JPH07163060A - 直列電池の過放電防止回路、過充電防止回路および充放電制御回路 - Google Patents
直列電池の過放電防止回路、過充電防止回路および充放電制御回路Info
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- JPH07163060A JPH07163060A JP5303921A JP30392193A JPH07163060A JP H07163060 A JPH07163060 A JP H07163060A JP 5303921 A JP5303921 A JP 5303921A JP 30392193 A JP30392193 A JP 30392193A JP H07163060 A JPH07163060 A JP H07163060A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 直列接続の電池間に容量ばらつきが存在して
も、いずれの電池も過放電、過充電状態になることがな
い充放電回路を提供する。 【構成】 過放電防止回路は、電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に
それぞれ直列に接続され、各電池の放電電流路をオン・
オフするスイッチング素子Ｑ１と、放電電流のバイパス
路を形成するダイオードＤ１と、各電池の端子電圧が設
定値以上、以下により該当スイッチング素子をオン、オ
フにする電圧検出器１とを備える。過充電防止回路は、
電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３にそれぞれ直列に接続され、各電
池の充電電流路を形成するダイオードＤ２と、充電電流
のバイパス路を形成するスイッチング素子Ｑ３と、各電
池の端子電圧が設定値以下、以上により該当スイッチン
グ素子をオフ、オンにする電圧検出器６とを備える。
も、いずれの電池も過放電、過充電状態になることがな
い充放電回路を提供する。 【構成】 過放電防止回路は、電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に
それぞれ直列に接続され、各電池の放電電流路をオン・
オフするスイッチング素子Ｑ１と、放電電流のバイパス
路を形成するダイオードＤ１と、各電池の端子電圧が設
定値以上、以下により該当スイッチング素子をオン、オ
フにする電圧検出器１とを備える。過充電防止回路は、
電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３にそれぞれ直列に接続され、各電
池の充電電流路を形成するダイオードＤ２と、充電電流
のバイパス路を形成するスイッチング素子Ｑ３と、各電
池の端子電圧が設定値以下、以上により該当スイッチン
グ素子をオフ、オンにする電圧検出器６とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、直列接続された電池
群を過放電あるいは過充電から保護するための過放電防
止回路、過充電防止回路および充放電制御回路に関す
る。
群を過放電あるいは過充電から保護するための過放電防
止回路、過充電防止回路および充放電制御回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】リチウム二次電池などを対象とした直列
電池の過放電防止回路および過充電防止回路としては、
特開平４−３３１４２５号公報に記載のものが代表的で
ある。この従来技術の過放電防止回路では、直列電池か
ら負荷への放電電流路にスイッチング素子を挿入すると
ともに、電池群の直列電圧を電圧検出器に入力する。そ
して負荷への放電中に電池群の直列電圧が設定値を下回
った場合に、前記電圧検出器からの検出信号によって前
記スイッチング素子がオフとなり、電池群から負荷への
放電電流路が遮断される。また、前記従来技術の過放電
防止回路では、充電用電源から直列電池への充電電流路
にスイッチング素子を挿入するとともに、直列接続され
ている個々の電池の端子電圧をそれぞれ個別の電圧検出
器に入力する。そして直列電池の充電中に、いずれか１
つの電池でも端子電圧が設定値を超えると、該当の前記
電圧検出器からの検出信号によって前記スイッチング素
子がオフとなり、電池群への充電路が遮断される。
電池の過放電防止回路および過充電防止回路としては、
特開平４−３３１４２５号公報に記載のものが代表的で
ある。この従来技術の過放電防止回路では、直列電池か
ら負荷への放電電流路にスイッチング素子を挿入すると
ともに、電池群の直列電圧を電圧検出器に入力する。そ
して負荷への放電中に電池群の直列電圧が設定値を下回
った場合に、前記電圧検出器からの検出信号によって前
記スイッチング素子がオフとなり、電池群から負荷への
放電電流路が遮断される。また、前記従来技術の過放電
防止回路では、充電用電源から直列電池への充電電流路
にスイッチング素子を挿入するとともに、直列接続され
ている個々の電池の端子電圧をそれぞれ個別の電圧検出
器に入力する。そして直列電池の充電中に、いずれか１
つの電池でも端子電圧が設定値を超えると、該当の前記
電圧検出器からの検出信号によって前記スイッチング素
子がオフとなり、電池群への充電路が遮断される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の過放電
防止回路では、電池群の直列電圧が設定値以下になった
時点で放電を停止しているが、直列接続された電池群の
容量ばらつきが大きい場合には、放電停止になる前にあ
る電池が過放電状態になるのを避けることができなかっ
た。つまり、他と比べて充電容量の小さな電池が含まれ
ていた場合に、その特定の電池が過放電状態に達して
も、全体の直列電圧が設定電圧を上回っていることがあ
り、そのような場合に過放電が発生するし、さらに悪い
事態として特定の電池が逆充電されてしまうことがあ
る。
防止回路では、電池群の直列電圧が設定値以下になった
時点で放電を停止しているが、直列接続された電池群の
容量ばらつきが大きい場合には、放電停止になる前にあ
る電池が過放電状態になるのを避けることができなかっ
