できない。二次電池が充電されて電圧が上昇
するまではボルテージレギュレータの出力が安定されな
いので、この期間は充電電流のモニターができず、電池
容量の残量表示精度が低下することになる。
【００１６】しかし、前述したように電圧切換え器２１
を用いて回路を構成すると、たとえ二次電池の電圧が低
くても、バッテリー状態監視回路は充電器から電圧が与
えられるようになる。このため、ボルテージレギュレー
タやアンプが充電器が接続された直後が正常に動作でき
る様になり、バッテリー状態の監視精度が向上する。電
圧切換え器２１の別の例を図６に示している。これは端
子Ａ、端子Ｂのそれぞれに電源が接続された時に、その
どちらかの高い方の電圧をＣ端子に出力するものであ
る。この例ではコンパレータとスイッチ２２で電圧切換
え器２１が構成されているが、この回路方法に限られる
ものではなく、要求される機能が実現できればどんな回
路でも構わない。
を用いて回路を構成すると、たとえ二次電池の電圧が低
くても、バッテリー状態監視回路は充電器から電圧が与
えられるようになる。このため、ボルテージレギュレー
タやアンプが充電器が接続された直後が正常に動作でき
る様になり、バッテリー状態の監視精度が向上する。電
圧切換え器２１の別の例を図６に示している。これは端
子Ａ、端子Ｂのそれぞれに電源が接続された時に、その
どちらかの高い方の電圧をＣ端子に出力するものであ
る。この例ではコンパレータとスイッチ２２で電圧切換
え器２１が構成されているが、この回路方法に限られる
ものではなく、要求される機能が実現できればどんな回
路でも構わない。
【００１７】前記二次電池（６〜９）、スイッチ素子１
１、１２、センス抵抗１０、電圧切換え器２１はそれぞ
れバッテリー状態監視回路１８にも接続されている。バ
ッテリー状態監視回路１８はマイコン５、電池電圧モニ
ター回路４、アンプ３、ボルテージレギュレータ１、電
圧検出回路２からなっている。電池電圧モニター回路
４、アンプ３、ボルテージレギュレータ１、電圧検出回
路２などの電源はボルテージレギュレータ１から供給さ
れている。
１、１２、センス抵抗１０、電圧切換え器２１はそれぞ
れバッテリー状態監視回路１８にも接続されている。バ
ッテリー状態監視回路１８はマイコン５、電池電圧モニ
ター回路４、アンプ３、ボルテージレギュレータ１、電
圧検出回路２からなっている。電池電圧モニター回路
４、アンプ３、ボルテージレギュレータ１、電圧検出回
路２などの電源はボルテージレギュレータ１から供給さ
れている。
【００１８】電池電圧モニター回路４は例えばマルチプ
レクサとアンプからなる回路であり、二次電池６〜９の
それぞれの電圧をマイコンが読み取り可能な電圧に変換
してＡ／Ｄポートへ供給している。図１の実施例では、
二次電池６〜９のそれぞれの電圧が１本の信号線に順次
出力される回路となっている。電池電圧モニター回路４
の電源はボルテージレギュレータ１から与えられてい
る。二次電池の電圧が低いときでも、充電器がバッテリ
ーパックに接続された直後から電池電圧モニター回路４
が正常に動作するように構成されている。
レクサとアンプからなる回路であり、二次電池６〜９の
それぞれの電圧をマイコンが読み取り可能な電圧に変換
してＡ／Ｄポートへ供給している。図１の実施例では、
二次電池６〜９のそれぞれの電圧が１本の信号線に順次
出力される回路となっている。電池電圧モニター回路４
の電源はボルテージレギュレータ１から与えられてい
る。二次電池の電圧が低いときでも、充電器がバッテリ
ーパックに接続された直後から電池電圧モニター回路４
が正常に動作するように構成されている。
【００１９】アンプ３は、センス抵抗１０で生じた電圧
降下をマイコンで読み取りが可能なレベルに調整する。
一般的にセンス抵抗１０の抵抗値は数十ｍΩと小さいの
で、アンプ３はセンス抵抗端の電圧を増幅してマイコン
のＡ／Ｄポートへ供給される。アンプ３の電源も前記ボ
ルテージレギュレータ１から与えられている。マイコン
５は、Ａ／Ｄ変換及び計算機能等を有しており、バッテ
リーパック外との通信も行う。マイコンのＡＤポートに
は、アンプ３、電池電圧モニター回路４からの信号が入
力されている。二次電池がリチウムイオン電池である場
合は電池電圧値が高くなったときには発火等のおそれが
ある。つまり電池電圧を監視してバッテリーパックへの
充電を停止する必要がある。この場合にはマイコン５が
電池の電圧に応じてスイッチ素子１１、１２のオン／オ
フ制御することになる。また、センス抵抗１０での電圧
降下を監視することで二次電池への充放電電流を算出す
ることができる。充放電電流が算出できるとバッテリー
パックの容量が求められることになる。
降下をマイコンで読み取りが可能なレベルに調整する。
一般的にセンス抵抗１０の抵抗値は数十ｍΩと小さいの
で、アンプ３はセンス抵抗端の電圧を増幅してマイコン
のＡ／Ｄポートへ供給される。アンプ３の電源も前記ボ
ルテージレギュレータ１から与えられている。マイコン
５は、Ａ／Ｄ変換及び計算機能等を有しており、バッテ
リーパック外との通信も行う。マイコンのＡＤポートに
は、アンプ３、電池電圧モニター回路４からの信号が入
力されている。二次電池がリチウムイオン電池である場
合は電池電圧値が高くなったときには発火等のおそれが
ある。つまり電池電圧を監視してバッテリーパックへの
充電を停止する必要がある。この場合にはマイコン５が
電池の電圧に応じてスイッチ素子１１、１２のオン／オ
フ制御することになる。また、センス抵抗１０での電圧
降下を監視することで二次電池への充放電電流を算出す
ることができる。充放電電流が算出できるとバッテリー
パックの容量が求められることになる。
【００２０】マイコン５の電源電圧はボルテージレギュ
