JPH08196042A

JPH08196042A - 二次電池の充放電保護装置

Info

Publication number: JPH08196042A
Application number: JP353595A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hasegawa; 博之長谷川
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1995-01-12
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1996-07-30

Abstract

(57)【要約】【目的】寄生ダイオードを含むスイッチ素子にて充電
電流および放電電流を遮断して、二次電池の過充電およ
び過放電を防止する際に、その使用目的ではない寄生ダ
イオードに通電することを防止して、スイッチの劣化を
防止する。【構成】充電状態にて制御回路210 は二次電池10,12
のそれぞれの電圧を検出して、いずれかの電圧が動作電
圧上限近傍の第１の設定電圧以上となった場合に充電遮
断用スイッチ素子220 を制御してオフとする。これによ
り、充電方向の電流が遮断されて電池10,12 の過充電を
防止する。この際に流れる放電方向の電流は充電経路用
ダイオード240 に阻止されて寄生ダイオード222 を通電
することなく、放電遮断用スイッチ素子230 および放電
経路用ダイオード250 を介して端子32から送出される。
同様に放電時に放電遮断用スイッチ素子230 がオフとな
ると、充電方向の電流が放電経路用ダイオード250 に阻
止されて寄生ダイオード232 を通電することなく、充電
遮断スイッチ素子220 および充電経路用ダイオード240
を介して電池10,12 に流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二次電池の過充電およ
び過放電を防止する二次電池の充放電保護装置に係り、
特に、たとえば、携帯型の電子機器に着脱自在に搭載さ
れる電源装置などに用いられる二次電池の充放電保護装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ビデオカメラ一体型VTR(ビデ
オテープレコーダ）、パーソナルコンピュータまたは電
話機などの種々の電子機器の小型化にともない、多くの
携帯型の電子機器が開発されている。これら携帯型の電
子機器には、その電源として一次電池または二次電池な
どが広く用いられている。特に、二次電池は、繰り返し
使用できるので携帯型の電子機器に多く普及している。

【０００３】このような二次電池を電源装置として使用
する場合には、二次電池の過充電および過放電を防止す
ることが必要である。たとえば、二次電池が過充電状態
または過放電状態になると電池内部の物質の分解が生
じ、その結果、電池容量が低下する不具合が生じる。こ
のような過充電、過放電を繰り返して行なうと、電池の
容量が加速度的に低下して、電池の寿命が尽きてしま
う。

【０００４】これらの防止策として電池電圧を監視し
て、充電時には所定の設定電圧以上に電池電圧がなった
場合に充電経路を遮断し、また、放電時には別の設定電
圧以下に電池電圧がなった場合に放電経路を遮断する方
法がとられている。たとえば、実開平02-136445 号公報
には、直列に接続された複数の二次電池のそれぞれの電
池電圧を検出して、いずれか一つの二次電池の電圧が設
定電圧以上または以下になった場合に充電経路または放
電経路をそれぞれ遮断する充電式電池の保護回路が提案
されている。