た。つまり、他と比べて充電容量の小さな電池が含まれ
ていた場合に、その特定の電池が過放電状態に達して
も、全体の直列電圧が設定電圧を上回っていることがあ
り、そのような場合に過放電が発生するし、さらに悪い
事態として特定の電池が逆充電されてしまうことがあ
る。
【０００４】この問題を解消するために、前記過充電防
止回路と同様に個々の電池の端子電圧を監視し、いずれ
か１つでも電池電圧が設定値以下になった場合に放電を
停止する構成が考えられる。しかしそうした場合、特定
の電池が過放電直前になったものの、他の電池には充分
な電気容量が残っているのにも拘わらず、負荷への給電
を停止することになる。つまり、一部の不都合な電池の
ために負荷への給電継続時間が著しく短くなってしま
う。
止回路と同様に個々の電池の端子電圧を監視し、いずれ
か１つでも電池電圧が設定値以下になった場合に放電を
停止する構成が考えられる。しかしそうした場合、特定
の電池が過放電直前になったものの、他の電池には充分
な電気容量が残っているのにも拘わらず、負荷への給電
を停止することになる。つまり、一部の不都合な電池の
ために負荷への給電継続時間が著しく短くなってしま
う。
【０００５】また従来の過充電防止回路では、１つでも
電池電圧が設定値以上になると全体の充電を停止するの
で、電池容量にばらつきがあると、もっとも充電余裕の
小さな電池によって充電時間が規定されていまい、容量
に余裕のある電池をフル充電することができない。この
問題を解消するために、前記過放電防止回路と同様に電
他群の直列電圧が設定値に達したときに充電を停止する
構成が考えられる。しかしそうした場合、ある電池が過
充電状態になっているのに充電を続行してしまう事態が
生じやすい。
電池電圧が設定値以上になると全体の充電を停止するの
で、電池容量にばらつきがあると、もっとも充電余裕の
小さな電池によって充電時間が規定されていまい、容量
に余裕のある電池をフル充電することができない。この
問題を解消するために、前記過放電防止回路と同様に電
他群の直列電圧が設定値に達したときに充電を停止する
構成が考えられる。しかしそうした場合、ある電池が過
充電状態になっているのに充電を続行してしまう事態が
生じやすい。
【０００６】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、直列接続された電池間に容
量ばらつきが存在しても、いずれの電池も過放電状態に
なることがなく、かつ、全体の充電エネルギーを無駄な
く負荷に供給することができるようにした過放電防止回
路を提供することにある。また他の目的は、直列接続さ
れた電池間に容量ばらつきが存在しても、いずれの電池
も過充電状態になることがなく、かつ、個々の電池をそ
れぞれフル充電することができるようにした過充電防止
回路を提供することにある。さらに他の目的は、前記の
ように優れた性能の過放電防止回路と過充電防止回路の
両方の機能を備えた充放電制御回路を提供することにあ
る。
されたもので、その目的は、直列接続された電池間に容
量ばらつきが存在しても、いずれの電池も過放電状態に
なることがなく、かつ、全体の充電エネルギーを無駄な
く負荷に供給することができるようにした過放電防止回
路を提供することにある。また他の目的は、直列接続さ
れた電池間に容量ばらつきが存在しても、いずれの電池
も過充電状態になることがなく、かつ、個々の電池をそ
れぞれフル充電することができるようにした過充電防止
回路を提供することにある。さらに他の目的は、前記の
ように優れた性能の過放電防止回路と過充電防止回路の
両方の機能を備えた充放電制御回路を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明の過放電防止
回路は、直列接続される複数個の電池にそれぞれ直列に
接続され、各電池の放電電流路をオン・オフする複数の
スイッチング素子と、前記電池とスイッチング素子の各
直列回路のそれぞれに対して並列接続され、他の前記電
池からの放電電流のバイパス路を形成する複数のダイオ
ードと、前記各電池のそれぞれに付設され、その端子電
圧が設定値以上のときには該当電池と直列の前記スイッ
チング素子をオンにし、前記端子電圧が設定値以下のと
きには前記スイッチング素子をオフにする複数の電圧検
出器とを備えたものである。
回路は、直列接続される複数個の電池にそれぞれ直列に
接続され、各電池の放電電流路をオン・オフする複数の
スイッチング素子と、前記電池とスイッチング素子の各
直列回路のそれぞれに対して並列接続され、他の前記電
池からの放電電流のバイパス路を形成する複数のダイオ
ードと、前記各電池のそれぞれに付設され、その端子電
圧が設定値以上のときには該当電池と直列の前記スイッ
チング素子をオンにし、前記端子電圧が設定値以下のと
きには前記スイッチング素子をオフにする複数の電圧検
出器とを備えたものである。
【０００８】第２の発明の過充電防止回路は、直列接続
される複数個の電池にそれぞれ直列に接続され、各電池
の充電電流路を形成する複数個のダイオードと、前記電
池とダイオードの各直列回路のそれぞれに対して並列接
続され、他の前記電池への充電電流のバイパス路を形成
する複数のスイッチング素子と、前記各電池のそれぞれ
に付設され、その端子電圧が設定値以下のときには該当
電池と並列の前記スイッチング素子をオフにし、前記端
子電圧が設定値以上のときには前記スイッチング素子を
オンにする複数の電圧検出器とを備えたものである。
される複数個の電池にそれぞれ直列に接続され、各電池
の充電電流路を形成する複数個のダイオードと、前記電
池とダイオードの各直列回路のそれぞれに対して並列接
続され、他の前記電池への充電電流のバイパス路を形成
する複数のスイッチング素子と、前記各電池のそれぞれ
に付設され、その端子電圧が設定値以下のときには該当
電池と並列の前記スイッチング素子をオフにし、前記端
子電圧が設定値以上のときには前記スイッチング素子を
オンにする複数の電圧検出器とを備えたものである。
【０００９】第３の発明の過充電防止回路は、直列接続
される複数個の電池にそれぞれ並列に接続され、他の前
記電池への充電電流のバイパス路を形成する複数のトラ
ンジスタと、前記各電池のそれぞれに付設され、その端