レータ１から供給されている。ボルテージレギュレータ
１は例えばボルテージレギュレータが使用される。ボル
テージレギュレータは、電源電圧が変化してもその出力
電圧を一定に保つものである。図１の実施例では、ボル
テージレギュレータの電源は前述した様にバッテリーパ
ックの＋端子と合計電池電圧の高い方の電圧が供給され
ることになる。充電器１７がバッテリーパックに接続さ
れていないときには、合計電池電圧が低下するとボルテ
ージレギュレータ１の電源電圧も低下することになる。
レータ１から供給されている。ボルテージレギュレータ
１は例えばボルテージレギュレータが使用される。ボル
テージレギュレータは、電源電圧が変化してもその出力
電圧を一定に保つものである。図１の実施例では、ボル
テージレギュレータの電源は前述した様にバッテリーパ
ックの＋端子と合計電池電圧の高い方の電圧が供給され
ることになる。充電器１７がバッテリーパックに接続さ
れていないときには、合計電池電圧が低下するとボルテ
ージレギュレータ１の電源電圧も低下することになる。
【００２１】ボルテージレギュレータの出力には、電圧
検出回路２が接続されている。前記電圧検出回路は、例
えばコンパレータと基準電圧からなるものであり、入力
された電圧がある設定電圧になった時に出力電圧が変化
するものである。図１では、ボルテージレギュレータ１
の出力電圧が低下すると電圧検出回路２の出力が変化す
る。マイコンはこの出力変化が起こった場合に、計算機
能などを停止することで、誤動作を未然に防ぐことがで
きる。通常、このような制御方法は‘リセット’と呼ば
れる。
検出回路２が接続されている。前記電圧検出回路は、例
えばコンパレータと基準電圧からなるものであり、入力
された電圧がある設定電圧になった時に出力電圧が変化
するものである。図１では、ボルテージレギュレータ１
の出力電圧が低下すると電圧検出回路２の出力が変化す
る。マイコンはこの出力変化が起こった場合に、計算機
能などを停止することで、誤動作を未然に防ぐことがで
きる。通常、このような制御方法は‘リセット’と呼ば
れる。
【００２２】次に本実施例の動作について図５を用いて
説明する。横軸を時間、縦軸を電圧であらわしており、
合計電池電圧とマイコンの電源電圧が示されている。時
間０〜ｔａの期間は、バッテリパックから負荷に電流を
供給しており、合計電池電圧は時間と共に低下してい
る。時間ｔａにおいて合計電池電圧がボルテージレギュ
レータ出力電圧とおなじになる。時間ｔａａにおいて、
ボルテージレギュレータの出力電圧が電圧検出回路の検
出電圧に達する。この時電圧検出回路の出力電圧が変化
して、マイコンにリセットをかけるのでマイコンが誤動
作することはない。マイコンはこの信号を受けるととも
にバッテリーパックからの放電や外部からの充電を禁止
することができるので、バッテリーパックの安全性は確
保される。電池パックからの負荷への放電が継続する
と、合計電池電圧は低下する。時間ｔｂにおいて、バッ
テリーパックから負荷への電流供給が停止し充電器が接
続される。図１の様に構成されたバッテリーパックでは
充電器が接続された瞬間にバッテリー状態監視回路の電
源端子に電圧が供給されることになる。充電器の電圧が
ボルテージレギュレータの設定された出力電圧よりも高
ければ、充電器が接続された瞬間にボルテージレギュレ
ータはマイコンへ電源を供給する。
説明する。横軸を時間、縦軸を電圧であらわしており、
合計電池電圧とマイコンの電源電圧が示されている。時
間０〜ｔａの期間は、バッテリパックから負荷に電流を
供給しており、合計電池電圧は時間と共に低下してい
る。時間ｔａにおいて合計電池電圧がボルテージレギュ
レータ出力電圧とおなじになる。時間ｔａａにおいて、
ボルテージレギュレータの出力電圧が電圧検出回路の検
出電圧に達する。この時電圧検出回路の出力電圧が変化
して、マイコンにリセットをかけるのでマイコンが誤動
作することはない。マイコンはこの信号を受けるととも
にバッテリーパックからの放電や外部からの充電を禁止
することができるので、バッテリーパックの安全性は確
保される。電池パックからの負荷への放電が継続する
と、合計電池電圧は低下する。時間ｔｂにおいて、バッ
テリーパックから負荷への電流供給が停止し充電器が接
続される。図１の様に構成されたバッテリーパックでは
充電器が接続された瞬間にバッテリー状態監視回路の電
源端子に電圧が供給されることになる。充電器の電圧が
ボルテージレギュレータの設定された出力電圧よりも高
ければ、充電器が接続された瞬間にボルテージレギュレ
ータはマイコンへ電源を供給する。
【００２３】従来例では時間ｔｂ〜ｔｃの期間はマイコ
ンが誤動作してしまうが、本実施例では充電器が接続さ
れた時間ｔｂからマイコンが正常に動作するような電源
が供給される。また時間ｔａａからｔｂの期間は、マイ
コンはリセットをかける信号がもらえるので、マイコン
の誤動作はおこらず、バッテリーパックの安全性も確保
される。
ンが誤動作してしまうが、本実施例では充電器が接続さ
れた時間ｔｂからマイコンが正常に動作するような電源
が供給される。また時間ｔａａからｔｂの期間は、マイ
コンはリセットをかける信号がもらえるので、マイコン
の誤動作はおこらず、バッテリーパックの安全性も確保
される。
【００２４】図３は別の実施例を示したものである。こ
の実施例では、マイコン５とバッテリー状態監視回路１
８が別の部品として構成されている。構成要素、動作原
理は図１で説明した実施例とまったく同じである。この
ように本発明のバッテリーパックは、一つの部品（Ｉ
Ｃ）のなかにすべての機能を持たせても有効であるし、
基板上にマイコン５やスイッチ素子１１、１２等を実装
することで複数個の部品で構成しても同じ効果が得られ