【０００５】この場合、充電経路および放電経路を遮断
する手段として、コスト上また外形サイズを考慮して、
有利には半導体スイッチによる遮断が一般的に適用され
る。たとえば、特開平04-33271号公報、特開平04-75430
号公報または特開平04-75431号公報などには、内部に寄
生ダイオードを含む電界効果トランジスタをスイッチ素
子として用いた二次電池の電源装置が提案されている。
特に、特開平04-75430号公報に記載の電源装置は、二次
電池の一方の端子側に、充電経路遮断用の第１の電界効
果トランジスタと放電経路遮断用の第２の電界効果トラ
ンジスタを直列に接続し、電池の両端電圧が充電可能電
圧近傍の第１の電圧に下がったとき第１の電界効果トラ
ンジスタをオンとして充電経路を開放し、第１の電圧よ
り高い第２の電圧に上がったとき第１の電界効果トラン
ジスタをオフとして充電経路を遮断して、電池電圧が放
電可能電圧の近傍の第３の電圧に上がったとき第２の電
界効果トランジスタをオンとして放電経路を開放し、第
３の電圧よりも低い第４の電圧に下がったとき第２の電
界効果トランジスタをオフとして放電経路を遮断してい
るものであった。この場合、充電経路を遮断している過
充電保護時に、オフ状態の第１の電界効果トランジスタ
では充電方向と反対方向に導通する内部の寄生ダイオー
ドにて放電経路を確保していた。また、放電経路を遮断
している過放電保護時には、オフ状態の第２の電界効果
トランジスタでは放電方向と反対方向に導通する内部の
寄生ダイオードにて充電経路を確保していた。つまり、
電界効果トランジスタは、その構造上、遮断した方向と
反対方向に電流を流す寄生ダイオードを含むため、一方
向のみの遮断効果しか期待できない。上記公報では、こ
の現象を積極的に利用して、２つの電界効果トランジス
タを逆向きに直列に接続して遮断した方向と逆方向の経
路を確保しつつ、二次電池の過充電保護および過放電保
護を実現していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、本来の構造上その使用目的ではない
スイッチ素子内部の寄生ダイオードを活用してそれぞれ
の充放電経路を確保しているために、素子自体の劣化が
生じ易くなり、スイッチとしての機能低下や素子の破壊
が生じ易くなるという欠点があった。このため、スイッ
チ機能が低下すると、所望の時点での充放電経路の遮断
ができなくなり、これを知らずに使用すると、上述のよ
うな二次電池の過充電または過放電による不具合が生じ
易くなる問題があった。

【０００７】本発明は上記課題を解決して、過充電およ
び過放電の保護動作を維持しつつ素子劣化および素子破
壊を防止してより確実な二次電池の充放電保護装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による二次電池の
充放電保護装置は、上記課題を解決するために、充電可
能な二次電池の過充電および過放電を防止する二次電池
の充放電保護装置において、二次電池の充電経路に直列
に接続され通常オンとなって充電方向に電流を導通させ
てオフ時に充電方向の経路を遮断する第１のスイッチ手
段であって、オフ時に放電方向に導通する寄生ダイオー
ドを内部に含む第１のスイッチ手段と、二次電池の放電
経路に直列に接続され通常オンとなって放電方向に電流
を導通させてオフ時に放電方向の経路を遮断する第２の
スイッチ手段であって、オフ時に充電方向に導通する寄
生ダイオードを内部に含む第２のスイッチ手段と、二次
電池の電池電圧を検出して電池電圧が第１の設定電圧以
上になった場合に第１のスイッチ手段をオフにして、電
池電圧が第２の設定電圧以下になった場合に第２のスイ
ッチ手段をオフとする制御手段とを有し、充電経路と放
電経路とは二次電池と一方の入出力端子との間に並列に
接続されて、充電経路には第１のスイッチ手段にその寄
生ダイオードの導通方向と逆向きの第１のダイオードが
直列に接続され、放電経路には第２のスイッチ手段にそ
の寄生ダイオードの導通方向と逆向きの第２のダイオー
ドが直列に接続されていることを特徴とする。

【０００９】この場合、二次電池は複数の電池が直列に
接続され、制御手段はそれぞれの二次電池の電池電圧を
監視して、いずれか一つの電圧値が第１の設定電圧以上
になったときに第１のスイッチ手段をオフにし、いずれ
か一つの電圧値が第２の設定電圧以下になったときに第
２のスイッチ手段をオフにするとよい。また、二次電池
は複数の電池が直列に接続されて、制御手段は直列に接
続された電池の両端部間の電圧を監視して、第１のスイ
ッチ手段および第２のスイッチ手段を制御してもよい。
一方、二次電池は単独にて用いられて、制御回路は単独
の二次電池の両端電圧を検出して第１のスイッチ手段お
よび第２のスイッチ手段を制御するようにしてもよい。

【００１０】また、第１のスイッチ手段と第１のダイオ
ードとが配置された充電経路および第２のスイッチ手段
と第２のダイオードが配置された放電経路は、双方とも
に二次電池に対してプラスまたはマイナスの経路のいず
れか一方に並列に配置されているとよい。