子電圧が低いほど該当電池と並列の前記トランジスタの
導通抵抗を大きくし、前記端子電圧が高いほど前記トラ
ンジスタの導通抵抗を小さくする電圧検出器とを備えた
ものである。
される複数個の電池にそれぞれ並列に接続され、他の前
記電池への充電電流のバイパス路を形成する複数のトラ
ンジスタと、前記各電池のそれぞれに付設され、その端
子電圧が低いほど該当電池と並列の前記トランジスタの
導通抵抗を大きくし、前記端子電圧が高いほど前記トラ
ンジスタの導通抵抗を小さくする電圧検出器とを備えた
ものである。
【００１０】第４の発明の充放電制御回路は、同一の直
列接続電池群に対して第１の発明の前記過放電防止回路
と第２の発明の前記過充電防止回路の両方を備え、か
つ、外部からの指令信号に応動して前記過放電防止回路
および前記過充電防止回路の一方を能動化する作動制御
回路を備えたものである。
列接続電池群に対して第１の発明の前記過放電防止回路
と第２の発明の前記過充電防止回路の両方を備え、か
つ、外部からの指令信号に応動して前記過放電防止回路
および前記過充電防止回路の一方を能動化する作動制御
回路を備えたものである。
【００１１】
【作用】第１の発明の過放電防止回路においては、直列
接続された各電池の残存容量が充分であれば、各電池と
直列の前記スイッチング素子がすべてオンしており、こ
れらを通して全電池の直列電流が負荷に供給される。そ
して、ある１つの電池が過放電直前に達した場合、その
電池に付随のスイッチング素子のみがオフとなり、その
特定の電池の放電が停止されるが、その電池に付随の前
記ダイオードによって放電電流のバイパス路が形成され
るので、残存容量の大きな他の電池から負荷への給電が
継続される。
接続された各電池の残存容量が充分であれば、各電池と
直列の前記スイッチング素子がすべてオンしており、こ
れらを通して全電池の直列電流が負荷に供給される。そ
して、ある１つの電池が過放電直前に達した場合、その
電池に付随のスイッチング素子のみがオフとなり、その
特定の電池の放電が停止されるが、その電池に付随の前
記ダイオードによって放電電流のバイパス路が形成され
るので、残存容量の大きな他の電池から負荷への給電が
継続される。
【００１２】第２の発明の過充電防止回路においては、
直列接続された各電池がフル充電されていない状態で
は、前記各スイッチング素子はすべてオフとなっている
ので、すべての電池に直列に充電電流が流れる。そし
て、ある１つの電池がフル充電されると、その電池に付
随のスイッチング素子がオンとなり、その特定の電池へ
は充電電流が供給されなくなるが、オンとなった前記ス
イッチング素子がフル充電されていない他の電池への充
電電流のバイパス路となるので、他の電池の充電は継続
される。
直列接続された各電池がフル充電されていない状態で
は、前記各スイッチング素子はすべてオフとなっている
ので、すべての電池に直列に充電電流が流れる。そし
て、ある１つの電池がフル充電されると、その電池に付
随のスイッチング素子がオンとなり、その特定の電池へ
は充電電流が供給されなくなるが、オンとなった前記ス
イッチング素子がフル充電されていない他の電池への充
電電流のバイパス路となるので、他の電池の充電は継続
される。
【００１３】第３の発明の過充電防止回路においては、
直列接続された各電池がフル充電されていない状態で
は、前記各トランジスタの導通抵抗は非常に大きな状態
になっているので、すべての電池に直列に大きな充電電
流が流れる。そして、ある１つの電池がフル充電に近づ
くと、その電池に付随の前記トランジスタが徐々に低抵
抗になり、その特定の電池へは充電電流が徐々に減り、
その減少分が他の電池へバイパスするので、他の電池へ
は大きな電流が継続して供給されて充電が続行される。
直列接続された各電池がフル充電されていない状態で
は、前記各トランジスタの導通抵抗は非常に大きな状態
になっているので、すべての電池に直列に大きな充電電
流が流れる。そして、ある１つの電池がフル充電に近づ
くと、その電池に付随の前記トランジスタが徐々に低抵
抗になり、その特定の電池へは充電電流が徐々に減り、
その減少分が他の電池へバイパスするので、他の電池へ
は大きな電流が継続して供給されて充電が続行される。
【００１４】第４の発明の充放電制御回路においては、
直列電池から負荷に給電するときには第１の発明の過放
電防止回路が機能し、その直列電池を充電するときには
第２の発明の過充電防止回路として機能する。
直列電池から負荷に給電するときには第１の発明の過放
電防止回路が機能し、その直列電池を充電するときには
第２の発明の過充電防止回路として機能する。
【００１５】
【実施例】［図１の過放電防止回路］３個の電池Ｂ１、
Ｂ２、Ｂ３にそれぞれトランジスタＱ１が直列に挿入さ
れ、これらトランジスタＱ１を介して電池Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３が直列に接続されている。また、各電池Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３と各トランジスタＱ１の個々の直列回路にそれ
ぞれ並列にバイパス路用のダイオードＤ１が接続されて
いる。さらに、各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のそれぞれの端
子間に電圧検出器１が接続され、この電圧検出器１の出
力によって該当電池Ｂｉと直列の前記トランジスタＱ１
がオン・オフ制御される。
Ｂ２、Ｂ３にそれぞれトランジスタＱ１が直列に挿入さ
れ、これらトランジスタＱ１を介して電池Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３が直列に接続されている。また、各電池Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３と各トランジスタＱ１の個々の直列回路にそれ
ぞれ並列にバイパス路用のダイオードＤ１が接続されて
いる。さらに、各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のそれぞれの端
子間に電圧検出器１が接続され、この電圧検出器１の出
