JPH07105986A - パック電池 - Google Patents
パック電池Info
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- JPH07105986A JPH07105986A JP5244075A JP24407593A JPH07105986A JP H07105986 A JPH07105986 A JP H07105986A JP 5244075 A JP5244075 A JP 5244075A JP 24407593 A JP24407593 A JP 24407593A JP H07105986 A JPH07105986 A JP H07105986A
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 単一の電圧検出端子の出力電圧でもって、内
蔵する複数の電池セルの過充電、又は過放電を確実に防
止する。 【構成】 パック電池は、充電できる複数の電池セル１
を内蔵する。パック電池は、個々の電池セル１の電圧を
検出するセル電圧検出回路３を備える。セル電圧検出回
路３は、最大電圧出力回路４又は最小電圧出力回路５を
介して電圧検出端子２に接続している。最大電圧出力回
路４と最小電圧出力回路５は、電圧が最大又は最小とな
った電池セル１のセル電圧のみを選択して電圧検出端子
２に出力して電池セル１の過充電と過放電とを防止す
る。
蔵する複数の電池セルの過充電、又は過放電を確実に防
止する。 【構成】 パック電池は、充電できる複数の電池セル１
を内蔵する。パック電池は、個々の電池セル１の電圧を
検出するセル電圧検出回路３を備える。セル電圧検出回
路３は、最大電圧出力回路４又は最小電圧出力回路５を
介して電圧検出端子２に接続している。最大電圧出力回
路４と最小電圧出力回路５は、電圧が最大又は最小とな
った電池セル１のセル電圧のみを選択して電圧検出端子
２に出力して電池セル１の過充電と過放電とを防止す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内蔵する複数の電池セ
ルの過充電又は過放電を防止できるパック電池に関す
る。
ルの過充電又は過放電を防止できるパック電池に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】パック電池は複数の電池セルを直列に接
続して内蔵することによって、パック電池の全体の出力
を各電池セルの合計電圧とすることができるので、コン
パクトにまとめながら高電圧を取り出すことができる。
また、電池セルの接続本数を調整することによって、様
々な電圧を作り出すことができるので、各種電気機器の
電源として好適である。このパック電池に内蔵する電池
セルは繰り返し充電することによって何回でも使用でき
る二次電池が望ましい。
続して内蔵することによって、パック電池の全体の出力
を各電池セルの合計電圧とすることができるので、コン
パクトにまとめながら高電圧を取り出すことができる。
また、電池セルの接続本数を調整することによって、様
々な電圧を作り出すことができるので、各種電気機器の
電源として好適である。このパック電池に内蔵する電池
セルは繰り返し充電することによって何回でも使用でき
る二次電池が望ましい。
【０００３】パック電池に内蔵された電池セルの充電に
当っては、パック電池から各電池セルを取り出すことが
難しいため、パック電池に設けられた出力端子や充電端
子を利用して、直列に接続された各電池セルを同時に充
電することが多い。このとき、各電池セルが直列に接続
されているために、各電池セルに流れる充電電流は同一
である。しかしながら、充電電流が同一でも、個々の電
池セルの容量や端子電圧にバラツキがあると、電池電圧
が上昇を始める時期や満充電に達する時期にもバラツキ
が生じる。
当っては、パック電池から各電池セルを取り出すことが
難しいため、パック電池に設けられた出力端子や充電端
子を利用して、直列に接続された各電池セルを同時に充
電することが多い。このとき、各電池セルが直列に接続
されているために、各電池セルに流れる充電電流は同一
である。しかしながら、充電電流が同一でも、個々の電
池セルの容量や端子電圧にバラツキがあると、電池電圧
が上昇を始める時期や満充電に達する時期にもバラツキ
が生じる。
【０００４】したがって、全ての電池セルを満充電まで
充電しようとすると、残存容量が大きい電池セルから満
充電となって、その後も充電が進行して残存容量が小さ
い電池セルが満充電となる頃には、残存容量が大きい電
池セルは過充電となってしまう。また、端子電圧が高い
電池セルについても、端子電圧が低い電池セルが満充電
に伴う所定の電圧上昇を迎えた頃には、端子電圧が高い
電池セルはそれ以上に電圧が上昇してしまう。このよう
な過充電や端子電圧の異常な上昇を招いた電池セルは、
劣化が著しく、また発熱して危険を招く心配がある。
充電しようとすると、残存容量が大きい電池セルから満
充電となって、その後も充電が進行して残存容量が小さ
い電池セルが満充電となる頃には、残存容量が大きい電
池セルは過充電となってしまう。また、端子電圧が高い
電池セルについても、端子電圧が低い電池セルが満充電
に伴う所定の電圧上昇を迎えた頃には、端子電圧が高い
電池セルはそれ以上に電圧が上昇してしまう。このよう
な過充電や端子電圧の異常な上昇を招いた電池セルは、
劣化が著しく、また発熱して危険を招く心配がある。
【０００５】この弊害を防止するために、複数の電池セ
ルのそれぞれの電圧を検出して、充電を制御する充電回
路が開発されている（特開平５−６４３７７号公報）。
この公報に記載される充電回路は、図１に示すように、
それぞれの電池セルの電圧を検出するために、電池セル
１と同じ数のセル電圧検出回路３を備えている。１組の
セル電圧検出回路３は、１個の電池セルの電圧を独立し
て検出する。
ルのそれぞれの電圧を検出して、充電を制御する充電回
路が開発されている（特開平５−６４３７７号公報）。
この公報に記載される充電回路は、図１に示すように、
それぞれの電池セルの電圧を検出するために、電池セル
