JPH11341689A - 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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- JPH11341689A JPH11341689A JP10143394A JP14339498A JPH11341689A JP H11341689 A JPH11341689 A JP H11341689A JP 10143394 A JP10143394 A JP 10143394A JP 14339498 A JP14339498 A JP 14339498A JP H11341689 A JPH11341689 A JP H11341689A
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- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3842—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バッテリーパックの安全性を高めるととも
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】 本発明はボルテージレギュレータを内蔵
してマイコンからの信号で内部回路の制御が可能である
バッテリー状態監視回路において、前記ボルテージレギ
ュレータの出力が正常な場合にはマイコンからの信号で
内部回路の信号が可能である様な回路構成であり、前記
ボルテージレギュレータの出力がフローティングやＧＮ
Ｄレベルになった場合には、マイコンからの信号に関係
なく内部回路の信号を確定する回路を設けた。
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】 本発明はボルテージレギュレータを内蔵
してマイコンからの信号で内部回路の制御が可能である
バッテリー状態監視回路において、前記ボルテージレギ
ュレータの出力が正常な場合にはマイコンからの信号で
内部回路の信号が可能である様な回路構成であり、前記
ボルテージレギュレータの出力がフローティングやＧＮ
Ｄレベルになった場合には、マイコンからの信号に関係
なく内部回路の信号を確定する回路を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は二次電池のバッテリ
ー装置において、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。
ー装置において、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】従来のバッテリーパックとしては、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「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 Ｓｙｓｔｅ
ｍ）などと呼ばれるバッテリーパックに関するものであ
る。即ちバッテリーパック９Ａはバッテリー状態監視回
路１８Ａとスイッチ素子１１Ａとセンス抵抗１０Ａと遮
断回路１９Ａと二次電池６Ａ〜８Ａで構成されている。
またバッテリー状態監視回路１８Ａはマイクロコンピュ
ータ４Ａや電池電圧モニター回路２０Ａやアンプ３Ａで
構成され、二次電池の電圧や充放電電流を監視する機能
を有している。このようなバッテリーパック９Ａは充電
器１７Ａ、あるいはコンピュータ５Ａ等の外部機器や負
荷との間で通信を行うことができる。
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「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 Ｓｙｓｔｅ
ｍ）などと呼ばれるバッテリーパックに関するものであ
る。即ちバッテリーパック９Ａはバッテリー状態監視回
路１８Ａとスイッチ素子１１Ａとセンス抵抗１０Ａと遮
断回路１９Ａと二次電池６Ａ〜８Ａで構成されている。
またバッテリー状態監視回路１８Ａはマイクロコンピュ
ータ４Ａや電池電圧モニター回路２０Ａやアンプ３Ａで
構成され、二次電池の電圧や充放電電流を監視する機能
を有している。このようなバッテリーパック９Ａは充電
器１７Ａ、あるいはコンピュータ５Ａ等の外部機器や負
荷との間で通信を行うことができる。
【０００３】この様に構成されたバッテリーパック９Ａ
を用いると、充電器１７Ａ、パソコン内マイコン５Ａあ
るいは負荷１６Ａ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。
二次電池の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１１Ａが
設けられる。
を用いると、充電器１７Ａ、パソコン内マイコン５Ａあ
るいは負荷１６Ａ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。
二次電池の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１１Ａが
設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図２のように構成され
たバッテリーパック内ではマイクロコンピュータ４Ａ
（以下マイコンと称す）が使用される。また二次電池６
Ａ〜８Ａ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１０Ａやアンプが設けら
れる。マイコン４Ａには、電池電圧モニター回路２０Ａ