力によって該当電池Ｂｉと直列の前記トランジスタＱ１
がオン・オフ制御される。
【００１６】電圧検出器１の構成例を図２に示してい
る。この電圧検出器１は電池Ｂｉの端子電圧（Ｖｄ−Ｖ
ｓ）を動作電源とするとともに入力電圧とする。つま
り、電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）により駆動される比較器３にお
いて、電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）を抵抗Ｒ１とＲ２で分圧した
値と、適宜値に設定されている設定電圧Ｖｆとが比較さ
れ、電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）が設定電圧Ｖｆ以上であるとオ
ープンコレクタ・出力トランジスタ４がオンになる。
る。この電圧検出器１は電池Ｂｉの端子電圧（Ｖｄ−Ｖ
ｓ）を動作電源とするとともに入力電圧とする。つま
り、電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）により駆動される比較器３にお
いて、電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）を抵抗Ｒ１とＲ２で分圧した
値と、適宜値に設定されている設定電圧Ｖｆとが比較さ
れ、電圧（Ｖｄ−Ｖｓ）が設定電圧Ｖｆ以上であるとオ
ープンコレクタ・出力トランジスタ４がオンになる。
【００１７】従って各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の残存容量
が充分大きい場合は、それぞれの端子電圧が検出器１の
設定電圧より高く、３個のトランジスタＱ１はすべてオ
ンとなっている。この場合は３個の電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ
３が３個のトランジスタＱ１を介してすべて直列に負荷
２に接続されており、３個の電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の直
列電流が負荷２に供給される。
が充分大きい場合は、それぞれの端子電圧が検出器１の
設定電圧より高く、３個のトランジスタＱ１はすべてオ
ンとなっている。この場合は３個の電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ
３が３個のトランジスタＱ１を介してすべて直列に負荷
２に接続されており、３個の電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の直
列電流が負荷２に供給される。
【００１８】放電に伴って１個の電池Ｂ１の残存容量が
とぼしくなり、その電池Ｂ１の端子電圧が検出器１の設
定電圧以下になったとする。すると、電池Ｂ１に付随の
比較器１の出力が反転して電池Ｂ１に付随のトランジス
タＱ１がオフとなる。そのため電池Ｂ１の放電は停止す
る。ただし、電池Ｂ１に付随のダイオードＤ１によるバ
イパス路が有効となり、他の２つの電池Ｂ２とＢ３から
の出力電流は電池Ｂ１に付随のダイオードＤ１を通って
負荷２に流れる。
とぼしくなり、その電池Ｂ１の端子電圧が検出器１の設
定電圧以下になったとする。すると、電池Ｂ１に付随の
比較器１の出力が反転して電池Ｂ１に付随のトランジス
タＱ１がオフとなる。そのため電池Ｂ１の放電は停止す
る。ただし、電池Ｂ１に付随のダイオードＤ１によるバ
イパス路が有効となり、他の２つの電池Ｂ２とＢ３から
の出力電流は電池Ｂ１に付随のダイオードＤ１を通って
負荷２に流れる。
【００１９】このように直列接続された電池Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３の個々について、電圧監視と放電停止の制御が
行われ、各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に付随しているトラン
ジスタＱ１がすべてオフになるまでは負荷２への給電が
継続されるし、電圧低下した電池から順番に放電停止と
なる。
２、Ｂ３の個々について、電圧監視と放電停止の制御が
行われ、各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に付随しているトラン
ジスタＱ１がすべてオフになるまでは負荷２への給電が
継続されるし、電圧低下した電池から順番に放電停止と
なる。
【００２０】なお、電圧検出器１における前記比較器３
（図２）の入出力特性には適宜なヒステリシスが設定さ
れており、これによりトランジスタＱ１のオン・オフが
不必要に繰り返されること（チャタリング）を防止して
いる。
（図２）の入出力特性には適宜なヒステリシスが設定さ
れており、これによりトランジスタＱ１のオン・オフが
不必要に繰り返されること（チャタリング）を防止して
いる。
【００２１】［図３の過充電防止回路］３個の電池Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３にそれぞれダイオードＤ２が直列に挿入
され、これらダイオードＤ２を介して電池Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３が直列に接続されている。また、各電池Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３と各ダイオードＤ２の個々の直列回路にそれぞ
れ並列にバイパス路用のトランジスタＱ２が接続されて
いる。さらに、各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のそれぞれの端
子間に電圧検出器５が接続され、この電圧検出器５の出
力によって該当電池Ｂｉと並列の前記トランジスタＱ２
がオン・オフ制御される。この電圧検出器５の構成は先
に説明した図２と同様であるが、前記設定電圧Ｖｆは図
１の過放電防止回路の場合と異なる。
１、Ｂ２、Ｂ３にそれぞれダイオードＤ２が直列に挿入
され、これらダイオードＤ２を介して電池Ｂ１、Ｂ２、
Ｂ３が直列に接続されている。また、各電池Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３と各ダイオードＤ２の個々の直列回路にそれぞ