１と同じ数のセル電圧検出回路３を備えている。１組の
セル電圧検出回路３は、１個の電池セルの電圧を独立し
て検出する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この図に示す充電回路
は、いずれかの電池セルが満充電になると、このことが
セル電圧検出回路に検出されて充電を終了することがで
きる。各電池セルの容量にバラツキがあっても、何れか
の電池セルが満充電されると、充電を停止して電池性能
の低下を防止できる特長がある。
は、いずれかの電池セルが満充電になると、このことが
セル電圧検出回路に検出されて充電を終了することがで
きる。各電池セルの容量にバラツキがあっても、何れか
の電池セルが満充電されると、充電を停止して電池性能
の低下を防止できる特長がある。
【０００７】しかしながら、この構造の充電回路は、パ
ック電池に内蔵される電池セルの電圧を検出して、それ
ぞれを独立して充電器に出力するために、電池セルと同
じ数の電圧検出端子２を必要とする。ところが、パック
電池は、電圧検出端子の数が多くなるほど接触不良等の
故障が発生しやすい欠点がある。電圧検出端子に接触不
良が発生すると、充電器は各電池セルの充電電圧を正確
に検出することが不可能となり、電池セルの過充電を確
実に阻止することができなくなる。
ック電池に内蔵される電池セルの電圧を検出して、それ
ぞれを独立して充電器に出力するために、電池セルと同
じ数の電圧検出端子２を必要とする。ところが、パック
電池は、電圧検出端子の数が多くなるほど接触不良等の
故障が発生しやすい欠点がある。電圧検出端子に接触不
良が発生すると、充電器は各電池セルの充電電圧を正確
に検出することが不可能となり、電池セルの過充電を確
実に阻止することができなくなる。
【０００８】次に、パック電池を各種電気機器の電源と
して使用する場合、パック電池に内蔵されている電池セ
ルはそれぞれ残存容量を放電する。しかしながら、各電
池セルの残存容量や放電特性などにバラツキがあると、
各電池セルの残存容量を消費する時間にバラツキが生じ
る。すなわち、パック電池内で互いに直列に接続された
電池セルは、それぞれ一様に容量を消費しても、早く残
存容量を消費する電池セルや、まだ残存容量を残してい
る電池セルなどが存在する。したがって、パック電池内
の全ての電池セルについて、各電池セルの残存容量を全
て消費しようとすると、早く残存容量を消費する電池セ
ルは過放電となり、劣化を招いてしまう。過放電を防止
するためには、早く残存容量を消費する電池セルに合わ
せてパック電池の使用を中止する必要がある。しかしな
がら、この構造を実現するためには、各電池セルのセル
電圧や残存容量について監視しなければならず、複数の
検出端子を設けなければならない。このように検出端子
を複数設けると、前述したように、その分だけ接触不良
が発生しやすいという欠点がある。
して使用する場合、パック電池に内蔵されている電池セ
ルはそれぞれ残存容量を放電する。しかしながら、各電
池セルの残存容量や放電特性などにバラツキがあると、
各電池セルの残存容量を消費する時間にバラツキが生じ
る。すなわち、パック電池内で互いに直列に接続された
電池セルは、それぞれ一様に容量を消費しても、早く残
存容量を消費する電池セルや、まだ残存容量を残してい
る電池セルなどが存在する。したがって、パック電池内
の全ての電池セルについて、各電池セルの残存容量を全
て消費しようとすると、早く残存容量を消費する電池セ
ルは過放電となり、劣化を招いてしまう。過放電を防止
するためには、早く残存容量を消費する電池セルに合わ
せてパック電池の使用を中止する必要がある。しかしな
がら、この構造を実現するためには、各電池セルのセル
電圧や残存容量について監視しなければならず、複数の
検出端子を設けなければならない。このように検出端子
を複数設けると、前述したように、その分だけ接触不良
が発生しやすいという欠点がある。
【０００９】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、単
一の電圧検出端子でもって、内蔵する複数の電池セルの
過充電、又は過放電を確実に防止できるパック電池を提
供するにある。
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、単
一の電圧検出端子でもって、内蔵する複数の電池セルの
過充電、又は過放電を確実に防止できるパック電池を提
供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のパック電池は、
前述の目的を達成するために下記の構成を備える。パッ
ク電池は、充電できる複数の電池セル１を内蔵してい
る。さらに、パック電池は、最大又は最小の電圧となる
電池セル１のセル電圧に対応した電圧を電圧検出端子２
から出力する。電圧が最大又は最小となる電池セル１の
セル電圧に対応した電圧とは、最大電圧又は最小電圧に
一定の係数をかけた電圧である。係数を１とすると、電
池セルの電圧が同じ電圧値で電圧検出端子から出力され
る。
前述の目的を達成するために下記の構成を備える。パッ
ク電池は、充電できる複数の電池セル１を内蔵してい
る。さらに、パック電池は、最大又は最小の電圧となる
電池セル１のセル電圧に対応した電圧を電圧検出端子２
から出力する。電圧が最大又は最小となる電池セル１の
セル電圧に対応した電圧とは、最大電圧又は最小電圧に
一定の係数をかけた電圧である。係数を１とすると、電
池セルの電圧が同じ電圧値で電圧検出端子から出力され
る。
【００１１】最大電圧となる電池セルの電圧を出力する
パック電池は、下記の構造を備える。パック電池は、個
々の電池セル１の電圧を検出するセル電圧検出回路３を
内蔵する。セル電圧検出回路３は、最大電圧出力回路４
を介して電圧検出端子２に接続している。最大電圧出力
回路４は、個々の電池セル１のセル電圧から最大電圧を
選択して電圧検出端子２に出力する。
パック電池は、下記の構造を備える。パック電池は、個
々の電池セル１の電圧を検出するセル電圧検出回路３を
内蔵する。セル電圧検出回路３は、最大電圧出力回路４