る。
の実施例では、マイコン５とバッテリー状態監視回路１
８が別の部品として構成されている。構成要素、動作原
理は図１で説明した実施例とまったく同じである。この
ように本発明のバッテリーパックは、一つの部品（Ｉ
Ｃ）のなかにすべての機能を持たせても有効であるし、
基板上にマイコン５やスイッチ素子１１、１２等を実装
することで複数個の部品で構成しても同じ効果が得られ
る。
【００２５】図７の実施例では、電池電圧モニター回路
４、アンプ３、ボルテージレギュレータ１、電圧検出回
路２などの電源は電圧切替え器から供給されている。こ
の様にしても、マイコンへの電源供給としてはたらき、
ここまで説明してきた動作をすることは明らかである。
図１、図３及び図７に示した実施の形態は、それぞれの
二次電池（６〜９）が並列に接続されていない場合の構
成例について説明した。しかし、本発明は複数の二次電
池が並列に接続されたものへの充放電制御の場合にも同
様にして適用できるものである。
４、アンプ３、ボルテージレギュレータ１、電圧検出回
路２などの電源は電圧切替え器から供給されている。こ
の様にしても、マイコンへの電源供給としてはたらき、
ここまで説明してきた動作をすることは明らかである。
図１、図３及び図７に示した実施の形態は、それぞれの
二次電池（６〜９）が並列に接続されていない場合の構
成例について説明した。しかし、本発明は複数の二次電
池が並列に接続されたものへの充放電制御の場合にも同
様にして適用できるものである。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように簡単な回
路を追加するだけで、マイコンへ確実に定電圧を供給で
きるようになり、暴走を防止することができマイコンの
動作範囲を広くなるので、バッテリーパックの安全性が
高まるとともに、バッテリー状態監視が正確におこなわ
れるようになり良質な情報が得られるようになる。
路を追加するだけで、マイコンへ確実に定電圧を供給で
きるようになり、暴走を防止することができマイコンの
動作範囲を広くなるので、バッテリーパックの安全性が
高まるとともに、バッテリー状態監視が正確におこなわ
れるようになり良質な情報が得られるようになる。
【図１】本発明のバッテリー状態監視回路及びそれを用
いたバッテリーパックを示した図である。
いたバッテリーパックを示した図である。
【図２】従来のバッテリー状態監視回路及びそれを用い
たバッテリーパックを示した図である。
たバッテリーパックを示した図である。
【図３】本発明のバッテリー状態監視回路及びそれを用
いたバッテリーパックの他の例を示した図である。
いたバッテリーパックの他の例を示した図である。
【図４】従来のバッテリー状態監視回路及びそれを用い
たバッテリーパックのタイミングチャートである。
たバッテリーパックのタイミングチャートである。
【図５】本発明のバッテリー状態監視回路及びそれを用
いたバッテリーパックのタイミングチャートである。
いたバッテリーパックのタイミングチャートである。
【図６】本発明による電圧切換え回路の別の例を示した
図である。
図である。
【図７】本発明のバッテリー状態監視回路及びそれを用
いたバッテリーパックの他の例を示した図である。
いたバッテリーパックの他の例を示した図である。
１ ボルテージレギュレータ ２ 電圧検出回路 ３ アンプ ４ 電池電圧モニター回路 ５ マイコン ６、７、８、９ 二次電池 １０ センス抵抗 １１、１２ スイッチ素子 １３、１４ ダイオード １６ 負荷 １７ 充電器 １８ バッテリー状態監視回路 １９ 遮断回路 ２０ 電池選択器 ２１ 電圧切換え器
【手続補正書】
【提出日】平成１１年７月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
Claims (2)
- 【請求項１】 二次電池の充放電制御をスイッチ素子を
オン、オフ制御して行い、かつ前記二次電池の電圧、放
電電流をモニターできるようにしたバッテリー状態監視
回路において、前記バッテリー状態監視回路の電源電圧
はバッテリー装置の＋端子と前記スイッチ素子との間の
電圧と前記二次電池電圧のどちらか高い電圧から、電源
が供給されるようにしたことを特徴とするバッテリー状
態監視回路。 - 【請求項２】 バッテリー装置の＋端子と−端子からな
る外部端子にスイッチ素子を介して直列に接続された二
次電池の充放電制御を前記スイッチ素子をオン、オフ制
御して行い、かつ前記二次電池の電圧、充放電電流をモ
ニターできるようにしたバッテリー装置において、前記
バッテリー状態監視回路の電源電圧はバッテリー装置の
＋端子と前記スイッチ素子との間の電圧と前記二次電池
電圧のどちらか高い電圧から、電源が供給されるように
したことを特徴とするバッテリー装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10111083A JPH11308776A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 |
| TW088105455A TW432766B (en) | 1998-04-21 | 1999-04-06 | Battery state monitoring circuit and battery device |
| KR1019990014016A KR19990083345A (ko) | 1998-04-21 | 1999-04-20 | 전지상태감시회로및전지장치 |
| US09/294,467 US6265848B1 (en) | 1998-04-21 | 1999-04-20 | Battery state monitoring circuit and battery device |
