JPH11318034A - 充放電制御回路と充電式電源装置 - Google Patents

充放電制御回路と充電式電源装置

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JPH11318034A
JPH11318034A JP10123607A JP12360798A JPH11318034A JP H11318034 A JPH11318034 A JP H11318034A JP 10123607 A JP10123607 A JP 10123607A JP 12360798 A JP12360798 A JP 12360798A JP H11318034 A JPH11318034 A JP H11318034A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 スイッチ回路のオン、オフにより二次電池の
充放電を制御するようにした充放電制御回路において、
二次電池の寿命を長くすること。 【解決手段】 充放電制御回路においてある設定電圧に
達した場合は電流制御スイッチ回路をＯＮにして、内部
制御回路が動作を始める様な回路構成にした。つまり、
電池電圧がある設定電圧になった状態で内部制御回路等
が働くように回路を構成することで、充放電制御回路の
消費電流をへらすことで二次電池を使用する機器の、１
回の充電あたりの動作時間を長くすると共に充放電制御
回路の信頼性をも高める。具体的には充放電制御回路に
おいてある設定電圧に達した場合に、内部制御回路が動
作を始める様な回路構成にした。その他の場合には内部
制御回路が電池から電流を消費しない様な構成にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本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制御する充放電制御
回路と該充放電制御回路を内蔵する二次電池の充電式電
源装置に関するものである。
【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電源装置
が知られていた。例えば、特開平４−７５４３０号公報
「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１０
３を介して二次電池１０１が接続されている。さらに、
二次電池１０１に並列に充放電制御回路１０２が接続さ
れている。この充放電制御回路１０２は、二次電池１０
１の電圧を検出する機能を備えている。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。以
降、この状態を過充電保護状態と呼ぶ）、または過放電
状態（電池が所定の電圧値より低い状態。以降、この状
態を過放電保護状態と呼ぶ）のいずれかの場合は、スイ
ッチ回路１０３がＯＦＦするように充放電制御回路１０
２から信号が出力される。また、外部端子＋Ｖ０がある
電圧に達した時にスイッチ回路１０３がＯＦＦするよう
にして、放電をＳＴＯＰすることでスイッチ回路１０３
に流れる電流を制限することが可能である。すなわち、
過大な電流が流れた時に放電を停止（過電流制御）する
ことができる。以降、この状態の事を過電流保護状態と
呼ぶ。これらの状態から電池を保護するのが充放電制御
回路の役割である。
【０００３】従来の二次電池からなる充電式電源装置の
別の例としては、図３に回路ブロック図に示すような電
源装置も知られている。図３が図２の回路と違う点はス
イッチ回路１０３が二次電池１０１の負極１１１と直列
に接続されたものである。この様にスイッチ回路１０３
は、どちらにあっても同じ働きを実現することができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された充放電制御回路では自らの消費電流によ
って、二次電池を使用する機器の、１回の充電あたりの
動作時間を短くしてしまうという問題がある。充放電制
御回路１０２の内部回路例をも示したのが図４である。
この回路では過充電検出の回路だけを示している。充放
電制御回路１０２では、過充電検出コンパレータ１１９
と入力端子に所定の基準電圧Ｖｒを与えるための基準電
圧回路１１６、二次電池１０１の端子電圧を分圧するた
め抵抗器Ｒ０〜Ｒ１から成る電圧分割回路１２０、内部
制御回路１２４を備えている。実際には過充電保護状態
のみならず、過放電保護状態及び過電流保護状態でもス
イッチ１０３をＯＦＦする様に働く。
【０００５】内部制御回路１２４は例えば、検出回路以
外の信号を遅延させるような機能を有している。これは
外来ノイズなので瞬間的な電池電圧変動が起こった場合
にはスイッチ回路１０３のオン、オフを起こさないよう
にするためである。瞬間的なオン、オフ行われると機器
への電力供給がとぎれることになるので問題となる。ま
た内部制御回路１２４には、発振器の機能を有すること
もある。回路構成によっては前記遅延回路１２４を動作
させる為にクロックが要求される為である。
【０００６】このように内部制御回路はいくつかの要素
で構成されており、常時動作状態であるために消費電流
が常に要求される。前述した内部制御回路１２４は、電
池の電圧が変化し、検出電圧になった時にのみ動作すれ
ばよい。しかしながら電池の状態がまったく変わらない