を介して電圧検出端子２に接続している。最大電圧出力
回路４は、個々の電池セル１のセル電圧から最大電圧を
選択して電圧検出端子２に出力する。
【００１２】電池セル１の最小電圧を出力するパック電
池は、個々の電池セル１の電圧を検出するセル電圧検出
回路３を、最小電圧出力回路５を介して電圧検出端子２
に接続している。最小電圧出力回路５は、個々の電池セ
ル１のセル電圧から最小電圧を選択して電圧検出端子２
に出力する
池は、個々の電池セル１の電圧を検出するセル電圧検出
回路３を、最小電圧出力回路５を介して電圧検出端子２
に接続している。最小電圧出力回路５は、個々の電池セ
ル１のセル電圧から最小電圧を選択して電圧検出端子２
に出力する
【００１３】
【作用】本発明のパック電池によれば、各セル電圧検出
回路３が個々の電池セル１のセル電圧を検出する。そし
て、最大電圧出力回路４は、各セル電圧検出回路３に検
出された個々のセル電圧の中から最大電圧だけを選択し
て、最大のセル電圧に対応した電圧を電圧検出端子２に
出力する。電圧検出端子２は、個々の電池セルの電圧を
別々に出力しない。電圧が最大、又は最小となる電池セ
ルのセル電圧のみを選択して出力する。パック電池を充
電するとき、電圧検出端子２は、電圧が最大となる電池
セルのセル電圧に対応する電圧を出力する。このよう
に、個々の電池セルのセル電圧の中から最大電圧だけを
検出して出力する本発明のパック電池は、複数の電池セ
ルの中から最も早く満充電を迎えたり、セル電圧が上昇
した電池セルに対して、満充電の到来時期やセル電圧の
上昇時期を知ることができる。従って、どの電池セルに
対しても過充電やセル電圧の異常な上昇を招く前に、充
電を中止することができる。その結果、全ての電池セル
に対して過充電やセル電圧の異常な上昇を未然に防止す
ることができ、電池セルの劣化を抑制し、長期にわたっ
てパック電池を繰り返し使用できる。
回路３が個々の電池セル１のセル電圧を検出する。そし
て、最大電圧出力回路４は、各セル電圧検出回路３に検
出された個々のセル電圧の中から最大電圧だけを選択し
て、最大のセル電圧に対応した電圧を電圧検出端子２に
出力する。電圧検出端子２は、個々の電池セルの電圧を
別々に出力しない。電圧が最大、又は最小となる電池セ
ルのセル電圧のみを選択して出力する。パック電池を充
電するとき、電圧検出端子２は、電圧が最大となる電池
セルのセル電圧に対応する電圧を出力する。このよう
に、個々の電池セルのセル電圧の中から最大電圧だけを
検出して出力する本発明のパック電池は、複数の電池セ
ルの中から最も早く満充電を迎えたり、セル電圧が上昇
した電池セルに対して、満充電の到来時期やセル電圧の
上昇時期を知ることができる。従って、どの電池セルに
対しても過充電やセル電圧の異常な上昇を招く前に、充
電を中止することができる。その結果、全ての電池セル
に対して過充電やセル電圧の異常な上昇を未然に防止す
ることができ、電池セルの劣化を抑制し、長期にわたっ
てパック電池を繰り返し使用できる。
【００１４】さらに、電圧検出端子２はパック電池を放
電するときに、電圧が最も低くなる電池セル１のセル電
圧に対応する電圧を出力する。パック電池を放電すると
きに各電池セル１の中で最もセル電圧の低い電池セル
は、最も早く残存容量を消費し、さらに放電を続けると
過放電されてしまう電池セル１である。本発明のパック
電池は、この電池セル１のセル電圧の中から最小電圧だ
けの選択して、これに対応する電圧を電圧出力端子２に
出力する。従って、どの電池セルに対しても過放電にな
る前に放電を中止することができる。
電するときに、電圧が最も低くなる電池セル１のセル電
圧に対応する電圧を出力する。パック電池を放電すると
きに各電池セル１の中で最もセル電圧の低い電池セル
は、最も早く残存容量を消費し、さらに放電を続けると
過放電されてしまう電池セル１である。本発明のパック
電池は、この電池セル１のセル電圧の中から最小電圧だ
けの選択して、これに対応する電圧を電圧出力端子２に
出力する。従って、どの電池セルに対しても過放電にな
る前に放電を中止することができる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するためのパック電池を例示するものであっ
て、本発明はパック電池の構成を下記のものに特定しな
い。
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するためのパック電池を例示するものであっ
て、本発明はパック電池の構成を下記のものに特定しな
い。
【００１６】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。
理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番
号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および
「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付
記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、
実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１７】図２に示すパック電池は、ケース内に、３
個の電池セル１と、３組のセル電圧検出回路３と、最大
電圧出力回路４とを内蔵している。ケースには、＋−の
出力端子６と、電池セル１の最大電圧を出力する単一の
電圧検出端子２とを設けている。
個の電池セル１と、３組のセル電圧検出回路３と、最大
電圧出力回路４とを内蔵している。ケースには、＋−の
出力端子６と、電池セル１の最大電圧を出力する単一の
電圧検出端子２とを設けている。
【００１８】電池セル１は充電できる二次電池で、３個
の電池セル１を直列に接続している。電池セル１には、
リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池、ニッケル
カドミウム電池やニッケル水素電池等の二次電池が使用
されるが、少ない個数で出力電圧を高くし、さらに、小