【００１１】

【作用】本発明における二次電池の充放電保護装置によ
れば、充電の際には、二次電池の電圧が第１の設定電圧
に達していなければ、通常オンとなっている第１のスイ
ッチ手段および第１のダイオードを介して二次電池に充
電器などからの充電電流が供給される。充電が進み、二
次電池の電池電圧が第１の設定電圧以上になったことを
制御手段にて検出すると、第１のスイッチ手段をオフと
して充電経路を遮断し、二次電池での過充電を防止す
る。この際に、二次電池からの放電方向の電流は、オフ
となっている第１のスイッチ手段の寄生ダイオードを通
ることなく、オンとなっている第２のスイッチ手段およ
びこれに直列に接続された第２のダイオードを迂回して
外部に流れる。また、放電時には、二次電池の電圧が第
２の設定電圧に達していなければ、通常オンとなってい
る第２のスイッチ手段および第２のダイオードを介して
負荷に供給される。放電が進み、二次電池の電池電圧が
第２の設定電圧以下になったことを制御手段にて検出す
ると、第２のスイッチ手段をオフとして放電経路を遮断
して二次電池での過放電を防止する。この際に、二次電
池への充電方向の電流は、第２のスイッチ手段の寄生ダ
イオードを通ることなく、オンとなっている第１のスイ
ッチ手段およびこれに直列に接続された第１のダイオー
ドを迂回して電池に供給される。

【００１２】

【実施例】次に、添付図面を参照して本発明による二次
電池の充放電保護装置の一実施例を詳細に説明する。図
１には、本発明による充放電保護装置を二次電池電源装
置30に適用した場合の一実施例が示されている。本実施
例における二次電池電源装置30は、２個の二次電池10,1
2 が直列に接続されて、これに過充電および過放電を防
止する充放電保護装置20を介してプラス端子32およびマ
イナス端子34が外部に向けて設けられたいわゆる電池パ
ック30として形成された電源装置であり、たとえば、携
帯型のビデオカメラ一体型VTR に着脱自在に搭載される
電源装置である。

【００１３】詳細には、本実施例における二次電池10,1
2 は、たとえば、ニッケル−カドミウム(Ni-Cd) 電池、
ニッケル水素(Ni-H)電池、有利にはリチウムイオン(L
i⁺) 二次電池などの充電可能な電池がそれぞれ用いられ
る。たとえば、リチウムイオンニ次電池は、１セルあた
りの動作電圧範囲が2.5 〜4.2Vであり、充電により端子
電圧が約4.3Vを越えると、通常のサイクル劣化より大き
な性能の低下を引き起こす。また、放電により電池の端
子電圧が約2.4V以下になると、通常のサイクル劣化より
大きな性能の低下を引き起こす。特に、それぞれの電池
の特性に、ばらつきがある場合には、先に満充電または
空になった電池が他方の電池より先に過充電または過放
電となり易い。したがって、本実施例の充放電保護装置
20は、二次電池10,12 がたとえば、リチウムイオン電池
の場合、それぞれの電池10,12 の端子電圧を検出して、
いずれか一方の電池10,12 の電圧が4.3V以上にならない
ように、かつ2.4V以下とならないように充電経路および
放電経路をそれぞれ遮断し、それぞれの電池10,12 の過
充電および過放電を防止するものである。

【００１４】具体的には、本実施例の充放電保護装置20
は、制御回路210 と、充電経路遮断用スイッチ素子220
と、放電経路遮断用スイッチ素子230 と、充電経路ダイ
オード240 と、放電経路ダイオード250 とを含む。制御
回路210 は、それぞれの二次電池10,12 の端子電圧を検
出し、その検出結果に基づいてスイッチ素子220,230を
それぞれ制御するスイッチ制御回路である。この制御回
路210 は、たとえば、図２に示すように第１の電池電圧
検出回路300 と、第２の電池電圧検出回路302と、第１
の比較回路304 と、第２の比較回路306 と、第１のOR回
路308 と、第２のOR回路310 と、第１のスイッチ駆動回
路312 と、第２のスイッチ駆動回路314とを有してい
る。第１の電池電圧検出回路300 は、第１の二次電池10
のプラス端子およびマイナス端子にそれぞれ接続され
て、その電位差に応じた検出電圧を第１の比較回路304
に供給する検出回路である。同様に、第２の電池電圧検
出回路302 は、第２の二次電池12のプラス端子とマイナ
ス端子とに接続されて、その電位差に応じた検出電圧を
第２の比較回路306 に供給する。有利には、図１に示す
ように、第１の二次電池10のマイナス端子からの電位と
第２の二次電池12のプラス端子からの電位は、共通に第
１の電圧検出回路300 および第２の電圧検出回路302 に
供給されて、これを基準にそれぞれの検出回路300,302
は他方の端子電圧との電位差を検出する。