状態でも、内部制御回路が動作して消費電流が流れるの
で、二次電池を使用する機器の、１回の充電あたりの動
作時間を短くしてしまうという欠点がある。これを図７
に示す。横軸に時間、縦軸を充放電制御回路の消費電流
で示したものである。過充電検出コンパレータ１１９出
力の状態によらず充放電制御回路の消費電流は一定であ
る。更にクロックが要求される様な回路では、本来必要
のない時にも発振回路が動作している事になる。これで
は内部制御回路の製品寿命を短くする事になり、充放電
制御回路の長期信頼性が損なわれる。
【０００７】
【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、電池電圧がある
設定電圧になった状態で内部制御回路等が働くように回
路を構成することで、充放電制御回路の消費電流をへら
すことで二次電池を使用する機器の、１回の充電あたり
の動作時間を長くすると共に充放電制御回路の信頼性を
も高めることである。具体的には充放電制御回路におい
てある設定電圧に達した場合に、内部制御回路が動作を
始める様な回路構成にした。その他の場合には内部制御
回路が電池から電流を消費しない様な構成にした。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明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。以下にこの発
明の実施例を図１に基づいて説明する。外部電源端子＋
ＶＯにはスイッチ回路１０３を介して二次電池１０１の
正極１１０が接続されている。図１の実施例でスイッチ
回路１０３は、前記二次電池１１０側に充放電制御のた
めに設けられている。二次電池１０１の電圧は前記充放
電制御回路１０２において検出され、この検出結果に応
じてスイッチ回路１０３がオン、オフ制御される。充放
電制御回路１０２は、過充電検出コンパレータ１１９の
入力端子に所定の基準電圧Ｖｒを与えるための基準電圧
回路１１６、二次電池１０１の端子電圧を分圧するため
抵抗器Ｒ０、Ｒ１から成る電圧分割回路１２０、電流制
御スイッチ１４０、内部制御回路１２４を備えている。
【０００９】内部制御回路１２４の出力は端子１２５に
接続されている。前記スイッチ回路１０３は充放電制御
回路１０２の出力によって制御されている。また、スイ
ッチ回路１０３は端子１２５から信号線１０７によって
接続されている。内部制御回路１２４からはスイッチ回
路１０３に対するオン、オフ制御信号が送出される。二
次電池１０１へ充電を行うための充電器１０８及び二次
電池１０１が電流を供給する負荷１０９は、外部電源端
子＋ＶＯと−ＶＯとの間に接続される。
【００１０】過充電検出コンパレータ１１９は、電圧分
割回路１２０の抵抗Ｒ０と抵抗Ｒ１との合成抵抗の両端
に生じる二次電池１０１の端子電圧を表す分圧出力を基
準電圧回路１１６の基準電圧Ｖｒと比較して過充電状態
を検出する機能を備えている。過充電検出コンパレータ
１１９はその＋入力端子に入力されている前記分圧出力
電圧のレベルが基準電圧Ｖｒより大きくなったときにそ
の出力が高レベルとなる。過充電検出コンパレータ１１
９の出力には内部制御回路１２４が接続されている。前
記内部制御回路１２４は、過充電検出コンパレータ１１
９の出力が低レベルから高レベルに変化したときに所定
の時間遅延をもって出力が低レベルから高レベルに変化
するような機能を備えている。こうすると過充電検出コ
ンパレータ１１９の出力に遅延回路が設けられているこ
とと等価なため、過渡的に高電圧が印加された時には、
その都度充電を停止することがない。電池電圧が所定時
間以上高い状態が継続した場合にのみスイッチ回路１０
３をオフとして二次電池１０１への充電を停止させるこ
とができる。遅延時間を長くするために、図１の様にコ
ンデンサ１３４が接続されることもある。また内部制御
回路１２４は遅延機能だけでなく、発振器等の多彩な機
能を備えることもある。
【００１１】電流制御スイッチ回路１４０は、過充電検
出コンパレータ１１９の出力が高レベル状態となったと
き、すなわち二次電池の過充電状態を検出した時にオン
して、内部制御回路１２４に電源を供給している。すな
わち前記内部制御回路１２４のオン、オフは、過充電検
出コンパレータ１１９の出力に応答して制御され、オフ
期間には内部制御回路１２４での電流消費は全くない。
このように、二次電池１０１の端子電圧が定常的に過充
電検出レベル以下の場合は、過充電検出コンパレータ１
１９のみしか動作しないので、低電流化が図られてい
る。これを図６に示す。横軸に時間、縦軸を充放電制御
回路の消費電流で示したものである。過充電検出コンパ
レータ１１９の出力の変化前後で充放電制御回路の消費
電流が変化している。
【００１２】図５の実施例では、電池の過充電、過放
電、過電流検出機能をもった充放電制御回路を含む充電
式電源装置を示している。スイッチ回路１０３が、２個
のＦＥＴ(Field Effect Transistor)が使用される。二
次電池１０１に過放電及び過電流制御のためのＦＥＴ１
１２が設けられ、外部電源端子−ＶＯ側に過充電制御の
ためのＦＥＴ１１３が設けられている。この様に２個の
ＦＥＴでスイッチ回路１０３が構成されることもある。
二次電池１０１の電圧は前記充放電制御回路１０２にお
いて検出され、この検出結果に応じてＦＥＴ１１２、１
１３がオン、オフ制御される。充放電制御回路１０２