れ並列にバイパス路用のトランジスタＱ２が接続されて
いる。さらに、各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のそれぞれの端
子間に電圧検出器５が接続され、この電圧検出器５の出
力によって該当電池Ｂｉと並列の前記トランジスタＱ２
がオン・オフ制御される。この電圧検出器５の構成は先
に説明した図２と同様であるが、前記設定電圧Ｖｆは図
１の過放電防止回路の場合と異なる。
【００２２】３個のダイオードＤ２が介在した３個の電
池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の直列回路に充電用の定電流電源７
を接続すると、ダイオードＤ２を通じて各電池Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３に充電電流が流れる。充電初期においては、各
電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の端子電圧は電圧比較器５の設定
電圧以下であり、バイパス用の３個のトランジスタＱ２
はすべてオフになっている。
池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の直列回路に充電用の定電流電源７
を接続すると、ダイオードＤ２を通じて各電池Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３に充電電流が流れる。充電初期においては、各
電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の端子電圧は電圧比較器５の設定
電圧以下であり、バイパス用の３個のトランジスタＱ２
はすべてオフになっている。
【００２３】充電が進み、まず最初に電池Ｂ１がほぼフ
ル充電されたとする。この場合、電池Ｂ１の端子電圧が
電圧検出器５の設定電圧以上になり、電池Ｂ１に付随の
電圧検出器５の出力が反転して電池Ｂ１に付随のトラン
ジスタＱ２がオンとなる。従って、電池Ｂ１には充電電
流が流れなくなるが、電池Ｂ２に付随のトランジスタＱ
２を通って他の２つの電池Ｂ２とＢ３には継続して充電
電流が供給される。なお電源７は定電流電源なので、ト
ランジスタＱ２のオン・オフにかかわらず一定の充電電
流が供給される。
ル充電されたとする。この場合、電池Ｂ１の端子電圧が
電圧検出器５の設定電圧以上になり、電池Ｂ１に付随の
電圧検出器５の出力が反転して電池Ｂ１に付随のトラン
ジスタＱ２がオンとなる。従って、電池Ｂ１には充電電
流が流れなくなるが、電池Ｂ２に付随のトランジスタＱ
２を通って他の２つの電池Ｂ２とＢ３には継続して充電
電流が供給される。なお電源７は定電流電源なので、ト
ランジスタＱ２のオン・オフにかかわらず一定の充電電
流が供給される。
【００２４】このように直列接続された電池Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３の個々について、電圧監視と充電停止の制御が
行われ、各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に付随しているトラン
ジスタＱ２がすべてオンになるまでは充電動作が継続さ
れるし、フル充電状態になった電池から順番に充電停止
となる。なお図示していないが、各トランジスタＱ２に
それぞれ直列にＬＥＤ（発光ダイオード）を接続してお
けば、個々の電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の充電中・充電終了
を表示することができる。
２、Ｂ３の個々について、電圧監視と充電停止の制御が
行われ、各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に付随しているトラン
ジスタＱ２がすべてオンになるまでは充電動作が継続さ
れるし、フル充電状態になった電池から順番に充電停止
となる。なお図示していないが、各トランジスタＱ２に
それぞれ直列にＬＥＤ（発光ダイオード）を接続してお
けば、個々の電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の充電中・充電終了
を表示することができる。
【００２５】また、前記電圧検出器５における比較器３
（図２参照）の入出力特性に適宜なヒステリシスを設定
しており、これによりフル充電の近くで該当トランジス
タＱ２のオン・オフを適宜に繰り返しながらフル充電に
導くようにしている。
（図２参照）の入出力特性に適宜なヒステリシスを設定
しており、これによりフル充電の近くで該当トランジス
タＱ２のオン・オフを適宜に繰り返しながらフル充電に
導くようにしている。
【００２６】［図４の過充電防止回路］これは図３の実
施例の変形例であり、図３におけるバイパス用トランジ
スタＱ２をサイリスタＱ３に置き換え、それに合せて電
圧検出器５を電圧検出器６に変更している。この電圧検
出器６は電池ＢｉとダイオードＤ２の直列回路に並列接
続されておりが、内部の比較器の設定電圧はダイオード
Ｄ２の順方向降下電圧を見込んで設定されているので、
電池Ｂｉに対する電圧監視機能は図３の実施例と同じで
ある。もちろん、電圧検出器６の出力回路はサイリスタ
Ｑ３のゲートを駆動するための回路になっている。この
実施例の動作は図３の実施例と同じである。
施例の変形例であり、図３におけるバイパス用トランジ
スタＱ２をサイリスタＱ３に置き換え、それに合せて電
圧検出器５を電圧検出器６に変更している。この電圧検
出器６は電池ＢｉとダイオードＤ２の直列回路に並列接
続されておりが、内部の比較器の設定電圧はダイオード
Ｄ２の順方向降下電圧を見込んで設定されているので、
電池Ｂｉに対する電圧監視機能は図３の実施例と同じで
ある。もちろん、電圧検出器６の出力回路はサイリスタ
Ｑ３のゲートを駆動するための回路になっている。この
実施例の動作は図３の実施例と同じである。
【００２７】［図５の過充電防止回路］これはアナログ
動作の過充電防止回路である。各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３
