JPH0878060A

JPH0878060A - 電池保護回路

Info

Publication number: JPH0878060A
Application number: JP6212588A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Murayama; 茂樹村山; Minoru Michiura; 実道浦
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1994-09-06
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】電池保護回路を小型かつ安価で提供する。【構成】２次電池１の電池電圧を電圧検出回路３内の
電圧判定器１１が検出、判定し、満充電電圧に達してい
る場合、２次電池１の正端子側の端子電圧を、達してい
ない場合、２次電池１の負端子側の端子電圧を、制御回
路５内のコンパレータ３１に出力する。また、電圧検出
回路４内の電圧判定器２１は、２次電池２の電池電圧を
検出、判定し、満充電電圧に達している場合、２次電池
２の正端子側の端子電圧を、達していない場合、２次電
池２の負端子側の端子電圧を、制御回路５内のコンパレ
ータ３２に出力する。コンパレータ３１及び３２は、こ
れらの電圧と、２次電池１，２の電池電圧の２分の１の
電圧とを比較し、２次電池が満充電である場合、ＦＥＴ
３４をオフし、満充電でない場合、ＦＥＴ３４をオンす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次電池の過充電を防
止する場合に用いて好適な電池保護回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池は、充電不可能な１次電池（例えば
乾電池）と、充電可能な２次電池（例えば蓄電池）との
２種類に分類することができる。１次電池は、電池の有
する電池容量を使用しきると再利用ができないが、２次
電池は、充電可能なので、充電することによって、複数
回、利用することができる。

【０００３】２次電池は、通常、電池パックに収納され
ている。２次電池を充電する場合、充電器に電池パック
を装着し、充電を行う。また、電池パックには、２次電
池の過充電を防止するために、２次電池の充電を制御す
る保護回路が設けられている。

【０００４】従来の電池パックにおいては、２次電池の
残存電池容量の計算機能や、電池パックを使用する装置
内に構成されているマイクロコンピュータとの通信機能
等のインテリジェント機能と、２次電池の過充電防止機
能等の保護機能とが、電池パック内の１つのマイクロコ
ンピュータによって処理されていた。

【０００５】この電池パック内のマイクロコンピュータ
は、２次電池の電池電圧を、常時、監視し、２次電池の
電池電圧が、所定の電圧（満充電電圧等）に達したか否
かを判定し、達した場合、２次電池の充電を停止するよ
うに制御していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た、従来の電池パック内の保護回路によると、電池パッ
クに装着される２次電池の数（直列接続の数）が変わる
場合、２次電池の電池電圧を検出する回路の構成、及び
それに対応してマイクロコンピュータのソフトを変更し
なければならず、さらに、マイクロコンピュータの機能
としての、インテリジェント機能と保護機能を分離する
ことができないので、装置の縮小化及び低コスト化が困
難であるといった課題があった。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、小型で安価な、電池保護回路を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の電池保
護回路は、直列接続された複数の２次電池（例えば図１
の２次電池１，２）の電圧単位毎の電池電圧を検出する
電圧検出回路（例えば図１の電圧検出回路３，４）と、
この電圧検出回路の検出結果に対応して、前記２次電池
の電流路を制御する制御回路（例えば図１の制御回路
５）と、を備えることを特徴とする。

【０００９】この電圧検出回路には、前記２次電池の電
池電圧を検出し、この電池電圧が所定の基準電圧に達し
ているか否かを判定する電圧判定器（例えば図１の電圧
判定器１１，１２）を設けるようにすることができ、こ
の電圧判定器には、この２次電池の電池電圧が、上述し
た基準電圧未満の場合、この２次電池の負端子側の電圧
を上述した制御回路に出力させ、この電池電圧が上述し
た基準電圧に達している場合、この２次電池の正端子側
の電圧を上述した制御回路に出力させるようにすること
ができる。

【００１０】この制御回路には、この２次電池の電池電
圧の２分の１の電圧と、上述した電圧判定器の出力電圧
とを比較するコンパレータ（例えば図１のコンパレータ
３１，３２）と、このコンパレータの比較結果に対応し
て、この２次電池の電流路をオンまたはオフするスイッ
チ（例えば図１のＦＥＴ３４）と、を設けるようにする
ことができる。

【００１１】上述した電圧検出回路は、電圧単位毎に異
なる基板（例えば図３の基板５３）に構成することがで
き、この基板は、上述した複数の２次電池を接合するこ
とにより形成された空隙部（例えば図３の空隙部５４）
に配置することができる。