【００１５】第１の比較回路304 は、第１の電圧検出回
路300 からの電圧値が第１の設定電圧以上または第２の
設定電圧以下になったか否かを検出する一入力二出力の
コンパレータなどにて形成された比較回路である。第１
の設定電圧は、それぞれの二次電池10,12 の動作電圧上
限近傍の、たとえば、上述したリチウムイオン電池では
4.3Vを下回る4.2 〜4.3V程度の電圧値に設定されてい
る。第２の設定電圧は、たとえばイチウムイオン電池で
は、動作電圧下限近傍における2.4Vを越える2.4〜2.5V
の電圧に設定されている。同様に、第２の比較回路306
は、第２の電圧検出回路302 からの電圧値が第１の設定
電圧以上または第２の設定電圧以下になったか否かを検
出する一入力二出力のコンパレータなどにて形成された
比較回路である。それぞれの比較回路304,306 の出力
は、第１の設定電圧以上か否かの検出結果を第１のOR回
路308 に供給し、第２の設定電圧以下か否かの検出結果
を第２のOR回路310 に供給する。

【００１６】第１のOR回路308 は、第１の比較回路304
および第２の比較回路306 からの検出結果の論理和をと
る論理回路であり、いずれかの検出出力が第１の設定電
圧以上の電圧値を検出している場合に有効出力を第１の
スイッチ駆動回路312 に供給する。同様に、第２のOR回
路310 は、第１の比較回路304 および第１の比較回路30
6 にて第２の設定電圧以下の電圧値を検出した結果の出
力の論理和をとり、いずれかの出力が有効となった場合
に第２のスイッチ駆動回路314 に有効出力を供給する論
理回路である。

【００１７】第１のスイッチ駆動回路312 は、充電経路
遮断用スイッチ素子220 をオフ制御する信号を発生する
電圧発生回路であり、第１のOR回路308 からの論理出力
に応動して所定の出力を第１のスイッチ素子220 に供給
する。同様に、第２のスイッチ駆動回路314 は、放電経
路遮断用スイッチ素子230 をオフ制御する電圧発生回路
であり、第２のOR回路310 からの論理出力に応動して制
御信号を出力する。

【００１８】図１に戻って、充電経路遮断用スイッチ素
子220 は、C-MOS などの低電圧にて動作する電界効果ト
ランジスタ(FET) にて形成された半導体スイッチであ
り、充電経路ダイオード240 とともに充電経路を形成す
る第１のスイッチ素子である。この充電経路遮断用スイ
ッチ素子220 は、有利には、負電圧にてオンとなってい
る、たとえばノーマリオフ形のＰチャネル・エンハンス
メント型電界効果トランジスタなどが用いられ、通常オ
ンとなって充電方向（図の矢印Ｘ方向）の電流を導通さ
せ、制御回路210 からの正の制御電圧にてオフとなって
充電方向の電流を遮断するスイッチ素子である。具体的
には、図１に示すようにそのドレインＤが二次電池10の
プラス端子側に接続され、ソースＳが充電経路ダイオー
ド240 を介して入出力端子32側に接続され、ゲートＧに
制御回路210 からの制御電圧が印加される。さらに、こ
の電界効果トランジスタ220 は、その構造上、オフ状態
にてソースＳとドレインＤ間に遮断方向と反対向き、つ
まり放電方向に通電する寄生ダイオード222 を内部に有
している。