型で大容量とするためにはリチウムイオン二次電池が最
適である。直列に接続された電池セル１は、＋極と−極
とを出力端子６に接続している。
の電池セル１を直列に接続している。電池セル１には、
リチウムイオン二次電池等の非水系二次電池、ニッケル
カドミウム電池やニッケル水素電池等の二次電池が使用
されるが、少ない個数で出力電圧を高くし、さらに、小
型で大容量とするためにはリチウムイオン二次電池が最
適である。直列に接続された電池セル１は、＋極と−極
とを出力端子６に接続している。
【００１９】セル電圧検出回路３は、３個の電池セル１
の電圧を独立して別々に検出する。このセル電圧検出回
路３は、出力側にダイオード７を接続した差動アンプ８
を備える。差動アンプ８は＋側入力端子を電池セル１の
＋極に、−側入力端子を電池セル１の−側に接続してい
る。差動アンプ８は、入力側と出力側とに接続する抵抗
の抵抗値で増幅率を調整して、電池セル１の電圧に対す
る出力電圧を調整できる。好ましくは、差動アンプ８は
増幅率を１として、電池セル１の電圧と同じ電圧を出力
する。
の電圧を独立して別々に検出する。このセル電圧検出回
路３は、出力側にダイオード７を接続した差動アンプ８
を備える。差動アンプ８は＋側入力端子を電池セル１の
＋極に、−側入力端子を電池セル１の−側に接続してい
る。差動アンプ８は、入力側と出力側とに接続する抵抗
の抵抗値で増幅率を調整して、電池セル１の電圧に対す
る出力電圧を調整できる。好ましくは、差動アンプ８は
増幅率を１として、電池セル１の電圧と同じ電圧を出力
する。
【００２０】最大電圧出力回路４は、差動アンプである
バッファーアンプ９で構成される。この最大電圧出力回
路４は、バッファーアンプ９の＋側入力端子に、ダイオ
ード７を介して３組のセル電圧検出回路３の出力を接続
し、出力端子６を電圧検出端子２に接続している。バッ
ファーアンプ９の増幅率を１とするために、バッファー
アンプ９は、−側入力端子を出力側に接続している。最
大電圧出力回路４を構成するバッファーアンプ９は、＋
側入力端子に、ダイオード７を介してセル電圧検出回路
３の最大電圧が入力される。したがって、最大電圧出力
回路４から出力される電圧は、３個の電池セル１の最大
電圧となる。さらに、この回路は、セル電圧検出回路３
と最大電圧出力回路４の増幅率を１としているので、３
個の電池セル１の最大電圧が同じ電圧として電圧検出端
子２から出力される。このように、電圧検出端子２が電
池セル１の最大電圧と同じ電圧で出力するパック電池
は、回路の調整を簡単にできる特長がある。
バッファーアンプ９で構成される。この最大電圧出力回
路４は、バッファーアンプ９の＋側入力端子に、ダイオ
ード７を介して３組のセル電圧検出回路３の出力を接続
し、出力端子６を電圧検出端子２に接続している。バッ
ファーアンプ９の増幅率を１とするために、バッファー
アンプ９は、−側入力端子を出力側に接続している。最
大電圧出力回路４を構成するバッファーアンプ９は、＋
側入力端子に、ダイオード７を介してセル電圧検出回路
３の最大電圧が入力される。したがって、最大電圧出力
回路４から出力される電圧は、３個の電池セル１の最大
電圧となる。さらに、この回路は、セル電圧検出回路３
と最大電圧出力回路４の増幅率を１としているので、３
個の電池セル１の最大電圧が同じ電圧として電圧検出端
子２から出力される。このように、電圧検出端子２が電
池セル１の最大電圧と同じ電圧で出力するパック電池
は、回路の調整を簡単にできる特長がある。
【００２１】この構造のパック電池は、図２に示すよう
に、電圧検出端子２の電圧を検出して、充電電流を制御
する充電器１０で充電される。充電器１０は、直流電源
１１と、充電電流を制御するスイッチング素子１２と、
スイッチング素子１２を制御するコンパレータ１３とを
備える。コンパレータ１３は、＋側入力端子に基準電源
１４を、−側入力端子を電圧検出端子２に接続し、出力
側にスイッチング素子１２であるトランジスタのベース
に接続している。
に、電圧検出端子２の電圧を検出して、充電電流を制御
する充電器１０で充電される。充電器１０は、直流電源
１１と、充電電流を制御するスイッチング素子１２と、
スイッチング素子１２を制御するコンパレータ１３とを
備える。コンパレータ１３は、＋側入力端子に基準電源
１４を、−側入力端子を電圧検出端子２に接続し、出力
側にスイッチング素子１２であるトランジスタのベース
に接続している。
【００２２】この充電器は、下記の動作をしてパック電
池を充電する。 パック電池を充電する初期に、スイッチング素子１
２はオン状態となる。コンパレータ１３の−側入力端子
に入力される電圧が、基準電源１４の電圧よりも低く、
コンパレータ１３は、＋の信号を出力してスイッチング
素子１２であるトランジスタにベース電流を流してオン
とするからである。 電池セル１の充電が進行して、いずれかの電池セル
１が満充電になると、スイッチング素子１２はオフ状態
となってパック電池の充電を停止する。それは、いずれ
かの電池セル１が満充電になると、電圧検出端子２から
出力される電圧が、コンパレータ１３の基準電源１４の
電圧よりも高くなり、コンパレータ１３の出力が−にな
ってスイッチング素子１２のベース電流が流れなくなる
からである。したがって、図２に示すパック電池と充電
器とは、電池セル１のいずれかが満充電になると充電が
停止される。
池を充電する。 パック電池を充電する初期に、スイッチング素子１
２はオン状態となる。コンパレータ１３の−側入力端子
に入力される電圧が、基準電源１４の電圧よりも低く、
コンパレータ１３は、＋の信号を出力してスイッチング
素子１２であるトランジスタにベース電流を流してオン
とするからである。 電池セル１の充電が進行して、いずれかの電池セル
１が満充電になると、スイッチング素子１２はオフ状態
となってパック電池の充電を停止する。それは、いずれ
かの電池セル１が満充電になると、電圧検出端子２から
出力される電圧が、コンパレータ１３の基準電源１４の
電圧よりも高くなり、コンパレータ１３の出力が−にな
ってスイッチング素子１２のベース電流が流れなくなる