は、過充電検出コンパレータ１１９、過放電検出コンパ
レータ１１８及び過電流検出コンパレータ１１７の各−
入力端子に所定の基準電圧Ｖｒを与えるための基準電圧
回路１１６、二次電池１０１の端子電圧を分圧するため
抵抗器Ｒ１〜Ｒ３から成る電圧分割回路１２０、二次電
池１０１の端子電圧を分圧するため抵抗器Ｒ４〜Ｒ８か
ら成る別の電圧分割回路１２１、内部制御回路１２４、
電流制御スイッチ１２６を備えている。
【００１３】図５の実施例では、過充電検出コンパレー
タ１１９、過放電検出コンパレータ１１８及び過電流検
出コンパレータ１１４のどれかから高レベルの信号が出
力されたときに、すなわち二次電池に対して過充電検出
した時あるいは過放電検出した時あるいは過電流検出し
た時に電流制御スイッチ１２６をＯＮするように働く。
これにより、各コンパレータが動作しなければ消費電流
は小さいという効果がえられている。つまり複数の検出
が要求された時にも消費電流は低減することが可能であ
る。
【００１４】図５に示した実施の形態では、電圧分割回
路１２０、１２１とＦＥＴ１２２、１２３との組み合わ
せ回路を用いて、過充電検出コンパレータ１１９、過放
電検出コンパレータ１１８及び過電流検出コンパレータ
１３１の動作にヒステリシスを持たせるようにしたが、
これは一例であり、本発明の構成をこれに限定する趣旨
ではなく、他の公知の回路構成によりヒステリシス動作
を実現するようにしてもよいことは明らかである。
【００１５】図１及び図５に示した実施の形態は、１つ
の二次電池１０１のみを充放電制御する場合の構成例に
ついて説明した。しかし、本発明は、１つの二次電池の
みを充放電制御する場合のみに限定されるものではな
く、複数の二次電池が直列、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。
【００１６】本実施例では、Ｃ−ＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅ
ｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏ
ｎｄｕｃｔｅｒ）回路で充放電制御回路を構成したが、
バイポーラトランジスタなどいかなるデバイスで構成す
ることも可能であり、実現は容易である。
【００１７】
【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、二次電池の電圧値がある設定電圧
に至らない時には消費電流が低減される。二次電池の電
流消費を抑えるので、機器全体の寿命が長くなると共に
充放電制御回路の信頼性がたかまる。
【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。
【図３】従来の充電式電源装置の他の例のブロックを示
した説明図である。
【図４】従来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５】本発明の充電式電源装置の他の例の回路ブロッ
クを示した説明図である。
【図６】本発明による充放電制御回路の状態変化を示し
た図である。
【図７】従来の充電式電源装置の状態変化を示した図で
ある。
【符号の説明】
１０１・・・二次電池 １０２・・・充放電制御回路 １０３・・・スイッチ回路 １０６，１０７・・・信号線 １０８・・・充電器 １０９・・・負荷 １１０・・・二次電池の正極 １１１・・・二次電池の負極 １１２・・・ ＦＥＴ−Ａ １１３・・・ ＦＥＴ−Ｂ １１６・・・ 基準電圧 １１７・・・過電流検出コンパレータ １１８・・・過放電検出コンパレータ １１９・・・過充電検出コンパレータ １２１・・・電圧分圧回路 １２４・・・内部制御回路 １２６・・・電流制御スイッチ １３４・・・コンデンサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 過充電用電圧検出手段または過放電用電
    圧検出手段または過電流用電圧検出手段と、該過充電用
    電圧手段または過放電用電圧検出手段または過電流用電
    圧検出手段からの信号を入力処理して充放電を制御する
    信号を出力する内部制御回路と、該内部制御回路への電
    流を供給する電流制御スイッチ回路とを備る充放電制御
    回路の消費電流を減らす為に、該過充電用電圧手段また
    は過放電用電圧検出手段または過電流用電圧検出手段に
    応答して該電流制御スイッチ回路をオン、オフして内部
    制御回路を選択的に働かせる事を特徴とした充放電制御
    回路。
  2. 【請求項２】 外部電源端子にスイッチ回路を介して接
    続した二次電池と、該スイッチ回路を制御する為に過充
    電用電圧検出手段または過放電用電圧検出手段または過
    電流用電圧検出手段と内部制御回路と電流制御スイッチ
    回路を有する充放電制御回路とからなる充電式電源装置
    において、該充放電制御回路の消費電流を減らす為に該
    過充電用電圧手段または過放電用電圧検出手段または過
    電流用電圧検出手段に応答して該電流制御スイッチ回路
    をオン、オフして内部制御回路を選択的に働かせる事を
    特徴とした充電式電源装置。
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