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１１Ａのオン／オフもマイコン４Ａが行うことがで
きるので、マイコン４Ａはリチウムイオン電池６Ａ〜８
Ａが使われたバッテリーパック９Ａにおいては、過充電
にたいする安全を担っている。
たバッテリーパック内ではマイクロコンピュータ４Ａ
（以下マイコンと称す）が使用される。また二次電池６
Ａ〜８Ａ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１０Ａやアンプが設けら
れる。マイコン４Ａには、電池電圧モニター回路２０Ａ
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１１Ａのオン／オフもマイコン４Ａが行うことがで
きるので、マイコン４Ａはリチウムイオン電池６Ａ〜８
Ａが使われたバッテリーパック９Ａ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。
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。
【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】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。二次電池の電位はボルテージレギュレータの電源電
圧であり、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。ま
た、電池の残存容量を監視するためには二次電池への充
放電電流を監視しなければならない。これにはセンス抵
抗の電圧降下をマイコンで読み取りが可能なレベルに調
整するアンプが必要となる。前記アンプは充放電電流が
流れるセンス抵抗端の電圧を増幅してマイコンのＡ／Ｄ
ポートへ電圧を供給する。前記アンプは動作電圧範囲を
広くするために、高い電圧が入力される。
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。二次電池の電位はボルテージレギュレータの電源電
圧であり、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。ま
た、電池の残存容量を監視するためには二次電池への充
放電電流を監視しなければならない。これにはセンス抵
抗の電圧降下をマイコンで読み取りが可能なレベルに調
整するアンプが必要となる。前記アンプは充放電電流が
流れるセンス抵抗端の電圧を増幅してマイコンのＡ／Ｄ
ポートへ電圧を供給する。前記アンプは動作電圧範囲を
広くするために、高い電圧が入力される。
【０００８】但し前記アンプは常時、出力を要求される
ものではない。マイコンは前記アンプの出力を常時読み
取っているものではないからである。アンプの電源は二
次電池であるので、アンプが常時動作していると二次電
池の容量消費を促進することになる。これを改善する為
には、マイコンから前記アンプの消費電流を抑えるよう
な構成にしなければならない。
ものではない。マイコンは前記アンプの出力を常時読み
取っているものではないからである。アンプの電源は二
次電池であるので、アンプが常時動作していると二次電
池の容量消費を促進することになる。これを改善する為
には、マイコンから前記アンプの消費電流を抑えるよう
な構成にしなければならない。
【０００９】またマイコンの電源電圧は前述したよう
に、ボルテージレギュレータから供給されるので、マイ
コンからの出力される信号の最大電圧は二次電池の電圧
よりも低く、前記ボルテージレギュレータの出力電圧を
同じになる。アンプ回路がマイコンの信号で消費電流を
抑える様な回路構成をとるためには、マイコンの低電圧
信号を高電圧信号に変換するコントロール回路をもうけ
なければならない。前記コントロール回路の電源は高電
圧レベルとなる。
に、ボルテージレギュレータから供給されるので、マイ
コンからの出力される信号の最大電圧は二次電池の電圧
よりも低く、前記ボルテージレギュレータの出力電圧を
同じになる。アンプ回路がマイコンの信号で消費電流を
抑える様な回路構成をとるためには、マイコンの低電圧
信号を高電圧信号に変換するコントロール回路をもうけ
なければならない。前記コントロール回路の電源は高電
圧レベルとなる。
【００１０】しかしながら、このように構成されたバッ
テリー状態監視回路でアンプの消費電流を抑えるような
構成をとることはできない。二次電池の電圧が低下して
いきバッテリー状態監視回路内のボルテージレギュレー
タの出力を停止した時にはマイコンの出力が不安定にな
りコントロール回路の入力電圧が不安定な状態になるの
で前記コントロール回路の出力信号も安定しなくなる。
テリー状態監視回路でアンプの消費電流を抑えるような
構成をとることはできない。二次電池の電圧が低下して
いきバッテリー状態監視回路内のボルテージレギュレー
タの出力を停止した時にはマイコンの出力が不安定にな
りコントロール回路の入力電圧が不安定な状態になるの
で前記コントロール回路の出力信号も安定しなくなる。
【００１１】この様な状態になると、バッテリー状態監
視回路の消費電流が抑えられなくなり、二次電池からの
電流消費を促進し、バッテリーパックの寿命を短くする
ことになる。また、前記アンプ回路の信号も不安定にな
る。この様な環境ではバッテリーの状態監視が正確に行
われるなくなり、バッテリーパックの安全性がそこなわ
れる。
視回路の消費電流が抑えられなくなり、二次電池からの
電流消費を促進し、バッテリーパックの寿命を短くする
ことになる。また、前記アンプ回路の信号も不安定にな