【００１２】

【作用】上記構成の電池保護回路においては、電圧検出
回路３が、電圧判定器１１によって、２次電池１の電池
電圧を検出、判定し、電圧検出回路４が、電圧判定器２
１によって、２次電池２の電池電圧を検出、判定する。
制御回路５内のコンパレータ３１が、電圧判定器１１の
判定結果に対応し、コンパレータ３２が、電圧判定器２
１の判定結果に対応し、それぞれ、ＦＥＴ３４をオンま
たはオフさせる信号を出力する。従って、電池保護回路
を小型かつ安価で提供することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。

【００１４】図１は、本発明の電池保護回路の一実施例
の構成を示す図である。２次電池１及び２が直列につな
がれており、その先端の正端子６及び負端子７は、充電
器（図示せず）に接続されている。また、２次電池１に
は、電圧検出回路３が、２次電池２には、電圧検出回路
４が、それぞれ並列に接続されている。さらに、電圧検
出回路３及び４と、正端子６及び負端子７との間には、
充電器による２次電池１及び２の充電動作をオンまたは
オフする制御回路５が接続されている。

【００１５】電圧検出回路３の内部の構成を説明する。
電圧判定器（コンパレータ）１１は、２次電池１の電池
電圧を検出し、出力端子１１Ａから制御回路５に、判定
結果としての所定の電圧（後述する）を出力するように
なされている。電圧判定器１１のＶ_SS端子１１Ｃは、２
次電池１の負端子側に接続されており、Ｖ_CC端子１１Ｂ
は、２次電池１の正端子に半固定抵抗１２を介して接続
されている。

【００１６】半固定抵抗１２は、２次電池１の電池電圧
のバラツキを調整するために配置されており、バラツキ
が存在しない理想的な場合は、省略することができる。
しかしながら、実際には、バラツキが存在するため、満
充電時に、Ｖ_CC端子１１Ｂに、標準の電圧が印加される
ように、半固定抵抗１２の値が調整される。これによ
り、電圧判定器１１が、２次電池１の正確な電池電圧を
検出できるようになされている。

【００１７】上述した、電圧判定器１１の出力端子１１
Ａから判定結果として出力される所定の電圧について説
明する。電圧判定器１１の検出した２次電池１の電池電
圧が、満充電電圧に達している場合は、出力端子１１Ａ
から、２次電池１の正端子側の端子電圧が判定結果とし
て出力され、満充電電圧に達していない場合は、出力端
子１１Ａから、２次電池１の負端子側の端子電圧が出力
される。

【００１８】また、抵抗１４及び１５は、半固定抵抗１
２とともに、２次電池１の正端子と負端子との間に、直
列に接続されており、抵抗１４と抵抗１５の接続点の電
圧が２次電池１の端子電圧の略２分の１となるように、
抵抗１４及び抵抗１５の値が設定されている。抵抗１２
の値は、抵抗１４，１５に較べて、充分小さい値に設定
されているため、この分圧電圧設定のためには、ほとん
ど無視することができる。勿論、抵抗１２の値が比較的
大きく、分圧電圧設定に影響する場合は、その値を考慮
することができる。

【００１９】この抵抗１４と抵抗１５の接続点の電圧
（つまり、電圧判定器１１の検出する２次電池１の端子
電圧の２分の１の電圧）が、制御回路５に出力されるよ
うになされている。

【００２０】抵抗１３は、電圧判定器１１から高レベル
の電圧を出力するために、電圧判定器１１の出力端子１
１Ａとコンパレータ３１の非反転入力端子との接続点
と、２次電池１の正端子との間に接続されている。

【００２１】電圧検出回路４は、２次電池２の電池電圧
を検出する回路であり、内部の構成は、電圧検出回路３
の内部の構成と同様である。つまり、電圧判定器（コン
パレータ）２１のＶ_SS端子２１Ｃが２次電池２の負端子
側に接続され、Ｖ_CC端子２１Ｂが２次電池２の正端子に
半固定抵抗２２を介して接続されている。出力端子２１
Ａから制御回路５には、電圧判定器２１が検出した２次
電池２の電池電圧に対応した、判定結果としての所定の
電圧が出力される。この判定結果として出力される所定
の電圧は、２次電池２が満充電電圧に達した場合は、２
次電池２の正端子側の端子電圧であり、満充電電圧に達
していない場合は、２次電池２の負端子側の端子電圧で
ある。