からである。したがって、図２に示すパック電池と充電
器とは、電池セル１のいずれかが満充電になると充電が
停止される。
【００２３】さらに図３は、パック電池にも充電を停止
するスイッチング回路１５を内蔵した具体例を示してい
る。この図に示すパック電池は、２個の電池セル１と、
２組のセル電圧検出回路３と、最大電圧出力回路４と、
スイッチング回路１５とを内蔵している。セル電圧検出
回路３と最大電圧出力回路４とは図２に示す回路と同じ
動作をして、２個の電池セル１の大きい電圧を電圧検出
端子２に出力する。
するスイッチング回路１５を内蔵した具体例を示してい
る。この図に示すパック電池は、２個の電池セル１と、
２組のセル電圧検出回路３と、最大電圧出力回路４と、
スイッチング回路１５とを内蔵している。セル電圧検出
回路３と最大電圧出力回路４とは図２に示す回路と同じ
動作をして、２個の電池セル１の大きい電圧を電圧検出
端子２に出力する。
【００２４】スイッチング回路１５は、電池セル１と接
続されたスイッチング素子１６と、このスイッチング素
子１６をオンオフ制御するコンパレータ１７とを備え
る。スイッチング素子１６はＦＥＴで、コンパレータ１
７の出力でオンオフ制御される。コンパレータ１７が＋
信号を出力するとき、スイッチング素子１６はオン、−
信号を出力するときにオフとなる。スイッチング素子１
６がオフになると、電池セル１の−極は出力端子６から
電気的に切り離されて充電が停止される。コンパレータ
１７は、−側入力端子をセル電圧検出回路３の出力側の
ダイオード７に、＋側入力端子を基準電源１８に接続し
て、セル電圧検出回路３の出力電圧を基準電源１８に比
較する。セル電圧検出回路３の出力電圧が、基準電源１
８の電圧よりも高くなると、コンパレータ１７の出力は
−信号となり、セル電圧検出回路３の電圧が基準電源１
８よりも高いときに＋信号を出力する。コンパレータ１
７の＋信号はスイッチング素子１６をオンとし、−信号
はスイッチング素子１６をオフとする。パック電池に内
蔵されるコンパレータ１７に接続する基準電源１８は、
好ましくは、充電器１０の基準電源１４よりも多少高い
電圧とする。パック電池のコンパレータ１７に接続する
基準電源１８を、充電器の基準電源１４よりも多少高く
設定しておくと、通常は充電器のスイッチング素子１２
で充電を停止するが、充電器１０が充電を停止できない
ときに、パック電池自体に内蔵するスイッチング素子１
６で充電を強制的に停止することができる。このため、
二重の保護回路で、電池セルの過充電をより確実に防止
できる特長がある。
続されたスイッチング素子１６と、このスイッチング素
子１６をオンオフ制御するコンパレータ１７とを備え
る。スイッチング素子１６はＦＥＴで、コンパレータ１
７の出力でオンオフ制御される。コンパレータ１７が＋
信号を出力するとき、スイッチング素子１６はオン、−
信号を出力するときにオフとなる。スイッチング素子１
６がオフになると、電池セル１の−極は出力端子６から
電気的に切り離されて充電が停止される。コンパレータ
１７は、−側入力端子をセル電圧検出回路３の出力側の
ダイオード７に、＋側入力端子を基準電源１８に接続し
て、セル電圧検出回路３の出力電圧を基準電源１８に比
較する。セル電圧検出回路３の出力電圧が、基準電源１
８の電圧よりも高くなると、コンパレータ１７の出力は
−信号となり、セル電圧検出回路３の電圧が基準電源１
８よりも高いときに＋信号を出力する。コンパレータ１
７の＋信号はスイッチング素子１６をオンとし、−信号
はスイッチング素子１６をオフとする。パック電池に内
蔵されるコンパレータ１７に接続する基準電源１８は、
好ましくは、充電器１０の基準電源１４よりも多少高い
電圧とする。パック電池のコンパレータ１７に接続する
基準電源１８を、充電器の基準電源１４よりも多少高く
設定しておくと、通常は充電器のスイッチング素子１２
で充電を停止するが、充電器１０が充電を停止できない
ときに、パック電池自体に内蔵するスイッチング素子１
６で充電を強制的に停止することができる。このため、
二重の保護回路で、電池セルの過充電をより確実に防止
できる特長がある。
【００２５】ただ、パック電池のコンパレータ１７に接
続する基準電源１８は、充電器のコンパレータ１３に接
続する基準電源１４よりも多少低くすることもできる。
この構造のパック電池は、電池セル１が満充電になる
と、パック電池のスイッチング素子１６がオフになって
充電が停止され、万一パック電池のスイッチング素子１
６がオフにならないときに、充電器のスイッチング素子
１２がオフになり、パック電池と充電器の両方で電池セ
ルの過充電が保護される。
続する基準電源１８は、充電器のコンパレータ１３に接
続する基準電源１４よりも多少低くすることもできる。
この構造のパック電池は、電池セル１が満充電になる
と、パック電池のスイッチング素子１６がオフになって
充電が停止され、万一パック電池のスイッチング素子１
６がオフにならないときに、充電器のスイッチング素子
１２がオフになり、パック電池と充電器の両方で電池セ
ルの過充電が保護される。
【００２６】さらに、本発明のパック電池は、電池セル
の最小電圧を検出して過放電を防止することもできる。
この回路を図４に示している。この図のパック電池は、
図２に示すパック電池と同じタイプの電池セル１を２個
直列に接続しており、各電池セル１の電圧を検出するた
めに、２組のセル電圧検出回路３を内蔵し、さらに、セ
ル電圧検出回路３の最小電圧を検出するために最小電圧
出力回路５も内蔵している。
の最小電圧を検出して過放電を防止することもできる。
この回路を図４に示している。この図のパック電池は、
図２に示すパック電池と同じタイプの電池セル１を２個
直列に接続しており、各電池セル１の電圧を検出するた
めに、２組のセル電圧検出回路３を内蔵し、さらに、セ
ル電圧検出回路３の最小電圧を検出するために最小電圧
出力回路５も内蔵している。
【００２７】セル電圧検出回路３は、図２に示すパック
電池と同様の回路で、同じようにして電池セル１の電圧
を検出して出力する。最小電圧出力回路５は、２組のセ
ル電圧検出回路３の出力電圧を比較して＋−の信号を出
力するコンパレータ１９と、コンパレータ１９でスイッ