る。この様な環境ではバッテリーの状態監視が正確に行
われるなくなり、バッテリーパックの安全性がそこなわ
れる。
【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てマ
イコンからの信号で内部回路の制御が可能であるバッテ
リー状態監視回路において、前記ボルテージレギュレー
タの出力が正常な場合にはマイコンからの信号で内部回
路の制御が可能である様な回路構成であり、前記ボルテ
ージレギュレータの出力がフローティングやＧＮＤレベ
ルになった場合には、マイコンからの信号に関係なく内
部回路の信号を確定する回路を設けた。
ために、本発明はボルテージレギュレータを内蔵してマ
イコンからの信号で内部回路の制御が可能であるバッテ
リー状態監視回路において、前記ボルテージレギュレー
タの出力が正常な場合にはマイコンからの信号で内部回
路の制御が可能である様な回路構成であり、前記ボルテ
ージレギュレータの出力がフローティングやＧＮＤレベ
ルになった場合には、マイコンからの信号に関係なく内
部回路の信号を確定する回路を設けた。
【００１３】
【発明の実施の形態】ボルテージレギュレータを内蔵し
て、マイコンへの電源を供給してマイコンからの信号で
内部回路の制御が可能であるバッテリー状態監視回路に
おいて、前記ボルテージレギュレータから電圧が出力さ
れない場合には、ボルテージレギュレータの出力を電源
としない回路の信号で内部コントロール回路の制御がな
されるような回路構成としている。
て、マイコンへの電源を供給してマイコンからの信号で
内部回路の制御が可能であるバッテリー状態監視回路に
おいて、前記ボルテージレギュレータから電圧が出力さ
れない場合には、ボルテージレギュレータの出力を電源
としない回路の信号で内部コントロール回路の制御がな
されるような回路構成としている。
【００１４】この構成によってレギュレータの電圧が出
力がされない場合でも内部コントロール回路の制御信号
は安定を保たれることになる。更にレギュレータの出力
が正常である場合にはマイコンから信号で各ブロックへ
の制御を行えるようになっているのでバッテリーパック
の安全性が高まるとともに、二次電池の電流消費を抑え
ることによりバッテリー状態が長時間にわたって監視さ
れ、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。
力がされない場合でも内部コントロール回路の制御信号
は安定を保たれることになる。更にレギュレータの出力
が正常である場合にはマイコンから信号で各ブロックへ
の制御を行えるようになっているのでバッテリーパック
の安全性が高まるとともに、二次電池の電流消費を抑え
ることによりバッテリー状態が長時間にわたって監視さ
れ、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。
【００１５】
【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１１は直列に接続されてお
り、スイッチ素子１１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１１、１２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１１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１２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１
０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。
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１１は直列に接続されてお
り、スイッチ素子１１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１１、１２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１１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１２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１
０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。
【００１６】しかしながら、この様に構成されたバッテ
リー状態監視回路１８ではマイコン５からアンプ３等の
消費電流をコントロールする必要がある。これらの回路
の電源は二次電池から供給されているので、二次電池そ
れ自体の電流をできる限り消費しないようにしなけれ
ば、長時間の使用に耐えられないからである。長時間の
使用を可能にするためには、マイコン５からの信号でア
ンプ３の電流消費を抑える回路構成をとることが望まれ
る。
リー状態監視回路１８ではマイコン５からアンプ３等の
消費電流をコントロールする必要がある。これらの回路
の電源は二次電池から供給されているので、二次電池そ
れ自体の電流をできる限り消費しないようにしなけれ
ば、長時間の使用に耐えられないからである。長時間の
使用を可能にするためには、マイコン５からの信号でア
ンプ３の電流消費を抑える回路構成をとることが望まれ
る。
【００１７】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、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１の電源は直列に接続された二次電池の合計電圧が接