にそれぞれバイパス用トランジスタＱ４および電圧検出
器８が並列接続されている。電圧検出器８は、電池Ｂｉ
の端子電圧が低いほど電池Ｂｉと並列のトランジスタＱ
４の導通抵抗を大きくし、前記端子電圧が高いほどトラ
ンジスタＱ４の導通抵抗を小さくする。従って、電池Ｂ
ｉの充電初期では定電流電源７からの充電電流のほとん
どが電池Ｂｉを通って流れるが、電池Ｂｉがフル充電に
近づくにつれてトランジスタＱ４を通って流れるバイパ
ス電流が多くなり、その分だけ電池Ｂｉの充電電流が減
少する。この充電制御が個々の電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に
ついてそれぞれ行われる。
動作の過充電防止回路である。各電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３
にそれぞれバイパス用トランジスタＱ４および電圧検出
器８が並列接続されている。電圧検出器８は、電池Ｂｉ
の端子電圧が低いほど電池Ｂｉと並列のトランジスタＱ
４の導通抵抗を大きくし、前記端子電圧が高いほどトラ
ンジスタＱ４の導通抵抗を小さくする。従って、電池Ｂ
ｉの充電初期では定電流電源７からの充電電流のほとん
どが電池Ｂｉを通って流れるが、電池Ｂｉがフル充電に
近づくにつれてトランジスタＱ４を通って流れるバイパ
ス電流が多くなり、その分だけ電池Ｂｉの充電電流が減
少する。この充電制御が個々の電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に
ついてそれぞれ行われる。
【００２８】［図６の充放電制御回路］これは同一の直
列電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に対して図１の過放電防止回路
と図４の過充電防止回路の両方を備え、かつ、外部から
の指令信号に応動して過放電防止回路と過充電防止回路
の一方を能動化する作動制御回路を備えたものである。
作動制御回路の要点は、電圧検出器１の電源端子Ｖｄに
直列に挿入したスイッチング・トランジスタＱａと、電
圧検出器６の電源端子Ｖｄに直列に挿入したスイッチン
グ・トランジスタＱｂである。スイッチ１０を「放電」
側に切り換えるとともに、後述のようになドライブ回路
により３個のトランジスタＱａをオン、３個のトランジ
スタＱｂをオフにすると、前述の過放電防止回路が能動
化し、３個の直列電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が負荷２に接続
される。スイッチ１０を「充電」側に切り換えるととも
に、ドライブ回路により３個のトランジスタＱａをオ
フ、３個のトランジスタＱｂをオンにすると、３個の直
列電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が充電用定電流電源７に接続さ
れて、前述の過充電防止回路が能動化される。
列電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に対して図１の過放電防止回路
と図４の過充電防止回路の両方を備え、かつ、外部から
の指令信号に応動して過放電防止回路と過充電防止回路
の一方を能動化する作動制御回路を備えたものである。
作動制御回路の要点は、電圧検出器１の電源端子Ｖｄに
直列に挿入したスイッチング・トランジスタＱａと、電
圧検出器６の電源端子Ｖｄに直列に挿入したスイッチン
グ・トランジスタＱｂである。スイッチ１０を「放電」
側に切り換えるとともに、後述のようになドライブ回路
により３個のトランジスタＱａをオン、３個のトランジ
スタＱｂをオフにすると、前述の過放電防止回路が能動
化し、３個の直列電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が負荷２に接続
される。スイッチ１０を「充電」側に切り換えるととも
に、ドライブ回路により３個のトランジスタＱａをオ
フ、３個のトランジスタＱｂをオンにすると、３個の直
列電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が充電用定電流電源７に接続さ
れて、前述の過充電防止回路が能動化される。
【００２９】前記トランジスタＱａとＱｂをオン・オフ
駆動するドライブ回路の一実施例を図７に示している。
このドライブ回路は前記直列電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のう
ちの電池Ｂ３の端子電圧を電源とし、図６のスイッチ１
０と連動するスイッチ１０ａおよび１０ｂを備え、「放
電」時には各トランジスタＱａのドライブ信号ａ１、ａ
２、ａ３を発生し（各トランジスタＱｂのドライブ信号
ｂ１、ｂ２、ｂ３はオフ）、「充電」時には各トランジ
スタＱｂのドライブ信号ｂ１、ｂ２、ｂ３を発生する
（各トランジスタＱａのドライブ信号ａ１、ａ２、ａ３
はオフ）。もちろん、「停止」の状態ではいずれのドラ
イブ信号もオフである。トランジスタＱａがオフである
と、過放電防止回路用の電圧検出器１が不動化するとと
もに、その電力消費がゼロになる。トランジスタＱｂが
オフであると、過充電防止回路用の電圧検出器６が不動
化するとともに、その電力消費がゼロになる。このよう
に不用時には過放電防止回路および過充電防止回路が無
駄な電力を消費することがなく、これらの回路が電池Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３の負荷となることがない。
駆動するドライブ回路の一実施例を図７に示している。
このドライブ回路は前記直列電池Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３のう
ちの電池Ｂ３の端子電圧を電源とし、図６のスイッチ１
０と連動するスイッチ１０ａおよび１０ｂを備え、「放
電」時には各トランジスタＱａのドライブ信号ａ１、ａ
２、ａ３を発生し（各トランジスタＱｂのドライブ信号
ｂ１、ｂ２、ｂ３はオフ）、「充電」時には各トランジ
スタＱｂのドライブ信号ｂ１、ｂ２、ｂ３を発生する