【００１９】放電経路遮断用スイッチ素子230 は、充電
経路遮断用スイッチ素子220 と同様に、たとえばノーマ
リオフ形のＰチャネル・エンハンスメント型電界効果ト
ランジスタにて形成された半導体スイッチであり、放電
経路ダイオード250 とともに放電経路を形成する第２の
スイッチ素子である。この放電経路遮断用スイッチ素子
230 は、第１のスイッチ素子220 および第１のダイオー
ド240 を含む充電経路に並列に、かつ第１のスイッチ素
子220 とは逆向きに配置されて、通常オンとなって放電
方向（図の矢印Ｙ方向）の電流を通過させ、オフとなっ
た場合に放電方向の電流を遮断する第２のスイッチであ
る。具体的には、放電経路にてソースＳが電池10のプラ
ス端子側に接続され、ドレインＤが入出力端子32側に接
続されてゲートＧに制御回路210 からの制御信号が供給
される。この第２の電界効果トランジスタ230 は、第１
の電界効果トランジスタ220 と同様に、その構造上オフ
状態にてドレインＤ−ソースＳ方向、つまり、充電方向
に通電する寄生ダイオード232 を内部に含んでいる。

【００２０】一方、充電経路用ダイオード240 は、充電
経路にて充電経路遮断用スイッチ素子220 に直列に接続
されて、そのオン時に充電方向に電流を導通させ、オフ
時に放電方向の電流を遮断する第１のダイオードであ
る。この第１のダイオード240は、たとえばショットキ
ーバリアダイオード、ゲルマニウムダイオードまたはシ
リコン系のダイオードなど各種のダイオードが有効に適
用されて、第１のスイッチ素子220 のオフ時にその寄生
ダイオード222 の導通を防止する。同様に、放電経路用
ダイオード250 は、放電経路にて放電経路遮断用スイッ
チ230 に直列に接続されて、そのオン時に放電方向に電
流を導通させ、オフ時に充電方向の電流を遮断して寄生
ダイオード232 の導通を防止する第２のダイオードであ
る。

【００２１】以上のような構成において本実施例の二次
電池の充放電保護装置の動作を説明する。まず、二次電
源装置として形成された電池パック30は、たとえば携帯
型の電子機器に装着されて、端子32,34 にて機器の内部
回路に接続される。次いで、二次電池10,12 を充電する
場合には、機器の電源コードなどを交流電源に接続する
と、機器内部の充電回路から端子32,34 を介して充電電
流が電源装置30に供給される。この際に制御回路210 に
てそれぞれ二次電池10,12 の電圧を検出しつつそれぞれ
の電圧値が所定の値以内であれば、制御回路210 からス
イッチ素子220,230 への制御電圧を負電圧として、スイ
ッチ素子220,230 をオンの状態としている。これによ
り、充電電流は端子32から充電経路ダイオード240 およ
び充電経路遮断用スイッチ素子220 を介して二次電池1
0,12 に供給され、さらに端子34を介して機器側に充電
方向に電流が流れて二次電池10,12 にそれぞれ充電が行
なわれる。

【００２２】この状態にて、充電が進み、いずれかの二
次電池10,12 が満充電となり、さらに充電状態が続く
と、先に満充電となった電池が先に充電可能状態の上限
に達する。たとえば、第１の二次電池10が充電可能状態
の上限に達して第１の電池電圧検出回路300 からの検出
電圧が、たとえば4.2V〜4.3Vになると、これを第１の比
較回路304 にて検出して第１のOR回路308 に有効出力が
供給される。この際に第２の二次電池12の電圧がたとえ
ば4.2Vに達していないことを第２の電圧検出回路302 に
て検出して、第２の比較回路306 から第１のOR回路308
への出力は無効出力となっているとする。しかし、第１
のOR回路310 では第１の比較回路304 からの有効出力に
より、第１のスイッチ駆動回路314 に有効出力を供給す
る。これにより、第１のスイッチ駆動回路314 は、第１
の電界効果トランジスタ220 のゲートＧに正の制御電圧
を供給する。