| CNB991052269A CN1156934C (zh) | 1998-04-21 | 1999-04-21 | 电池状态监视器和电池装置 |
| HK00102446A HK1023450A1 (en) | 1998-04-21 | 2000-04-25 | Battery state monitor and battery device. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10111083A JPH11308776A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 |
| US09/294,467 US6265848B1 (en) | 1998-04-21 | 1999-04-20 | Battery state monitoring circuit and battery device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11308776A true JPH11308776A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=26450567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10111083A Pending JPH11308776A (ja) | 1998-04-21 | 1998-04-21 | バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6265848B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11308776A (ja) |
| CN (1) | CN1156934C (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006269645A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Mitsumi Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2008283786A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Toshiba Corp | 二次電池充電システム |
| JP2010162656A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Makita Corp | 電動工具用バッテリ監視システム、電動工具用バッテリパック、及び電動工具用充電器 |
| JP2012070528A (ja) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Nec Tokin Corp | 蓄電装置、およびその制御方法 |
| JP2012208035A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Keihin Corp | 電池電圧検出装置 |
| JP2013051757A (ja) * | 2011-08-30 | 2013-03-14 | Mitsumi Electric Co Ltd | 半導体集積回路、保護回路及び電池パック |
| JP2014045538A (ja) * | 2012-08-24 | 2014-03-13 | Makita Corp | 充電式ファン装置 |
| JP2014107979A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Denso Corp | 電池監視装置 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100395131B1 (ko) | 2001-02-16 | 2003-08-21 | 삼성전자주식회사 | 스마트 배터리의 실제 잔류 용량을 표시하기 위한 장치 및방법 |
| CA2636664C (en) * | 2001-07-05 | 2012-04-10 | Research In Motion Limited | System and method for battery capacity reporting |
| US7221200B1 (en) * | 2004-03-24 | 2007-05-22 | Cypress Semiconductor Corp. | Programmable low voltage reset apparatus for multi-Vdd chips |
| CN102231556A (zh) * | 2004-11-12 | 2011-11-02 | 联发科技股份有限公司 | 电池充电器和用于电池充电器的集成电路 |
| EP1696571A1 (en) * | 2005-02-28 | 2006-08-30 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Battery-operated equipment |
| JP4965855B2 (ja) * | 2005-12-19 | 2012-07-04 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 |
| CN100372213C (zh) * | 2006-03-15 | 2008-02-27 | 李慧琪 | 一种串联电池组的均衡充电方法及其装置 |