続されたＶＣＣ端子から供給されることになる。合計電
池電圧がボルテージレギュレータ１のレギュレーと電圧
以下に低下すると前記ボルテージレギュレータ１の出力
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、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１の電源は直列に接続された二次電池の合計電圧が接
続されたＶＣＣ端子から供給されることになる。合計電
池電圧がボルテージレギュレータ１のレギュレーと電圧
以下に低下すると前記ボルテージレギュレータ１の出力
電圧も低下することになる。
【００１８】この状態ではマイコン５の安定動作のため
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５の電源電圧が低くなった時にマイコン５の暴走
を防ぐために電圧検出回路２を設けている。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５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。この時にはマイコン５は機能して
いないので電源供給も無駄な事である。この際、全体の
消費電流を抑え、二次電池の電荷消費をも抑えるために
ボルテージレギュレータ１が電流を消費しない様な回路
構成をとることになる。
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５の電源電圧が低くなった時にマイコン５の暴走
を防ぐために電圧検出回路２を設けている。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５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。この時にはマイコン５は機能して
いないので電源供給も無駄な事である。この際、全体の
消費電流を抑え、二次電池の電荷消費をも抑えるために
ボルテージレギュレータ１が電流を消費しない様な回路
構成をとることになる。
【００１９】前記二次電池（６〜９）、スイッチ素子１
１、１２、センス抵抗１０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、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。ボルテージレギュレータ１、アンプ３などの電源
は、ＶＣＣ端子から電圧が供給されている。
１、１２、センス抵抗１０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、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。ボルテージレギュレータ１、アンプ３などの電源
は、ＶＣＣ端子から電圧が供給されている。
【００２０】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。
【００２１】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。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５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／オフを制御す
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。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５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／オフを制御す
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。
【００２２】この様に構成されたバッテリー状態監視回
路では、電源を二次電池としているので動作時間を長く
するためにできる限り消費電流電流を抑える必要があ
る。必要な機能を働かせて電池情報を得ながら、消費電
流を抑えためにはマイコン５の判断により、不要な回路
の電流を遮断することは有効な方法である。例えば、マ
イコン５が電池電圧をモニターしている時には、充放電
電流のモニターを行うことは出来ないので、アンプ３は
機能していなくても構わない。
路では、電源を二次電池としているので動作時間を長く
するためにできる限り消費電流電流を抑える必要があ
る。必要な機能を働かせて電池情報を得ながら、消費電
流を抑えためにはマイコン５の判断により、不要な回路
の電流を遮断することは有効な方法である。例えば、マ
イコン５が電池電圧をモニターしている時には、充放電
電流のモニターを行うことは出来ないので、アンプ３は
機能していなくても構わない。
【００２３】アンプ３の電流制御を行うには、マイコン
５からの信号がアンプ３に入力されることになる。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
されるので、マイコン５から出力される信号の電圧は前
記ボルテージレギュレータ１の出力電圧と同じになる。
アンプ３がマイコン５の信号で消費電流を抑える様な回
路構成をとるためには、マイコン５の低電圧信号をＶＣ
Ｃ端子電圧に変換するコントロール回路５１をもうけな
ければならない。前記コントロール回路５１の電源はＶ
ＣＣ端子電圧となる。
５からの信号がアンプ３に入力されることになる。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