【００２３】これにより、第１の電界効果トランジスタ
220 のドレイン−ソース間電流が遮断されて、端子32か
らの充電方向Ｘの電流が遮断される。この結果、第１の
二次電池10の過充電が防止される。この様な状態の電池
パック30を電子機器に取り付け使用した場合、その放電
電流は電池10のプラス端子から放電経路のオン状態の放
電遮断用スイッチ素子230 を通り、さらに放電経路ダイ
オード250 を通って、端子32から機器に向かって流れ
る。この際に、充電遮断用スイッチ素子220 の寄生ダイ
オード222 にも放電方向の電流が流れようとする。しか
し、充電遮断用スイッチ素子220 に直列に接続された充
電経路ダイオード240 が、寄生ダイオード222 と逆向き
となっているので、寄生ダイオード222 からの放電方向
の電流は遮断される。この結果、寄生ダイオード222 の
導通が防止される。

【００２４】また、先に示した第１の二次電池10が充電
可能状態の上限に達した結果、第１の電界効果トランジ
スタ220 により充電電流が遮断された場合、第１の二次
電池10の内部インピーダンスまたは電池内部のイオン濃
度の平均化により第１の電池10の電圧が低下し、第１の
電池10の電圧が4.2Vを下回ると、制御回路210 はこれを
検出して充電遮断用スイッチ素子220 への制御電圧を負
電圧にする。これにより、充電遮断用スイッチ素子220
がオンとなり、充電経路ダイオード240 を介して再び二
次電池10,12 への充電が開始される。

【００２５】一方、電子機器の使用状態では、機器の電
源スイッチがオンとなると二次電池10,12 が放電されて
機器に電力を供給する。この際に制御回路210 にてそれ
ぞれ二次電池10,12 の電圧を検出しつつそれぞれの電圧
値が所定の値以内であれば、制御回路210 からスイッチ
素子220,230 への制御電圧は負電圧状態であり、スイッ
チ素子220,230 はオンの状態となっている。これによ
り、放電電流は電池10のプラス端子から放電経路のスイ
ッチ素子230 およびダイオード250 を介して入出力端子
32に至り機器に流入する。さらに機器から端子34を介し
て電池12に放電方向に電流が流れて、二次電池10,12 の
放電が行なわれる。

【００２６】この状態にて、たとえば、二次電池10,12
がリチウム電池として、カメラ一体型VTR の機器にて１
時間以上の連続撮影などが行なわれると、二次電池10,1
2 のそれぞれの電圧値が3.0Vを下回ってくる。さらに、
機器の操作を続けて、二次電池10,12 の放電が進むと、
いずれかの二次電池10,12 が動作電圧下限値に近づいて
くる。たとえば、第１の二次電池10が動作電圧下限値に
近づいて第１の電池電圧検出回路300 からの検出電圧
が、たとえば2.4V〜2.5Vになると、これを第１の比較回
路304 にて検出して第２のOR回路310 に有効出力が供給
される。この際に第２の二次電池12の電圧がたとえば2.
4Vに達していないことを第２の電圧検出回路302 にて検
出して、第２の比較回路306 から第２のOR回路310 への
出力は無効出力となっているとする。しかし、第２のOR
回路310 では第１の比較回路304 からの有効出力によ
り、第２のスイッチ駆動回路314 に有効出力を供給す
る。これにより、第２のスイッチ駆動回路314 は、第２
の電界効果トランジスタ230 のゲートＧに正の制御電圧
を供給する。

【００２７】これにより、第２の電界効果トランジスタ
230 のドレイン−ソース間電流が遮断されて、電池10,1
2 から放電経路を通る放電方向Ｙの電流が遮断される。
この様な状態の電池パック30を充電しようとした場合、
充電方向の電流は、電池10のマイナス端子から電池12を
介して端子34へ流れて、さらに端子32を介して充電経路
ダイオード240 およびオン状態の充電経路遮断用スイッ
チ素子220 から電池10のプラス端子に流れる。この際に
放電遮断用スイッチ素子230 の寄生ダイオード232 にも
充電方向の電流が流れようとするが、これに直列に接続
された第２のダイオード250 の通電方向が寄生ダイオー
ド232 と逆方向であるので、これに流れる充電方向の電
流を遮断して寄生ダイオード232 の通電が防止される。
次いで、第１の電池10の電圧が2.4Vを上回ると、制御回
路210 は、これを検出して放電遮断用スイッチ230 への
制御電圧を負電圧にする。これにより、放電遮断スイッ
チ230 がオンとなり放電可能状態となり過放電が防止さ
れる。