チングされる並列スイッチング回路２０と、並列スイッ
チング回路２０にスイッチングされて、何れかのセル電
圧検出回路３の出力側を電圧検出端子２に接続する直列
スイッチング回路２１と、コンパレータ１９の出力信号
を反転させる反転増幅回路２２とを備える。
電池と同様の回路で、同じようにして電池セル１の電圧
を検出して出力する。最小電圧出力回路５は、２組のセ
ル電圧検出回路３の出力電圧を比較して＋−の信号を出
力するコンパレータ１９と、コンパレータ１９でスイッ
チングされる並列スイッチング回路２０と、並列スイッ
チング回路２０にスイッチングされて、何れかのセル電
圧検出回路３の出力側を電圧検出端子２に接続する直列
スイッチング回路２１と、コンパレータ１９の出力信号
を反転させる反転増幅回路２２とを備える。
【００２８】並列スイッチング回路２０と直列スイッチ
ング回路２１とは、２組のＦＥＴを並列に、あるいは直
列に接続したものである。並列スイッチング回路２０と
直列スイッチング回路２１とはそれぞれ２組あり、一方
がオンときに、他方はオフに制御される。コンパレータ
１９の出力側には、２組の並列スイッチング回路２０を
接続するが、一方の並列スイッチング回路２０は直接
に、他方の並列スイッチング回路２０は反転増幅回路２
２を介して接続される。このように接続された２組の並
列スイッチング回路２０は、コンパレータ１９の出力信
号で、一方がオンときに、他方がオフとなる。反転増幅
回路２２によって＋−逆の信号が入力されるからであ
る。
ング回路２１とは、２組のＦＥＴを並列に、あるいは直
列に接続したものである。並列スイッチング回路２０と
直列スイッチング回路２１とはそれぞれ２組あり、一方
がオンときに、他方はオフに制御される。コンパレータ
１９の出力側には、２組の並列スイッチング回路２０を
接続するが、一方の並列スイッチング回路２０は直接
に、他方の並列スイッチング回路２０は反転増幅回路２
２を介して接続される。このように接続された２組の並
列スイッチング回路２０は、コンパレータ１９の出力信
号で、一方がオンときに、他方がオフとなる。反転増幅
回路２２によって＋−逆の信号が入力されるからであ
る。
【００２９】直列スイッチング回路２１は、ＦＥＴのゲ
ートを、並列スイッチング回路２０のソースに接続して
いる。したがって、直列スイッチング回路２１のＦＥＴ
は、並列スイッチング回路２０がオンになると、ドレイ
ンに対するゲートにバイアス電圧が入力されてオン状態
となる。反対に、並列スイッチング回路２０がオフにな
ると、ゲートにバイアス電圧が入力されず、直列スイッ
チング回路２１はオフとなる。
ートを、並列スイッチング回路２０のソースに接続して
いる。したがって、直列スイッチング回路２１のＦＥＴ
は、並列スイッチング回路２０がオンになると、ドレイ
ンに対するゲートにバイアス電圧が入力されてオン状態
となる。反対に、並列スイッチング回路２０がオフにな
ると、ゲートにバイアス電圧が入力されず、直列スイッ
チング回路２１はオフとなる。
【００３０】この最小電圧出力回路は下記の動作をし
て、セル電圧検出回路の最小電圧を電圧検出端子に出力
する。 ［図４において上の電池セルの電圧が下の電池セルの電
圧よりも低いとき］ この状態で、コンパレータ１９の出力は＋となる。
コンパレータ１９の＋側入力端子が−側入力端子よりも
大きくなるからである。 コンパレータ１９の出力が＋であると、上側の並列
スイッチング回路２０のＦＥＴがオンとなり、下側の並
列スイッチング回路２０はオフとなる。上側の並列スイ
ッチング回路２０のＦＥＴのゲートにバイアス電圧が印
加されるからである。下側の並列スイッチング回路２０
は、反転増幅回路２２でもって＋−が反転された信号が
入力されるのでオフ状態となる。 上側の並列スイッチング回路２０のＦＥＴがオンに
なると、上側の直列スイッチング回路２１のＦＥＴもオ
ンとなる。上側ＦＥＴのゲートにバイアス電圧が印加さ
れるからである。下側の直列スイッチング回路２１は、
オフ状態の並列スイッチング回路２０によってオフ状態
となる。 したがって、オン状態となる上側直列スイッチング
回路２１を介して、上の電池セル１に接続したセル電圧
検出回路３の出力が、電圧検出端子２に接続され、下の
セル電圧検出回路３の出力は、オフ状態の直列スイッチ
ング回路２１によって電圧検出端子２から電気的に切り
離される。
て、セル電圧検出回路の最小電圧を電圧検出端子に出力
する。 ［図４において上の電池セルの電圧が下の電池セルの電
圧よりも低いとき］ この状態で、コンパレータ１９の出力は＋となる。
コンパレータ１９の＋側入力端子が−側入力端子よりも
大きくなるからである。 コンパレータ１９の出力が＋であると、上側の並列
スイッチング回路２０のＦＥＴがオンとなり、下側の並
列スイッチング回路２０はオフとなる。上側の並列スイ
ッチング回路２０のＦＥＴのゲートにバイアス電圧が印
加されるからである。下側の並列スイッチング回路２０
は、反転増幅回路２２でもって＋−が反転された信号が
入力されるのでオフ状態となる。 上側の並列スイッチング回路２０のＦＥＴがオンに
なると、上側の直列スイッチング回路２１のＦＥＴもオ
ンとなる。上側ＦＥＴのゲートにバイアス電圧が印加さ
れるからである。下側の直列スイッチング回路２１は、
オフ状態の並列スイッチング回路２０によってオフ状態
となる。 したがって、オン状態となる上側直列スイッチング
回路２１を介して、上の電池セル１に接続したセル電圧
検出回路３の出力が、電圧検出端子２に接続され、下の
セル電圧検出回路３の出力は、オフ状態の直列スイッチ
ング回路２１によって電圧検出端子２から電気的に切り
離される。
【００３１】［図４において下の電池セルの電圧が上の
電池セルの電圧よりも低いとき］この状態になると、コ
ンパレータ１９は−信号を出力し、これが反転増幅回路
２２に反転されて＋となり、下の並列スイッチング回路
２０をオンとする。下の並列スイッチング回路２０は下
側の直列スイッチング回路２１をオンとして、下のセル
電圧検出回路３を電圧検出端子２に接続する。
電池セルの電圧よりも低いとき］この状態になると、コ