されるので、マイコン５から出力される信号の電圧は前
記ボルテージレギュレータ１の出力電圧と同じになる。
アンプ３がマイコン５の信号で消費電流を抑える様な回
路構成をとるためには、マイコン５の低電圧信号をＶＣ
Ｃ端子電圧に変換するコントロール回路５１をもうけな
ければならない。前記コントロール回路５１の電源はＶ
ＣＣ端子電圧となる。
【００２４】コントロール回路５１の実施例を図４に示
す。入力端子がＶｉｎで示され、出力端子がＶｏｕｔで
示されている。トランジスタ５６〜５９の電源電圧はト
ランジスタ６０〜６３の電源電圧よりも低くなってい
る。 Ｅｎ端子電圧（ トランジスタ６４のゲート電圧）
が、ＧＮＤ電位として回路の動作を説明する。この回路
を用いると、低い電圧振幅で入力されても出力からは大
きな電圧振幅が得られることになり、２電源を有する場
合にロジック回路を容易に設計できるものである。本実
施例の場合には、ボルテージレギュレータ１の出力電圧
を電源とするマイコン５の信号が入力されたとき、コン
トロール回路５１の出力電圧振幅はＶＣＣ端子電圧と等
しくなる。
す。入力端子がＶｉｎで示され、出力端子がＶｏｕｔで
示されている。トランジスタ５６〜５９の電源電圧はト
ランジスタ６０〜６３の電源電圧よりも低くなってい
る。 Ｅｎ端子電圧（ トランジスタ６４のゲート電圧）
が、ＧＮＤ電位として回路の動作を説明する。この回路
を用いると、低い電圧振幅で入力されても出力からは大
きな電圧振幅が得られることになり、２電源を有する場
合にロジック回路を容易に設計できるものである。本実
施例の場合には、ボルテージレギュレータ１の出力電圧
を電源とするマイコン５の信号が入力されたとき、コン
トロール回路５１の出力電圧振幅はＶＣＣ端子電圧と等
しくなる。
【００２５】Ｅｎ端子電圧がＨｉｇｈとなりトランジス
タ６４がオンした時には、コントロール回路５１の出力
電圧は強制的にＧＮＤレベルになる。またトランジスタ
５６〜５９の電源電圧が遮断されたときにも、 Ｅｎ端
子電圧がＨｉｇｈであればトランジスタ６４が働きコン
トロール回路５１の出力電圧は強制的にＧＮＤレベルに
なる。
タ６４がオンした時には、コントロール回路５１の出力
電圧は強制的にＧＮＤレベルになる。またトランジスタ
５６〜５９の電源電圧が遮断されたときにも、 Ｅｎ端
子電圧がＨｉｇｈであればトランジスタ６４が働きコン
トロール回路５１の出力電圧は強制的にＧＮＤレベルに
なる。
【００２６】図１の実施例１においては、前記コントロ
ール回路５１の電源電圧は、ＶＣＣ端子電圧（高電源電
圧）とボルテージレギュレータ１の出力（低電源電圧）
の２つになる。マイコン５からコントロール回路５１に
信号が入力され、前記コントロール回路の出力はアンプ
３、ボルテージレギュレータ１に接続されている。Ｅｎ
端子には、電圧検出回路２の信号がインバータ５２を介
して入力されている。
ール回路５１の電源電圧は、ＶＣＣ端子電圧（高電源電
圧）とボルテージレギュレータ１の出力（低電源電圧）
の２つになる。マイコン５からコントロール回路５１に
信号が入力され、前記コントロール回路の出力はアンプ
３、ボルテージレギュレータ１に接続されている。Ｅｎ
端子には、電圧検出回路２の信号がインバータ５２を介
して入力されている。
【００２７】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、
ＶＣＣ端子電圧とマイコン５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、ＶＣＣ端子電圧は時間と共に低下
している。時間ｔａにおいてＶＣＣ端子電圧がボルテー
ジレギュレータ１の出力電圧とおなじになる。時間ｔｂ
までの期間は、マイコン５からアンプ３の制御は全く問
題なく行われる。コントロール回路５１の電源電圧が確
保されているからである。
説明する。横軸を時間、縦軸を電圧であらわしており、
ＶＣＣ端子電圧とマイコン５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、ＶＣＣ端子電圧は時間と共に低下
している。時間ｔａにおいてＶＣＣ端子電圧がボルテー
ジレギュレータ１の出力電圧とおなじになる。時間ｔｂ
までの期間は、マイコン５からアンプ３の制御は全く問
題なく行われる。コントロール回路５１の電源電圧が確
保されているからである。
【００２８】しかしながら時間ｔｂに至った時には、ボ
ルテージレギュレータ１の出力電圧が電圧検出回路２の
検出電圧に達する。前記電圧検出回路２が働きマイコン
５にリセットをかける。この場合は、マイコンが機能を
既に停止しているので電源を供給する必要はない。図５
では、ｔｂの瞬間にボルテージレギュレータ１の出力電
圧がＧＮＤ電位になっている。これによりコントロール
回路５１の低電源電圧がＧＮＤレベルになるので、マイ
コンからの入力は確定されない。本実施例では前記コン
トロール回路の出力が不安定になる事を防止している。
これがＥｎ端子に印加される電圧であり、図１の場合は
電圧検出回路２の出力がインバータ５２を介して入力さ
れている信号である。この為に前記コントロール回路５
１の出力は安定しており、マイコン５の電源電圧が入力
されていなくても、アンプ３やボルテージレギュレータ
１の電流消費が抑えられることになる。
ルテージレギュレータ１の出力電圧が電圧検出回路２の
検出電圧に達する。前記電圧検出回路２が働きマイコン
５にリセットをかける。この場合は、マイコンが機能を
既に停止しているので電源を供給する必要はない。図５
では、ｔｂの瞬間にボルテージレギュレータ１の出力電
圧がＧＮＤ電位になっている。これによりコントロール
回路５１の低電源電圧がＧＮＤレベルになるので、マイ