【００２８】次に本願発明の特徴点を明確にするため
に、図７に示す比較例と本実施例とを比較してその効果
をさらに明らかにすると、図７では図１の実施例から第
１および第２のダイオード240,250 が取り除かれて、ス
イッチ素子220,230 が直列に接続されている。これによ
ると充電時に制御回路210 にて電池10,12 のいずれかの
満充電を検出すると、第１のスイッチ素子220 をオフと
する。これにより、充電方向の電流は遮断されて、その
際の放電方向の電流は電池10,12 からオフとなっている
第１のスイッチ素子220 の寄生ダイオード222 を通り、
さらにオンとなっている第２のスイッチ素子230 を通じ
て端子32へ流れる。放電時には、いずれかの電池10,12
が放電限界に近づくと、第２のスイッチ素子230 がオフ
とされる。これにより、放電電流は遮断され、その際の
充電方向の電流が端子32からオフとなっている第２のス
イッチ素子230 の寄生ダイオード232 を通って、さらに
オンとなっている第１のスイッチ素子220 を通って電池
10,12 に流入する。したがって、それぞれのスイッチ素
子220,230 のオフ時には、寄生ダイオード222,232 に電
流が流れ、本来の構造上と異なる電流により素子の劣化
が生じてスイッチ特性の劣化および、しいては素子自体
の破壊が生じる。

【００２９】本実施例では、それぞれのスイッチ素子22
0,230 に一方向のみに通電するダイオード240,250 を直
列に接続して、これらを並列に配置しているので、スイ
ッチオフ時に生じるそれぞれのスイッチ220,230 での遮
断方向と異なる方向の電流が寄生ダイオード222,232 を
通電させることを防止して、スイッチ特性の劣化および
素子破壊を防止している。

【００３０】なお、上記実施例では電池パック30を主に
カメラ一体型VTR に搭載した場合を例に挙げて説明した
が、本発明では他の電子機器に搭載することももちろん
可能である。また、上記実施例ではリチウムイオン電池
を用いた場合を主に説明したが、本発明では他の二次電
池を用いてもよく、その際の第１および第２の設定電圧
はそれぞれの電池の特性に応じてもちろん変えてよい。
さらに、上記実施例ではスイッチ素子として電界効果ト
ランジスタを用いた場合を例に挙げて説明したが、本発
明では他の電子スイッチ素子を用いてもよい。

【００３１】また、上記実施例では２つの二次電池10,1
2 を用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明では図
３に示すように１つの電池を単独にて用いる場合にもも
ちろん適用することができる。さらに、上記実施例で
は、制御回路210 にてそれぞれの電池10,12 の端子電圧
を検出するように構成したが、本発明では図４に示すよ
うに直列に接続された複数の電池の両端電圧を検出する
ようにしてもよい。また本発明では図５に示すように３
個以上のＮ個の電池のそれぞれの電圧を検出していずれ
かの電圧値が所定の設定電圧以上または以下になったこ
とを検出してスイッチ220,230 を制御するようにしても
よい。さらに、上記実施例では、二次電池10,12 に対し
てスイッチ素子220,230 およびダイオード240,250 をプ
ラス端子32側にそれぞれ配置したが、本発明では、たと
えば図６に示すようにマイナス端子34側にそれぞれ配置
してもよい。

【００３２】このように本発明は上記各実施例に何ら限
定されることなく、特許請求の範囲のそれぞれの請求項
に挙げた事項を逸脱することなくなされた改良もしくは
応用をすべて含むものである。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明による
二次電池の充放電保護装置によれば、スイッチ素子にそ
の寄生ダイオードと逆向きのダイオードを直列に接続し
た充電経路と放電経路とを並列に接続して電池の入出力
端子に配置したので、いずれか一方の経路のスイッチ素
子をオフとした場合にその寄生ダイオードに電流が流れ
る前に他の経路に電流が流れて、スイッチ素子への逆方
向電流が流れるのを阻止することができる。この結果、
素子の劣化を防止し、素子の性能劣化および素子の破壊
などによる装置の破壊を防止して、より安全な動作によ
る二次電池の充放電保護装置を得ることができる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用
される二次電池電源装置の一実施例を示す回路構成図で
ある。

