JPH11346442A - 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

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JPH11346442A
JPH11346442A JP10154719A JP15471998A JPH11346442A JP H11346442 A JPH11346442 A JP H11346442A JP 10154719 A JP10154719 A JP 10154719A JP 15471998 A JP15471998 A JP 15471998A JP H11346442 A JPH11346442 A JP H11346442A
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JP
Japan
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battery
switch element
battery pack
voltage
secondary battery
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Pending
Application number
JP10154719A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyasu Yokota
裕康 横田
Hiroshi Konakano
浩志 向中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Instruments Inc filed Critical Seiko Instruments Inc
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Publication of JPH11346442A publication Critical patent/JPH11346442A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G01R31/3842Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC combining voltage and current measurements

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Tests Of Electric Status Of Batteries (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 センス抵抗の配置を変えることで、センス抵
抗の電圧降下をモニターする内蔵アンプの同相入力電圧
範囲に接地電位を含む必要をなくすこと。 【解決手段】 充放電電流をモニターするためのセンス
抵抗を、複数個直列に接続されている二次電池の間に配
置し、センス抵抗の電圧降下をモニターする内蔵アンプ
の同相入力電圧範囲をアンプの正電源と接地電位間の中
心付近の電圧レベルにするような構成とした。

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。
【0002】
【従来の技術】従来のバッテリーパック9A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 Sys
tem)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3
A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】図2に示すバッテリーパックでは、センス
抵抗10Aを二次電池8Aのマイナス端子側とバッテリ
ーパックのマイナス端子の間に配置している。センス抵
抗10Aは、電流が流れることによって生じる電圧降下
を内蔵アンプ3Aでモニターし、充放電電流をモニター
するためのものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のバッテリーパッ
クでは、センス抵抗を二次電池のマイナス端子とバッテ
リーパックのマイナス端子の間に配置していたので、セ
ンス抵抗の電圧をモニターする内蔵アンプ3Aの同相入
力電圧が接地電位付近となってしまう。従って、従来図
2でのアンプ3Aの同相入力電圧範囲は図3に示すよう
に接地電位付近にする必要がある。また、従来図2のよ
うに二次電池8Aとセンス抵抗10Aの間に何らかの回
路や素子がある場合、そこで電圧降下が出てしまい、二
次電池8Aのマイナス端子を接地電位としているので、
前記アンプ3Aの同相入力電圧範囲を接地電位以下にす
る必要がある。
【0005】接地電位付近の同相入力電圧範囲を有する
アンプの場合、アンプの差動段を構成するPチャネルエ
ンハンスメント型MOSトランジスタが非飽和状態と飽
和状態の境界近くで動作している関係で、オフセット電
圧の増大、ゲインの低下、動作速度の低下等の弊害が生
ずる。一方アンプの差動段を構成するPチャネルエンハ
ンスメント型MOSトランジスタを完全な飽和状態にす
るにはアンプの反転入力端子及び非反転入力端子にソー
スホロワのようなレベルシフト用回路を追加する必要が
あり、結果として素子数の増加に伴うチップサイズの増
大、消費電流の増加等の弊害が生ずる。
【0006】以上のようにアンプの同相入力電圧範囲に
接地電位を含めようとすると、アンプの他の特性が犠牲
になったという課題がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は充放電電流をモニターするためのセンス抵
抗を、複数個直列に接続されている前記二次電池の間に
配置して、センス抵抗の電圧降下をモニターする内蔵ア
ンプに入力される信号レベルをアンプの正電源と接地電
位間の中心付近の電圧レベルにする。
【0008】その結果、アンプの差動段を構成するPチ
ャネルエンハンスメント型MOSトランジスタを飽和状
態で動作させることができ、オフセット電圧の増大、ゲ
インの低下、動作速度の低下等の性能の悪化を解決して
いる。しかも、入力信号がアンプの正電源と接地電位間
の中心付近の電圧レベルなのでアンプの入力にソースホ
ロワのようなレベルシフト用回路を追加する必要がない
ので、素子数の増加や消費電流の増加を引き起こすこと
がない。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明は、バッテリーパックにお
いて、充放電電流をモニターするためのセンス抵抗を、
複数個直列に接続されている二次電池のプラス端子とマ
イナス端子の間に配置したものである。
【0010】
【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6〜9(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、二次電池7の負極と二次電池8の正極の
