JPH0787683A - バッテリ過放電防止回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バッテリの内部インピーダンスに起因した放
電停止後のバッテリ電圧の上昇による過放電防止回路の
誤動作を防止する。 【構成】 充電器２が正常動作中は充電状態検出信号ｃ
₁ によりスイッチ５をＯＮとし、抵抗８を介して電圧源
４をバッテリ電圧検出点ｂに接続する。充電器２が停止
した場合には充電状態検出信号ｃ₁ によりスイッチ５が
ＯＦＦとなり電圧源４はバッテリ電圧検出点ｂより分離
される 。放電制御回路９はｂ点の電圧Ｖ_bを内部基準電
圧とヒステリシス特性を有して比較し、ｂ点の電圧Ｖ_b
が高スレッショルド電圧よりも高いとスイッチ１０をＯ
Ｎ，スレッショルド電圧よりも低いとＯＦＦさせてバッ
テリ３の放電を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバッテリの過放電防止回
路に係り、特にバッテリの内部インピーダンスに起因す
る誤動作を防止したバッテリの過放電防止回路に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のバッテリ過放電防止回路
は、過放電防止動作によって放電が停止した後にバッテ
リ電圧が上昇し、再び放電が開始されるといった誤動作
を防ぐために、過放電防止電圧に対して一定の電圧以上
バッテリ電圧が上昇しないと放電を開始しないといった
ヒステリシス特性を有していた。例えば、特開平１−１
４２９１１号公報には、バッテリ電圧の監視回路におけ
る基準電圧レベルを変更することによってこのような特
性を実現する技術について記載されている。

【０００３】図５は従来の回路におけるバッテリ電圧と
放電可否状態の相関を示す説明図である。この図５に示
すように、充電による放電可能状態への復帰電圧と放電
停止中の誤動作防止電圧が一致しているため、高スレッ
ショルド電圧（復帰，誤動作防止電圧）Ｖ_TH(H) は高く
も低くも設定できなくなっている。Ｖ_TH(L) は低スレッ
ショルド電圧（過放電防止電圧）である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のバッ
テリ過放電防止回路では、放電停止後のバッテリ内部イ
ンピーダンスに起因したバッテリ電圧上昇なのか，充電
が開始されたことによるバッテリ電圧上昇なのか区別す
ることができない。特に、大電流でバッテリを放電させ
た場合には、放電停止後の電圧上昇が大きいため、放電
を開始する復帰電圧を高くした方が誤動作しにくくヒス
テリシス幅の大きい設計が望まれる。一方、バッテリを
一次電源が断となった場合のバックアップ電源として用
いている場合には、一次電源が復帰し、充電が開始され
たことによってバッテリ電圧が上昇すれば、１００％と
はならなくても、ある程度のバックアップ時間が確保さ
れれば、放電可能な状態となっていることが、システム
の信頼性上要求され、ヒステリシス幅の小さい設計が望
まれる。

【０００５】したがって、従来のバッテリ過放電防止回
路では、上記の２つの要因をトレードオフとした最適値
を放電開始復帰電圧としなければならず、各々別個の最
適値に設定することができないという問題があった。本
発明はかかる問題を解決するためになされたもので、バ
ッテリの内部インピーダンスに起因した放電停止後のバ
ッテリ電圧の上昇による過放電防止回路の誤動作を防止
するバッテリ過放電防止回路を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のバッテリ過放電
防止回路は、充電状態検出信号を出力する充電器と、こ
の充電器からの充電状態検出信号によって開閉するスイ
ッチと、このスイッチと抵抗を介してバッテリ電圧検出
点に接続される電圧源と、上記バッテリ電圧検出点の電
圧を内部基準電圧とヒステリシス特性を有して比較する
放電制御回路によって構成されるバッテリ過放電防止回
路において、上記放電制御回路はバッテリからの給電ル
ートに挿入されたスイッチの開閉制御によってバッテリ
の放電を制御するようにしたものである。また、本発明
の別の発明によるバッテリ過放電防止回路は、上記のも
のにおいてバッテリからの給電ルートに挿入されたスイ
ッチの開閉制御によってバッテリの放電を制御するに代
えて、出力に接続された負荷回路の動作を放電制御回路
によって制御するようにしたものである。

【０００７】

【作用】本発明においては、充電器の動作状態によって
放電制御回路の基準電圧を変化させ、放電制御回路自身
にヒステリシス特性を有するようにする。

【０００８】

【実施例】つぎに本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明によるバッテリ過放電防止回路の一実
施例を示す回路ブロック図である。この図１において、
１ａ，１ｂは入力電圧が印加される直流入力端子で、こ
の直流入力端子１ａ，１ｂに印加された入力電圧は出力
端子１２ａ，１２ｂと充電器２に導入される。この充電
器２はバッテリ３を充電するとともに、充電状態検出信
号ｃ₁ をスイッチ５へ出力する。ここで、スイッチ５は
充電器２からの充電状態検出信号ｃ₁ によって開閉する
スイッチで、このスイッチ５は充電動作が正常であれば
電圧源４を抵抗８を介してバッテリ電圧検出点ｂへ接
続、充電動作が異常であれば分離するよう開閉動作を行
う。