【図２】図１の実施例に適用される制御回路の内部構成
の一例を示す機能ブロック図である。

【図３】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用
される二次電池電源装置の他の実施例を示す回路構成図
である。

【図４】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用
される二次電池電源装置の他の実施例を示す回路構成図
である。

【図５】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用
される二次電池電源装置の他の実施例を示す回路構成図
である。

【図６】本発明による二次電池の充放電保護装置が適用
される二次電池電源装置の他の実施例を示す回路構成図
である。

【図７】本発明による二次電池の充放電保護装置の効果
を明確にするための比較例を示す回路構成図である。

【符号の説明】

10,12 二次電池 210 制御回路 220 充電遮断用スイッチ素子 230 放電遮断用スイッチ素子 222,232 寄生ダイオード 240 充電経路ダイオード 250 放電経路ダイオード

【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充電可能な二次電池の過充電および過放
電を防止する二次電池の充放電保護装置において、該装
置は、前記二次電池の充電経路に接続され、通常オンとなって
充電方向に電流を導通させてオフ時に充電方向の経路を
遮断する第１のスイッチ手段であって、オフ時に放電方
向に導通する寄生ダイオードを内部に含む第１のスイッ
チ手段と、前記二次電池の放電経路に接続され、通常オンとなって
放電方向に電流を導通させてオフ時に放電方向の経路を
遮断する第２のスイッチ手段であって、オフ時に充電方
向に導通する寄生ダイオードを内部に含む第２のスイッ
チ手段と、前記二次電池の電池電圧を検出して、電池電圧がその二
次電池の満充電近傍の第１の設定電圧以上になった場合
に前記第１のスイッチ手段をオフにして、電池電圧が放
電末期近傍の第２の設定電圧以下になった場合に前記第
２のスイッチ手段をオフとする制御手段とを有し、前記充電経路と前記放電経路とは、前記二次電池とその
一方の入出力端子との間に並列に分岐して接続され、前記充電経路には、前記第１のスイッチ手段にその寄生
ダイオードの導通方向と逆向きの第１のダイオードが直
列に接続され、前記放電経路には、前記第２のスイッチ手段にその寄生
ダイオードの導通方向と逆向きの第２のダイオードが直
列に接続されていることを特徴とする二次電池の充放電
保護装置。
【請求項２】請求項１に記載の二次電池の充放電保護
装置において、前記二次電池は複数の電池が直列に接続
されて、前記制御手段は、それぞれの二次電池の電池電
圧を監視して、いずれか一つの電池電圧が第１の設定電
圧以上になったとき前記第１のスイッチ手段をオフにし
て、いずれか一つの電池電圧が第１の設定電圧以下にな
ったとき前記第２のスイッチ手段をオフにすることを特
徴とする二次電池の充放電保護装置。
【請求項３】請求項１に記載の二次電池の充放電保護
装置において、前記二次電池は複数の電池が直列に接続
され、前記制御手段は直列に接続された電池の両端部間
の電圧を監視して該電圧値が第１の設定電圧以上となっ
たときに前記第１のスイッチ手段をオフにし、同電圧値
が第２の設定電圧以下となったときに前記第２のスイッ
チ手段をオフにすることを特徴とする二次電池の充放電
保護装置。
【請求項４】請求項１に記載の二次電池の充放電保護
装置において、前記二次電池は単独にて用いられ、前記
制御回路は単独の二次電池の両端電圧を検出して該電圧
値が第１の設定電圧以上となったときに第１のスイッチ
手段をオフにし、同電圧値が第２の設定電圧以下となっ
たときに前記第２のスイッチ手段をオフにすることを特
徴とする二次電池の充放電保護装置。
【請求項５】請求項１に記載の二次電池の充放電保護
装置において、前記第１のスイッチ手段と第１のダイオ
ードが配置された充電経路および第２のスイッチ手段と
第２のダイオードが配置された放電経路は、双方ともに
二次電池に対してそのプラスまたはマイナスの経路のい
ずれか一方に並列に配置されていることを特徴とする二
次電池の充放電保護装置。