（各トランジスタＱａのドライブ信号ａ１、ａ２、ａ３
はオフ）。もちろん、「停止」の状態ではいずれのドラ
イブ信号もオフである。トランジスタＱａがオフである
と、過放電防止回路用の電圧検出器１が不動化するとと
もに、その電力消費がゼロになる。トランジスタＱｂが
オフであると、過充電防止回路用の電圧検出器６が不動
化するとともに、その電力消費がゼロになる。このよう
に不用時には過放電防止回路および過充電防止回路が無
駄な電力を消費することがなく、これらの回路が電池Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３の負荷となることがない。
【００３０】なお図７のようなドライブ回路では、３個
のトランジスタＱａの各ドライブ信号ａ１、ａ２、ａ３
（トランジスタＱｂのドライブ信号ｂ１、ｂ２、ｂ３）
に適切な電位差を持たせる必要がある。これに対してフ
ォトカプラを用いれば、各ドライブ信号の電位を考慮す
る必要がない。つまり、トランジスタＱａ（Ｑｂ）をフ
ォトカプラのフォトトランジスタとし、そのフォトトラ
ンジスタをＬＥＤからの光信号でオン・オフ駆動するよ
うに構成すればよい。
のトランジスタＱａの各ドライブ信号ａ１、ａ２、ａ３
（トランジスタＱｂのドライブ信号ｂ１、ｂ２、ｂ３）
に適切な電位差を持たせる必要がある。これに対してフ
ォトカプラを用いれば、各ドライブ信号の電位を考慮す
る必要がない。つまり、トランジスタＱａ（Ｑｂ）をフ
ォトカプラのフォトトランジスタとし、そのフォトトラ
ンジスタをＬＥＤからの光信号でオン・オフ駆動するよ
うに構成すればよい。
【００３１】ところで、以上説明した過放電防止回路、
過充電防止回路および充放電防止回路は、その構成要素
の一部または全部を直列電池のパックに一体的に内蔵し
てもよいし、負荷機器や充電用電源側に一部または全部
を分散して設けてもよい。
過充電防止回路および充放電防止回路は、その構成要素
の一部または全部を直列電池のパックに一体的に内蔵し
てもよいし、負荷機器や充電用電源側に一部または全部
を分散して設けてもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
の過放電防止回路においては、直列接続された各電池の
残存容量が充分であれば、各電池と直列の前記スイッチ
ング素子がすべてオンしており、これらを通して全電池
の直列電流が負荷に供給される。そして、ある１つの電
池が過放電直前に達した場合、その電池に付随のスイッ
チング素子のみがオフとなり、その特定の電池の放電が
停止されるが、その電池に付随の前記ダイオードによっ
て放電電流のバイパス路が形成されるので、残存容量の
大きな他の電池から負荷への給電が継続される。
の過放電防止回路においては、直列接続された各電池の
残存容量が充分であれば、各電池と直列の前記スイッチ
ング素子がすべてオンしており、これらを通して全電池
の直列電流が負荷に供給される。そして、ある１つの電
池が過放電直前に達した場合、その電池に付随のスイッ
チング素子のみがオフとなり、その特定の電池の放電が
停止されるが、その電池に付随の前記ダイオードによっ
て放電電流のバイパス路が形成されるので、残存容量の
大きな他の電池から負荷への給電が継続される。
【００３３】第２の発明の過充電防止回路においては、
直列接続された各電池がフル充電されていない状態で
は、前記各スイッチング素子はすべてオフとなっている
ので、すべての電池に直列に充電電流が流れる。そし
て、ある１つの電池がフル充電されると、その電池に付
随のスイッチング素子がオンとなり、その特定の電池へ
は充電電流が供給されなくなるが、オンとなった前記ス
イッチング素子がフル充電されていない他の電池への充
電電流のバイパス路となるので、他の電池の充電は継続
される。
直列接続された各電池がフル充電されていない状態で
は、前記各スイッチング素子はすべてオフとなっている
ので、すべての電池に直列に充電電流が流れる。そし
て、ある１つの電池がフル充電されると、その電池に付
随のスイッチング素子がオンとなり、その特定の電池へ
は充電電流が供給されなくなるが、オンとなった前記ス
イッチング素子がフル充電されていない他の電池への充
電電流のバイパス路となるので、他の電池の充電は継続
される。
【００３４】第３の発明の過充電防止回路においては、
直列接続された各電池がフル充電されていない状態で
は、前記各トランジスタの導通抵抗は非常に大きな状態
になっているので、すべての電池に直列に大きな充電電
流が流れる。そして、ある１つの電池がフル充電に近づ
くと、その電池に付随の前記トランジスタが徐々に低抵
抗になり、その特定の電池へは充電電流が徐々に減り、
その減少分が他の電池へバイパスするので、他の電池へ
は大きな電流が継続して供給されて充電が続行される。
直列接続された各電池がフル充電されていない状態で
は、前記各トランジスタの導通抵抗は非常に大きな状態
になっているので、すべての電池に直列に大きな充電電
流が流れる。そして、ある１つの電池がフル充電に近づ
くと、その電池に付随の前記トランジスタが徐々に低抵
抗になり、その特定の電池へは充電電流が徐々に減り、
その減少分が他の電池へバイパスするので、他の電池へ
は大きな電流が継続して供給されて充電が続行される。
【００３５】第４の発明の充放電制御回路においては、
直列電池から負荷に給電するときには第１の発明の過放
電防止回路が機能し、その直列電池を充電するときには
第２の発明の過充電防止回路として機能する。
直列電池から負荷に給電するときには第１の発明の過放
電防止回路が機能し、その直列電池を充電するときには
第２の発明の過充電防止回路として機能する。
【００３６】つまり、直列接続された電池間に容量ばら
つきが存在しても、いずれの電池も過放電状態になるこ
とがなく、かつ、全体の充電エネルギーを無駄なく負荷
に供給することができる。また、直列接続された電池間
に容量ばらつきが存在しても、いずれの電池も過充電状
態になることがなく、かつ、個々の電池をそれぞれフル
充電することができる。
つきが存在しても、いずれの電池も過放電状態になるこ
とがなく、かつ、全体の充電エネルギーを無駄なく負荷
に供給することができる。また、直列接続された電池間
に容量ばらつきが存在しても、いずれの電池も過充電状