【００２２】２次電池２の正端子と負端子との間には、
半固定抵抗２２、抵抗２４及び２５が直列に接続されて
おり、抵抗２４と抵抗２５の接続点の電圧が、２次電池
２の端子電圧の２分の１となるように抵抗２４及び抵抗
２５は（必要に応じて半固定抵抗２２）の値が設定され
ている。この抵抗２４と抵抗２５の接続点の電圧（つま
り、電圧判定器２１の検出する２次電池２の電池電圧の
２分の１の電圧）が、制御回路５に出力されるようにな
されている。

【００２３】また、抵抗２３は、電圧判定器２１から高
レベルの電圧を出力するために、電圧判定器２１の出力
端子２１Ａとコンパレータ３２の非反転入力端子との接
続点と、２次電池２の正端子との間に接続されている。

【００２４】次に、制御回路５の内部の構成について説
明する。コンパレータ３１の反転入力端子は、電圧検出
回路３の抵抗１４と抵抗１５の接続点の電圧の入力を受
け、非反転入力端子は、電圧検出回路３内の電圧判定器
１１の出力端子１１Ａから出力された電圧の入力を受け
る。コンパレータ３１は、反転入力端子に入力された電
圧（２次電池１の端子電圧の２分の１の電圧）と、非反
転入力端子に入力された電圧（電圧判定器１１の出力電
圧）の大きさを比較するようになされている。

【００２５】また、コンパレータ３２の反転入力端子
は、電圧検出回路４の抵抗２４と抵抗２５の接続点の電
圧の入力を受け、非反転入力端子は、電圧検出回路４内
の電圧判定器２１の出力端子２１Ａから出力された電圧
の入力を受ける。コンパレータ３２は、反転入力端子に
入力された電圧（２次電池２の端子電圧の２分の１の電
圧）と非反転入力端子に入力された電圧（電圧判定器２
１の出力電圧）の大きさを比較するようになされてい
る。

【００２６】従って、２次電池１または２の電池電圧が
変化しても、コンパレータ３１または３２の非反転入力
端子及び反転入力端子に入力される電圧は、相対的に変
化するので、コンパレータ３１及び３２は、非反転入力
端子に入力された電圧と反転入力端子に入力された電圧
を正確に検出でき、比較できる。

【００２７】コンパレータ３１は、反転入力端子に入力
された電圧（２次電池１の端子電圧の２分の１の電圧）
と、非反転入力端子に入力された電圧（電圧判定器１１
から出力された出力電圧）とを比較し、反転入力端子に
入力された電圧の方が非反転入力端子に入力された電圧
よりも大きい場合（２次電池１の端子電圧が満充電電圧
に達していない場合）、比較結果として、低レベルの電
圧を出力するようになされている。また、反転入力端子
に入力された電圧の方が、非反転入力端子に入力された
電圧より小さい場合（２次電池１の電池電圧が満充電電
圧に達した場合）、比較結果として、高レベルの電圧を
出力するようになされている。

【００２８】コンパレータ３２も、コンパレータ３１と
同様の動作を行う。つまり、２次電池２が満充電電圧に
達していない場合は、低レベルの電圧を比較結果として
出力し、２次電池２が満充電電圧に達した場合は、高レ
ベルの電圧を比較結果として出力するようになされてい
る。

【００２９】電圧判定器１１と２１の出力電圧の絶対的
レベルは異なっており、これらをＦＥＴ３４のゲートに
直接供給することはできない。そこで、電圧判定器１１
と２１の出力は、コンパレータ３１と３２によりレベル
シフトされ、同一のレベルに調整された後、さらに、ワ
イヤードオアでまとめられ、ＦＥＴ３４のゲートに印加
される。このワイヤードオアを構成するために、コンパ
レータ３１及び３２は、それぞれ、２次電池１と２の正
端子と負端子の間に接続されるのではなく、充電器との
接続端子としての正端子６と負端子７の間に接続されて
いる。

【００３０】制御回路５の負端子７側には（２次電池１
と２の充放電の電流路中には）、寄生ダイオード３４Ａ
を有するＦＥＴ３４が配置されている。ＦＥＴ３４は、
ゲートに高レベルの電圧が印加されるとオフし、低レベ
ルの電圧が印加されるとオンするようになされている。
ＦＥＴ３４のゲートは、抵抗３３を介して、正端子６側
と接続されている。

【００３１】また、ＦＥＴ３４は、そのゲートが、コン
パレータ３１及び３２の出力端にも接続されており、コ
ンパレータ３１、３２の比較結果に対応して、オンまた
はオフするようになされている。

【００３２】さらに、コンパレータ３１及びコンパレー
タ３２から出力される電圧が、ワイヤードオアとなって
いるので、どちらか一方の電圧が高レベルである場合に
おいて、ＦＥＴ３４はオフする。つまり、２次電池１ま
たは２のいずれか一方が満充電状態となると、ＦＥＴ３
４はオフされ、寄生ダイオード３４Ａにも電流は流れ
ず、充電器による充電動作が停止されるようになされて
いる。