【０００９】ここで、電圧源４はスイッチ５と抵抗８を
介してバッテリ電圧検出点ｂに接続されている。Ｖ_e は
この電圧源４の電圧である。ａ，ｂ，ｃ，ｄはそれぞれ
ノードを示す。６，７はこのノードａとノードｃとの間
に直列接続された抵抗である。９はバッテリ電圧検出点
ｂの電圧を内部基準電圧とヒステリシス特性を有して比
較する放電制御回路で、この放電制御回路９はバッテリ
電圧検出点ｂの電圧Ｖ_b と内部基準電圧をヒステリシス
特性を有して比較し、バッテリ電圧検出点ｂの電圧Ｖ_b
が低スレッショルド電圧よりも低い場合にはスイッチ１
０が閉、高スレッショルド電圧よりも高い場合にはスイ
ッチ１０が開となるような放電制御信号ｃ₂ を出力し、
スイッチ１０を開閉することによってバッテリの放電を
制御する。抵抗６，７はバッテリ電圧Ｖ_BATTを分圧し分
圧電圧Ｖ_b を得るための抵抗、１１はスイッチ１０と直
流出力端子１２ａとの間に挿入された逆流防止ダイオー
ドである。

【００１０】図２はオープンコレクタ出力の放電制御回
路９の構成例を示す回路図である。この図２において図
１と同一符号のものは相当部分を示し、２０は基準電圧
源、２１は正帰還抵抗Ｒ_f を有するコンパレータ、２２
はこのコンパレータ２１の出力側に接続された抵抗、２
３はこの抵抗２２にベースが接続されたＮＰＮトランジ
スタである。このように、正帰還抵抗Ｒ_f を有したコン
パレータ２１を用いることによって容易にヒステリシス
特性を得ることができる。

【００１１】図３は図１の動作説明に供す説明図で、図
１に示した実施例のバッテリ電圧Ｖ_BATTとスイッチ１０
の状態，放電可否の相関を示すものである。この図３に
おいて、実線の矢印は充電器停止時のルート（スイッチ
５がＯＦＦ），破線の矢印は充電器動作時のルート（ス
イッチ５がＯＮ）を示し、ＯＮは放電可能，ＯＦＦは放
電不能を示す。図４は図１の動作説明に供する説明図
で、放電中，放電停止中のバッテリ電圧を示すものであ
る。

【００１２】つぎに図１に示す実施例の動作を図２ない
し図４を参照して説明する。まず、直流入力端子１ａ，
１ｂへの入力電圧Ｖ_i が正常な場合には、バッテリ電圧
Ｖ_BATT＜Ｖ_i に設定されているため逆流防止ダイオード
１１には逆電圧が印加され、ＯＦＦとなるため直流出力
端子１２ａ，１２ｂには入力電圧Ｖ_i が出力電圧Ｖ_o と
してそのまま出力される。いま、バッテリ３が満充電と
なっている状態で入力電圧Ｖ_i が断となったとすると、
充電器２からスイッチ５に出力される充電状態検出信号
ｃ₁ が充電異常信号となりスイッチ５がＯＦＦとなる。
これにより放電制御回路９は抵抗６および抵抗７による
バッテリ電圧Ｖ_BATTの分圧電圧Ｖ_bを内部基準電圧Ｖ_ref
とヒステリシス特性を有して比較する。

【００１３】このときの動作を図３を用いて説明する。
スイッチ５がＯＦＦの場合のバッテリ電圧Ｖ_BATTとスイ
ッチ１０の状態および放電の可否状態を図３の実線で示
す。放電によりバッテリ電圧Ｖ_BATTが低下し、第１の低
スレッショルド電圧（過放電防止電圧）Ｖ_TH(L) 以下と
なると、スイッチ１０がＯＮからＯＦＦとなりバッテリ
３が放電不能となる。そして、放電停止後のバッテリ電
圧Ｖ_BATTは図４に示すように、第１の低スレッショルド
電圧（過放電防止電圧）Ｖ_TH(L) よりも上昇するが、第
１の高スレッショルド電圧（誤動作防止電圧）Ｖ_TH(H)
は放電停止中電圧よりも十分高く設定することにより、
第１の低スレッショルド電圧（過放電防止電圧）Ｖ
_TH(L) と第１の高スレッショルド電圧（誤動作防止電
圧）Ｖ_TH(H) の間で放電を断続的に繰り返すといった誤
動作を防止することができる。