態になることがなく、かつ、個々の電池をそれぞれフル
充電することができる。
【図１】過放電防止回路の一実施例の構成図である。
【図２】電圧検出回路の一実施例の構成図である。
【図３】過充電防止回路の一実施例の構成図である。
【図４】過充電防止回路の他の実施例の構成図である。
【図５】過充電防止回路の他の実施例の構成図である。
【図６】充放電制御回路の一実施例の構成図である。
【図７】同上充放電制御回路に付随するドライブ回路の
一実施例の構成図である。
一実施例の構成図である。
１，５，６，８ 電圧検出器 ２ 負荷 ７ 充電用定電流電源 Ｂ１，ＢＢ２，Ｂ３ 電池 Ｄ１ 放電バイパス路用ダイオード Ｑ１ 放電路用スイッチング素子 Ｄ２ 充電路用ダイオード Ｑ２，Ｑ３ 充電バイパス路用スイッチング素子 Ｑ４ 充電バイパス路用トランジスタ
Claims (9)
- 【請求項１】 直列接続される複数個の電池にそれぞれ
直列に接続され、各電池の放電電流路をオン・オフする
複数のスイッチング素子と、 前記電池とスイッチング素子の各直列回路のそれぞれに
対して並列接続され、他の前記電池からの放電電流のバ
イパス路を形成する複数のダイオードと、 前記各電池のそれぞれに付設され、その端子電圧が設定
値以上のときには該当電池と直列の前記スイッチング素
子をオンにし、前記端子電圧が設定値以下のときには前
記スイッチング素子をオフにする複数の電圧検出器と、 を備えたことを特徴とする直列電池の過放電防止回路。 - 【請求項２】 請求項１に記載の過放電防止回路におい
て、前記電圧検出器の入力電圧弁別特性には適宜なヒス
テリシスが設定されていることを特徴とする直列電池の
過放電防止回路。 - 【請求項３】 直列接続される複数個の電池にそれぞれ
直列に接続され、各電池の充電電流路を形成する複数個
のダイオードと、 前記電池とダイオードの各直列回路のそれぞれに対して
並列接続され、他の前記電池への充電電流のバイパス路
を形成する複数のスイッチング素子と、 前記各電池のそれぞれに付設され、その端子電圧が設定
値以下のときには該当電池と並列の前記スイッチング素
子をオフにし、前記端子電圧が設定値以上のときには前
記スイッチング素子をオンにする複数の電圧検出器と、 を備えたことを特徴とする直列電池の過充電防止回路。 - 【請求項４】 請求項３に記載の過充電防止回路におい
て、前記直列接続電池群に対して外部から印加される充
電電源が前記電圧検出器の動作電源となるようにした直
列電池の過充電防止回路。 - 【請求項５】 請求項３に記載の過充電防止回路におい
て、前記電圧検出器の入力電圧弁別特性には適宜なヒス
テリシスが設定されていることを特徴とする直列電池の
過充電防止回路。 - 【請求項６】 直列接続される複数個の電池にそれぞれ
並列に接続され、他の前記電池への充電電流のバイパス
路を形成する複数のトランジスタと、 前記各電池のそれぞれに付設され、その端子電圧が低い
ほど該当電池と並列の前記トランジスタの導通抵抗を大
きくし、前記端子電圧が高いほど前記トランジスタの導
通抵抗を小さくする電圧検出器と、 を備えたことを特徴とする直列電池の過充電防止回路。 - 【請求項７】 同一の直列接続電池群に対して請求項１
に記載の過放電防止回路と請求項３の過充電防止回路の
両方を備え、かつ、外部からの指令信号に応動して前記
過放電防止回路および前記過充電防止回路の一方を能動
化する作動制御回路を備えたことを特徴とする直列電池
の充放電制御回路。 - 【請求項８】 請求項７に記載の充放電制御回路におい
て、前記作動制御回路が、前記過放電防止回路における
前記電圧検出器および前記過充電防止回路における前記
電圧検出器に対して不用時にはそれぞれの動作電源を遮
断するスイッチング回路を備えていることを特徴とする
直列電池の充放電制御回路。 - 【請求項９】 請求項７に記載の充放電制御回路におい
て、外部からの前記指令信号がフォトカプラを介して前
記作動制御回路に伝達されるように構成されていること
を特徴とする直列電池の充放電制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5303921A JP3002623B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 直列電池の過放電防止回路、過充電防止回路および充放電制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5303921A JP3002623B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 直列電池の過放電防止回路、過充電防止回路および充放電制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07163060A true JPH07163060A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3002623B2 JP3002623B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=17926885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5303921A Expired - Fee Related JP3002623B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | 直列電池の過放電防止回路、過充電防止回路および充放電制御回路 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3002623B2 (ja) |
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1993
- 1993-12-03 JP JP5303921A patent/JP3002623B2/ja not_active Expired - Fee Related
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