ンパレータ１９は−信号を出力し、これが反転増幅回路
２２に反転されて＋となり、下の並列スイッチング回路
２０をオンとする。下の並列スイッチング回路２０は下
側の直列スイッチング回路２１をオンとして、下のセル
電圧検出回路３を電圧検出端子２に接続する。
【００３２】上の並列スイッチング回路２０はコンパレ
ータ１９の−信号によってオフに制御され、したがっ
て、上の直列スイッチング回路２１がオフ状態となり、
上のセル電圧検出回路３を電圧検出端子２から電気的に
切り離す。すなわち、電圧が低い下の電池セル１の電圧
を電圧検出端子２に出力する。
ータ１９の−信号によってオフに制御され、したがっ
て、上の直列スイッチング回路２１がオフ状態となり、
上のセル電圧検出回路３を電圧検出端子２から電気的に
切り離す。すなわち、電圧が低い下の電池セル１の電圧
を電圧検出端子２に出力する。
【００３３】図４に示すパック電池は、電圧検出端子２
の電圧を検出して、放電電流を制御する電気機器２３に
使用される。電気機器２３は、負荷２４と、放電電流を
制御するスイッチング回路２５と、スイッチング回路２
５を制御するコンパレータ２６とを備える。コンパレー
タ２６は、＋側入力端子に基準電源を、−側入力端子を
電圧検出端子２に接続し、出力側にスイッチング回路を
接続している。スイッチング回路２５は、負荷と端子と
に接続したスイッチングＦＥＴ２７と、このスイッチン
グＦＥＴ２７をオンオフ制御する制御ＦＥＴ２８とで構
成される。制御ＦＥＴ２８がオンになると、スイッチン
グＦＥＴ２７はゲートがアースに接続されてオフとな
る。反対に制御ＦＥＴ２８がオフになると、スイッチン
グＦＥＴ２７はアースに接続されずにオンとなる。
の電圧を検出して、放電電流を制御する電気機器２３に
使用される。電気機器２３は、負荷２４と、放電電流を
制御するスイッチング回路２５と、スイッチング回路２
５を制御するコンパレータ２６とを備える。コンパレー
タ２６は、＋側入力端子に基準電源を、−側入力端子を
電圧検出端子２に接続し、出力側にスイッチング回路を
接続している。スイッチング回路２５は、負荷と端子と
に接続したスイッチングＦＥＴ２７と、このスイッチン
グＦＥＴ２７をオンオフ制御する制御ＦＥＴ２８とで構
成される。制御ＦＥＴ２８がオンになると、スイッチン
グＦＥＴ２７はゲートがアースに接続されてオフとな
る。反対に制御ＦＥＴ２８がオフになると、スイッチン
グＦＥＴ２７はアースに接続されずにオンとなる。
【００３４】この電気機器は、下記の動作をしてパック
電池を放電する。 パック電池を放電する初期に、スイッチングＦＥＴ
２７は、オン状態となる。コンパレータ２６の−側入力
端子に入力される電圧が、基準電源の電圧よりも高く、
コンパレータ２６は、−の信号を出力して制御ＦＥＴ２
８をオフとし、これがスイッチングＦＥＴ２７をオンと
するからである。 電池セル１の放電が進行して、いずれかの電池セル
１が完全に放電されると、スイッチングＦＥＴ２７はオ
フ状態となってパック電池の放電を停止する。それは、
いずれかの電池セル１が完全に放電されると、電圧検出
端子２から出力される電圧が、コンパレータ２６の基準
電源の電圧よりも低くなり、コンパレータ２６の出力が
＋となって制御ＦＥＴ２８がオンとなり、これがスイッ
チングＦＥＴ２７をオフとするからである。
電池を放電する。 パック電池を放電する初期に、スイッチングＦＥＴ
２７は、オン状態となる。コンパレータ２６の−側入力
端子に入力される電圧が、基準電源の電圧よりも高く、
コンパレータ２６は、−の信号を出力して制御ＦＥＴ２
８をオフとし、これがスイッチングＦＥＴ２７をオンと
するからである。 電池セル１の放電が進行して、いずれかの電池セル
１が完全に放電されると、スイッチングＦＥＴ２７はオ
フ状態となってパック電池の放電を停止する。それは、
いずれかの電池セル１が完全に放電されると、電圧検出
端子２から出力される電圧が、コンパレータ２６の基準
電源の電圧よりも低くなり、コンパレータ２６の出力が
＋となって制御ＦＥＴ２８がオンとなり、これがスイッ
チングＦＥＴ２７をオフとするからである。
【００３５】
【発明の効果】本発明のパック電池は、充電するとき、
セル電圧が最大となる電池セルの電圧のみを選択して電
圧検出端子に出力する。このため、複数の電池セルの中
から最も早く満充電を迎えたり、セル電圧が上昇した電
池セルに対して、満充電の到来時期やセル電圧の上昇時
期を知ることができる。したがって、充電するときに、
電圧検出端子の出力を監視することにより、どの電池セ
ルに対しても過充電やセル電圧の異常な上昇を招く前
に、充電を中止することができ、全ての電池セルに対し
て過充電やセル電圧の異常な上昇を未然に防止すること
ができる。このため、本発明のパック電池は、電池セル
の劣化を抑制して、長期にわたってパック電池を繰り返
し使用できる特長がある。さらに、本発明のパック電池
は、放電するときに、電圧が最も低くなる電池セルのセ
ル電圧に対応する電圧を電圧検出端子から出力する。パ
ック電池を放電するときに各電池セルの中で最もセル電
圧が低くなる電池セルは、最も早く残存容量を消費し、
さらに放電を続けると過放電されてしまう電池セルであ
る。本発明のパック電池は、この電池セルのセル電圧の
中から最小電圧だけの選択して、これに対応する電圧を
電圧出力端子に出力するので、どの電池セルに対しても
過放電になる前に放電を中止することができる。
セル電圧が最大となる電池セルの電圧のみを選択して電
圧検出端子に出力する。このため、複数の電池セルの中
から最も早く満充電を迎えたり、セル電圧が上昇した電
池セルに対して、満充電の到来時期やセル電圧の上昇時
期を知ることができる。したがって、充電するときに、
電圧検出端子の出力を監視することにより、どの電池セ
ルに対しても過充電やセル電圧の異常な上昇を招く前
に、充電を中止することができ、全ての電池セルに対し
て過充電やセル電圧の異常な上昇を未然に防止すること
ができる。このため、本発明のパック電池は、電池セル
の劣化を抑制して、長期にわたってパック電池を繰り返
し使用できる特長がある。さらに、本発明のパック電池
は、放電するときに、電圧が最も低くなる電池セルのセ