コンからの入力は確定されない。本実施例では前記コン
トロール回路の出力が不安定になる事を防止している。
これがＥｎ端子に印加される電圧であり、図１の場合は
電圧検出回路２の出力がインバータ５２を介して入力さ
れている信号である。この為に前記コントロール回路５
１の出力は安定しており、マイコン５の電源電圧が入力
されていなくても、アンプ３やボルテージレギュレータ
１の電流消費が抑えられることになる。
【００２９】時間ｔｂ以降は、バッテリー状態監視回路
１８の消費電流は減るが二次電池の自己放電によりＶＣ
Ｃ端子電圧は低下する。時間ｔｃ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。二次電池が充電されて、充電器の電圧がボルテージ
レギュレータ１の設定された出力電圧よりも高くなる。
これが時間ｔｄであり、ボルテージレギュレータ１はマ
イコン５へ電源を供給する。
１８の消費電流は減るが二次電池の自己放電によりＶＣ
Ｃ端子電圧は低下する。時間ｔｃ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。二次電池が充電されて、充電器の電圧がボルテージ
レギュレータ１の設定された出力電圧よりも高くなる。
これが時間ｔｄであり、ボルテージレギュレータ１はマ
イコン５へ電源を供給する。
【００３０】図３は別の実施例を示したものである。こ
の実施例では、ボルテージレギュレータ１の出力電圧制
御をバッテリー状態監視回路１８の外部から可能にした
ものである。本実施例においても、コントロール回路５
１の低電源電圧が不意に遮断されても前記コントロール
回路５１の出力電圧は安定しており、アンプ３の電流消
費機能も正常に働くものである。この様に外部からボル
テージレギュレータ１をコントロールしても本発明は有
効である。
の実施例では、ボルテージレギュレータ１の出力電圧制
御をバッテリー状態監視回路１８の外部から可能にした
ものである。本実施例においても、コントロール回路５
１の低電源電圧が不意に遮断されても前記コントロール
回路５１の出力電圧は安定しており、アンプ３の電流消
費機能も正常に働くものである。この様に外部からボル
テージレギュレータ１をコントロールしても本発明は有
効である。
【００３１】ここまで説明してきた実施例ではマイコン
５とバッテリー状態監視回路１８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、一つの部品として例えばＩＣ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。
５とバッテリー状態監視回路１８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、一つの部品として例えばＩＣ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。
【００３２】図１及び図３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。
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。
【００３３】
【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、レギュレータの電圧が出力されな
い場合でも内部回路の制御信号は安定を保つとともに、
レギュレータの出力電圧が正常である場合にはマイコン
から信号で各ブロックへの制御を行えるようにしてバッ
テリーパックの安全性が高まるとともに、電池の電荷消
費を抑えることによりバッテリー状態が長時間にわたっ
て監視される。これにより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。
路を追加するだけで、レギュレータの電圧が出力されな
い場合でも内部回路の制御信号は安定を保つとともに、
レギュレータの出力電圧が正常である場合にはマイコン
から信号で各ブロックへの制御を行えるようにしてバッ
テリーパックの安全性が高まるとともに、電池の電荷消
費を抑えることによりバッテリー状態が長時間にわたっ
て監視される。これにより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。
【００３４】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。
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の一実施例のブロック図である。
いたバッテリーパックの一実施例のブロック図である。
【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のブロック図である。
たバッテリーパックのブロック図である。
【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実施例のブロック図であ
る。
いたバッテリーパックの他の実施例のブロック図であ
る。
【図４】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に使用されるレベルシフト回路の
一実施例である。
いたバッテリーパックに使用されるレベルシフト回路の
一実施例である。
【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一実施例のタイミングチャート
である。
いたバッテリーパックの一実施例のタイミングチャート