| JP5504964B2 (ja) | 2010-02-22 | 2014-05-28 | ミツミ電機株式会社 | 保護監視回路、及び電池パック |
| JP5462043B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2014-04-02 | セイコーインスツル株式会社 | バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置 |
| JP5554204B2 (ja) * | 2010-10-15 | 2014-07-23 | 株式会社マキタ | 工具用バッテリ |
| CN102074757B (zh) * | 2010-12-24 | 2013-02-13 | 惠州市亿能电子有限公司 | 一种锂离子电池荷电状态的估算方法 |
| JP2013102649A (ja) * | 2011-11-09 | 2013-05-23 | Makita Corp | バッテリパック |
| US9046583B2 (en) * | 2012-06-13 | 2015-06-02 | Lg Chem, Ltd. | Apparatus and method for estimating voltage of secondary battery including blended material in electrode |
| EP3136118B1 (en) * | 2012-06-13 | 2018-01-31 | LG Chem, Ltd. | Apparatus and method for estimating voltage of secondary battery including blended cathode material |
| US10797490B2 (en) * | 2014-03-26 | 2020-10-06 | Intersil Americas LLC | Battery charge system with transition control that protects adapter components when transitioning from battery mode to adapter mode |
| EP3276775B1 (en) * | 2016-07-27 | 2018-11-28 | Samsung SDI Co., Ltd. | A battery system for a hybrid vehicle |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5422035A (en) * | 1977-07-19 | 1979-02-19 | Toyota Motor Corp | Ignition time controller |
| US5414378A (en) * | 1992-06-04 | 1995-05-09 | Motorola, Inc. | Method of detecting voltage transients |
| US5352970A (en) * | 1992-11-25 | 1994-10-04 | Benchmarq Microelectronics, Inc. | Power resource management system |
| JP3981893B2 (ja) * | 1996-05-22 | 2007-09-26 | ソニー株式会社 | バッテリパック、充電器、および充電システム、並びに充電方法 |
-
1998
- 1998-04-21 JP JP10111083A patent/JPH11308776A/ja active Pending
-
1999
- 1999-04-20 US US09/294,467 patent/US6265848B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-04-21 CN CNB991052269A patent/CN1156934C/zh not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006269645A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Mitsumi Electric Co Ltd | 半導体装置 |
| JP2008283786A (ja) * | 2007-05-10 | 2008-11-20 | Toshiba Corp | 二次電池充電システム |
| JP2010162656A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Makita Corp | 電動工具用バッテリ監視システム、電動工具用バッテリパック、及び電動工具用充電器 |
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| JP2014107979A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Denso Corp | 電池監視装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1156934C (zh) | 2004-07-07 |
| CN1233083A (zh) | 1999-10-27 |
| US6265848B1 (en) | 2001-07-24 |
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