ル電圧に対応する電圧を電圧検出端子から出力する。パ
ック電池を放電するときに各電池セルの中で最もセル電
圧が低くなる電池セルは、最も早く残存容量を消費し、
さらに放電を続けると過放電されてしまう電池セルであ
る。本発明のパック電池は、この電池セルのセル電圧の
中から最小電圧だけの選択して、これに対応する電圧を
電圧出力端子に出力するので、どの電池セルに対しても
過放電になる前に放電を中止することができる。
【００３６】さらに又、本発明のパック電池の特筆すべ
き特長は、単一の電圧検出端子の出力電圧でもって、複
数の電池セルの過充電、又は過放電を有効に防止できる
ことにある。それは、本発明のパック電池が、電圧が最
大又は最小となる電池セルのセル電圧だけを選択して電
圧検出端子に出力するからである。このパック電池は、
充電器、又は電気機器に接続する端子数を少なくして、
接触不良等の故障を極減して、電池セルの過充電、又は
過放電を効果的に防止できる特長がある。
き特長は、単一の電圧検出端子の出力電圧でもって、複
数の電池セルの過充電、又は過放電を有効に防止できる
ことにある。それは、本発明のパック電池が、電圧が最
大又は最小となる電池セルのセル電圧だけを選択して電
圧検出端子に出力するからである。このパック電池は、
充電器、又は電気機器に接続する端子数を少なくして、
接触不良等の故障を極減して、電池セルの過充電、又は
過放電を効果的に防止できる特長がある。
【図１】 複数の電池セルを充電する従来の直流装置の
一例を示す回路図
一例を示す回路図
【図２】 本発明の実施例のパック電池とその充電器と
を示す回路図
を示す回路図
【図３】 本発明の他の実施例のパック電池とその充電
器とを示す回路図
器とを示す回路図
【図４】 さらに本発明の他の実施例のパック電池とそ
の充電器とを示す回路図
の充電器とを示す回路図
１…電池セル ２…電圧検出端子 ３…セル電圧検出回路 ４…最大電圧出力回路 ５…最小電圧出力回路 ６…出力端子 ７…ダイオード ８…差動アンプ ９…バッファーアンプ １０…充電器 １１…直流電源 １２…スイッチング素子 １３…コンパレータ １４…基準電源 １５…スイッチング回路 １６…スイッチング素子 １７…コンパレータ １８…基準電源 １９…コンパレータ ２０…並列スイッチング回路 ２１…直列スイッチング回路 ２２…反転増幅回路 ２３…電気機器 ２４…負荷 ２５…スイッチング回路 ２６…コンパレータ ２７…スイッチングＦＥＴ ２８…制御ＦＥＴ
Claims (2)
- 【請求項１】 充電できる複数の電池セル(1)を内蔵す
るパック電池において、個々の電池セル(1)の電圧を検
出するセル電圧検出回路(3)を内蔵しており、セル電圧
検出回路(3)は最大電圧出力回路(4)を介して電圧検出端
子(2)に接続されており、最大電圧出力回路(4)は、個々
の電池セル(1)のセル電圧から最大電圧だけを選択して
これに対応する電圧を電圧検出端子(2)に出力するよう
に構成されてなることを特徴とするパック電池。 - 【請求項２】 充電できる複数の電池セル(1)を内蔵す
るパック電池において、個々の電池セル(1)の電圧を検
出するセル電圧検出回路(3)を内蔵しており、セル電圧
検出回路(3)は最小電圧出力回路(5)を介して電圧検出端
子(2)に接続されており、最小電圧出力回路(5)は、個々
の電池セル(1)のセル電圧から最小電圧だけを選択して
これに対応する電圧を電圧検出端子(2)に出力するよう
に構成されてなることを特徴とするパック電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24407593A JP3249261B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | パック電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24407593A JP3249261B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | パック電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07105986A true JPH07105986A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3249261B2 JP3249261B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=17113367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24407593A Expired - Fee Related JP3249261B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | パック電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3249261B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07241040A (ja) * | 1994-02-28 | 1995-09-12 | Toshiba Corp | 電池パック及び二次電池の充放電制御方式 |
| JPH1023674A (ja) * | 1996-07-01 | 1998-01-23 | Fujitsu Ltd | 電池残量予測方法、電池ユニット及び電池ユニットを使用する装置 |
| JPH10150721A (ja) * | 1996-11-15 | 1998-06-02 | Toshiba Battery Co Ltd | 二次電池の保護回路 |
| JP2003217681A (ja) * | 2002-01-25 | 2003-07-31 | Mitsubishi Materials Corp | 二次電池及びその充電装置 |
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