【００１４】ここで、入力電圧Ｖ_i が正常になり充電器
２によってバッテリ３の充電が開始されると、充電状態
検出信号ｃ₁ が充電正常信号となり、スイッチ５がＯＮ
となる。これにより、放電制御回路９は抵抗６，７およ
び抵抗８によるバッテリ電圧Ｖ_BATTと電圧源４の電圧Ｖ
_eの分圧電圧Ｖ_bを内部基準電圧Ｖ_ref とヒステリシス特
性を有して比較する。このときの動作を図３の破線で示
す。電圧源４の電圧Ｖ_e の印加により擬似的に内部基準
電圧Ｖ_ref が低下し、第２の高スレッショルド電圧（復
帰電圧）Ｖ′_TH(H) および第２の低スレッショルド電圧
Ｖ′_TH(L) はそれぞれ第１の高スレッショルド電圧（誤
動作防止電圧）Ｖ_TH(H) ，第１の低スレッショルド電圧
（過放電防止電圧）Ｖ_TH(L) よりも低い電圧となる。

【００１５】そして、充電によってバッテリ電圧Ｖ_BATT
が上昇し、第２の高スレッショルド電圧（復帰電圧）
Ｖ′_TH(H) よりも高くなるとスイッチ１０がＯＮとなり
バッテリ放電が可能な状態となる。このように、充電器
２の動作状態により放電制御回路９の基準電圧を変化さ
せることにより、放電停止中であり、誤動作を防止した
いときの第１の高スレッショルド電圧（誤動作防止電
圧）Ｖ_TH(H) は高く、充電開始後であり、満充電ではな
いが早くバックアップ可能な状態にしたいときの第２の
高スレッショルド電圧（復帰電圧）Ｖ′_TH(H) は低くと
いうように、それぞれ別個に設定することができる。

【００１６】ここで、図５には前述したように、従来の
回路におけるバッテリ電圧と放電可否状態の相関を示す
が、充電による放電可能状態への復帰電圧と放電停止中
の誤動作防止電圧が一致しているため、高スレッショル
ド電圧（復帰，誤動作防止電圧）Ｖ_TH(H) は高くも低く
も設定できなくなっている。

【００１７】なお、以上はバッテリの電力供給ルートを
スイッチによって開閉し、バッテリの放電を制御する方
法について説明したが、このバッテリからの給電ルート
に挿入されたスイッチの開閉制御によってバッテリの放
電を制御するに代えて、出力に接続された負荷回路の動
作を放電制御回路によって制御する方法においても同様
の効果が得られることは自明である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によるバッテ
リ過放電防止回路は、充電器の動作状態によって放電制
御回路の基準電圧を変化させ、放電制御回路自身にヒス
テリシス特性を有するようにしたので、放電停止状態で
の誤動作を防止することができ、充電による放電可能状
態復帰が早くできるという効果を有する。また、これら
はシンプルな回路構成によって実現できるといった効果
がある。また、充電器の状態により２つの高スレッショ
ルド電圧が得られるため、放電停止中の誤動作を防ぐこ
とができるとともに、充電開始時には早く放電開始状態
に復帰させることができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバッテリ過放電防止回路の一実施
例を示す回路ブロック図である。

【図２】図１における放電制御回路の構成例を示す回路
図である。

【図３】図１の動作説明に供する説明図である。

【図４】図１の動作説明に供する説明図である。

【図５】従来回路におけるバッテリ電圧と放電可否状態
の相関を示す説明図である。

【符号の説明】

２ 充電器 ３ バッテリ ４ 電圧源 ５ スイッチ ６〜８ 抵抗 ９ 放電制御回路 １０ スイッチ １１ 逆流防止ダイオード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電状態検出信号を出力する充電器と、
   この充電器からの充電状態検出信号によって開閉するス
   イッチと、このスイッチと抵抗を介してバッテリ電圧検
   出点に接続される電圧源と、前記バッテリ電圧検出点の
   電圧を内部基準電圧とヒステリシス特性を有して比較す
   る放電制御回路によって構成されるバッテリ過放電防止
   回路において、前記放電制御回路はバッテリからの給電
   ルートに挿入されたスイッチの開閉制御によってバッテ
   リの放電を制御するようにしたことを特徴とするバッテ
   リ過放電防止回路。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバッテリ過放電防止回路
   において、バッテリからの給電ルートに挿入されたスイ
   ッチの開閉制御によってバッテリの放電を制御するに代
   えて、出力に接続された負荷回路の動作を放電制御回路
   によって制御するようにしたことを特徴とするバッテリ
   過放電防止回路。