間にセンス抵抗10を接続している。つまり、B1,B
2とB3,B4の間にセンス抵抗10を接続している。
【0011】また、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11とスイッチ素子12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OFF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の負極とバッテリーパックの
−端子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。
【0012】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、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から供給されており、アンプ3は二次電池
6〜9の電池電圧を合計した値(以下この値を合計電池
電圧とする)が供給されている。
【0013】アンプ3は、センス抵抗10で生じた電圧
降下をマイコン5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5のA/Dポートへ供給する。図1において合計電
池電圧をVdd、二次電池9の負極を接地電位とし、二
次電池6〜9の電圧がすべて等しいとすると、アンプ3
の同相入力電圧をVddと接地電位の中心付近にするこ
とができる。本発明図1で使用するアンプ3に要求され
る同相入力電圧範囲を図4に示す。また、二次電池6の
正極とバッテリーパックのプラス端子、二次電池9の負
極とバッテリーパックのマイナス端子の間に回路や素子
を配置しても、アンプの同相入力電圧は不変である。こ
こで、同相入力電圧は二次電池のみによって決定され
る。
【0014】ここで、センス抵抗の配置を二次電池6の
負極と二次電池7の正極、また、二次電池8の負極と二
次電池9の正極の間にしても構わない。二次電池を3本
にしても、図5に示すように二次電池7Bの負極と二次
電池8Bの正極の間、また、二次電池8Bの負極と二次
電池9Bの正極の間にセンス抵抗を配置することによ
り、アンプ3Bの同相入力電圧範囲を合計電池電圧と接
地電位の中心付近にもってくることが可能である。
【0015】アンプはプラス入力端子とマイナス入力端
子の差をGain倍させるものであり、Gainに同相
入力電圧は関係ないが、アンプを正常動作させるために
同相入力電圧範囲が重要な仕様となる。接地電位付近の
同相入力電圧範囲を有するアンプの場合、アンプの差動
段を構成するPチャネルエンハンスメント型MOSトラ
ンジスタが非飽和状態と飽和状態の境界近くで動作して
いる関係で、オフセット電圧の増大、ゲインの低下、動
作速度の低下等の弊害が生ずる。一方アンプの差動段を
構成するPチャネルエンハンスメント型MOSトランジ
スタを完全な飽和状態にするにはアンプの反転入力端子
及び非反転入力端子にソースホロワのようなレベルシフ
ト用回路を追加する必要があり、結果として素子数の増
加に伴うチップサイズの増大、消費電流の増加等の弊害
が生ずる。
【0016】以上の問題を解決するために、本発明でア
ンプの同相入力電圧レベルをアンプの正電源と接地電位
間の中心付近の電圧レベルに持ってくるようなセンス抵
抗の配置にすることで、同相入力電圧範囲に接地電位を
含む必要をなくした。
【0017】
【発明の効果】本発明は、以上説明したようにセンス抵
抗の配置を変えることで、同相入力電圧を合計電池電圧
と接地電位の中心付近に持ってくることができる。その
結果、アンプの差動段を構成するPチャネルエンハンス
メント型MOSトランジスタを飽和状態で動作させるこ
とができ、オフセット電圧の増大、ゲインの低下、動作
速度の低下等の性能の悪化を解決している。しかも、入
力信号が電源と接地電位の中心付近なのでアンプの入力
にソースホロワのようなレベルシフト用回路を追加する
必要がないので、素子数の増加や消費電流の増加を引き
起こすことがない。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【図3】従来のバッテリーパックにおける同相入力電圧
範囲を示した説明図である。
【図4】本発明のバッテリーパックにおける同相入力電
圧範囲を示した説明図である。
【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別の実施例のブロック図であ
る。
【符号の説明】
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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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、充放電電流をモニターするためのセンス
    抵抗を、複数個直列に接続されている前記二次電池の間
    に配置することを特徴とするバッテリー状態監視回路。
  2. 【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、充放
    電電流をモニターするためのセンス抵抗を、複数個直列
    に接続されている前記二次電池の間に配置することを特
    徴とするバッテリー装置。
  3. 【請求項3】 直列に接続された複数の二次電池の端子
    間に接続された電流を検出するためのセンス抵抗と、 該センス抵抗の端子間の電圧を増幅することにより、前
    記二次電池を流れる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した結果に基づき、前記二次電池
    への充電、または前記二次電池からの放電を制御する電
    流制御回路とを有することを特徴とするバッテリー状態
    監視回路。
  4. 【請求項4】 複数の二次電池を有し、 該二次電池に、請求項3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。
JP10154719A 1998-06-03 1998-06-03 バッテリー状態監視回路及びバッテリー装置 Pending JPH11346442A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05299123A (ja) * 1992-02-25 1993-11-12 Nec Corp 残存容量表示機能付き充電式二次電池パックの短絡保護回路
JPH06141474A (ja) * 1992-09-14 1994-05-20 Matsushita Electric Works Ltd 充電式電気機器
JPH1014122A (ja) * 1996-06-21 1998-01-16 Sony Corp バツテリパツク及びその制御方法

Patent Citations (3)

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