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 １６ 負荷 １７ 充電器 １８ バッテリー状態監視回路 ５１ コントロール回路 ５２ インバータ
Claims (6)
- 【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に含まれる
ボルテージレギュレータはマイクロコンピューターに電
源を供給し、前記マイクロコンピューターからの信号に
より各種制御がおこなわれると共にボルテージレギュレ
ータが機能を停止した時にも状態を保持するコントロー
ル回路を備え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
バッテリー装置に含まれるはボルテージレギュレータは
マイクロコンピューターに電源を供給し、前記マイクロ
コンピューターからの信号により各種制御がおこなわれ
ると共にボルテージレギュレータが機能を停止した時に
も状態を保持するコントロール回路を備えたことを特徴
とするバッテリー装置。 - 【請求項３】 二次電池への充電電流または放電電流を
制御する電流制御素子と、 前記充電電流または放電電流を検出する電流検出回路
と、 該電流検出回路の検出結果に基づき、前記電流制御素子
を制御する第一の制御回路と、 該第一の制御回路に、第一の電源電圧の電源を供給する
定電圧電源と、 前記第一の電源電圧よりも低い電源電圧で動作し、該装
置の各部を制御する第二の制御回路とを含み、 前記定電圧電源の出力する電源電圧が低下することによ
って前記第一の制御回路が機能を停止した状態において
も、前記第二の制御回路が各部を制御するように構成し
たことを特徴とするバッテリー状態監視回路。 - 【請求項４】 前記定電圧電源の出力する電源電圧が低
下したことを検出する電源電圧検出回路と、 該電源電圧検出回路が前記電源電圧の低下を検出したと
きに、前記第一の制御回路への電源供給を切断する電源
スイッチ回路とを設けたことを特徴とする請求項３記載
のバッテリー状態監視回路。 - 【請求項５】 前記第一の制御回路はマイクロコンピュ
ータで構成され、 前記定電圧電源の出力する電源電圧が低下したことを検
出する電源電圧検出回路と、 該電源電圧検出回路が前記電源電圧の低下を検出したと
きに、前記マイクロコンピュータにリセット信号を出力
するリセット回路とを設けたことを特徴とする請求項３
記載のバッテリー状態監視回路。 - 【請求項６】 二次電池を有し、 該二次電池に、請求項３ないし請求項５記載のバッテリ
ー状態監視回路を接続して構成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 |
|---|---|---|---|
| JP10143394A JPH11341689A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 |
| TW088108470A TW431046B (en) | 1998-05-25 | 1999-05-24 | Battery state monitoring circuit and battery device |
| US09/317,581 US6198252B1 (en) | 1998-05-25 | 1999-05-24 | Battery state monitoring circuit and battery device |
| KR19990018894A KR19990088544A (ko) | 1998-05-25 | 1999-05-25 | 전지상태감시회로및전지장치 |
| CNB991092503A CN1187859C (zh) | 1998-05-25 | 1999-05-25 | 电池状态监视电路 |
| HK00102737A HK1023654A1 (en) | 1998-05-25 | 2000-05-05 | Battery state monitoring circuit. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10143394A JPH11341689A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11341689A true JPH11341689A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15337752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10143394A Pending JPH11341689A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6198252B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11341689A (ja) |
| KR (1) | KR19990088544A (ja) |
| CN (1) | CN1187859C (ja) |
| HK (1) | HK1023654A1 (ja) |
| TW (1) | TW431046B (ja) |
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-
1998
- 1998-05-25 JP JP10143394A patent/JPH11341689A/ja active Pending
-
1999
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2000
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