【００３３】次に、図１に示す実施例の動作について説
明する。充電器（図示せず）によって、２次電池１及び
２が充電されている場合に、電圧検出回路３及び４は、
それぞれ２次電池１及び２の電池電圧を、個別に検出し
ている。

【００３４】電圧検出回路３内の電圧判定器１１は、２
次電池１の電池電圧を検出し、この電池電圧が２次電池
１の満充電電圧に達していない場合は、出力端子１１Ａ
から制御回路５のコンパレータ３１の非反転入力端子
に、低レベル信号（２次電池１の負端子側の端子電圧）
を出力する。

【００３５】また、電圧検出回路４内の電圧判定器２１
は、２次電池２の電池電圧を検出し、この電池電圧が、
２次電池２の満充電電圧に達していない場合は、出力端
子１１Ａから制御回路５のコンパレータ３２の非反転入
力端子に低レベル信号（２次電池２の負端子側の端子電
圧）を出力する。

【００３６】さらに、制御回路５のコンパレータ３１の
反転入力端子に、電圧検出回路３の抵抗１４と抵抗１５
の接続点の電圧（２次電池１の端子電圧の２分の１の電
圧）が入力され、コンパレータ３２の反転入力端子に、
電圧検出回路４の抵抗２４と抵抗２５の接続点の電圧
（２次電池２の端子電圧の２分の１の電圧）が入力され
る。

【００３７】上述したように、２次電池１及び２の電池
電圧が、両方とも、満充電電圧に達していない場合は、
反転入力端子に入力される電圧の方が、非反転入力端子
に入力される電圧よりも大きいので、コンパレータ３１
及び３２の出力として、低レベルの電圧（例えば０Ｖ）
が出力される。従って、ＦＥＴ３４はオンされ、２次電
池１及び２が充電される。

【００３８】２次電池１の電池電圧が満充電電圧に達す
ると、電圧判定器１１は、出力端子１１Ａからコンパレ
ータ３１の非反転入力端子に、２次電池１の正端子側の
端子電圧を出力する。また、２次電池２の電池電圧が満
充電電圧に達した場合は、電圧判定器２１が、出力端子
２１Ａからコンパレータ３２の非反転入力端子に、２次
電池２の正端子側の端子電圧を出力する。これにより、
コンパレータ３１または３２の出力が高レベルとなる。

【００３９】コンパレータ３１及び３２から出力される
電圧は、ワイヤードオアとなっているので、いずれか一
方の出力電圧が、高レベルであれば（２次電池１または
２のいずれか一方の電池電圧が満充電電圧に達していれ
ば）、ＦＥＴ３４のゲートに印加される電圧も高レベル
となり、ＦＥＴ３４はオフされ、充電動作が停止する。

【００４０】さらに、具体的数値を上げて、コンパレー
タ３１，３２の機能について説明する。例えば、２次電
池１及び２の満充電電圧が、両方とも４Ｖであるとする
と、２次電池１及び２が満充電電圧に達した場合、コン
パレータ３１の非反転入力端子に入力される電圧は、８
Ｖであり、反転入力端子に入力される電圧は、６Ｖであ
る。また、コンパレータ３２の非反転入力端子に入力さ
れる電圧は、４Ｖであり、反転入力端子に入力される電
圧は、２Ｖである。従って、コンパレータ３１及び３２
から出力される電圧は、高レベルの電圧である。

【００４１】上述した電圧検出回路（図１の電圧検出回
路３，４）は、２次電池の電圧単位毎に接続される。例
えば、図２に示すように、図１の２次電池１の位置に、
２個の２次電池１Ａと１Ｂを並列接続し、２次電池２の
位置に、２個の２次電池２Ａと２Ｂを並列接続した場合
電圧検出回路３及び４は、２次電池の電圧単位である並
列接続毎に接続される。

【００４２】電圧検出回路３，４は、それぞれ別個の１
枚の基板上に構成される。さらに、制御回路５は他の独
立した１枚の基板に構成される。

【００４３】図３は、図２に示す電圧検出回路３、４及
び制御回路５をそれぞれ別個の基板に構成した場合の斜
視図である。断面が略円形の２次電池１Ａと１Ｂのセル
５１と５２（図４に示す）を接合することにより形成さ
れる空隙部５４（図４に示す）に電圧検出回路３が構成
されている基板１０３が配置される。

【００４４】図４は、基板１０３を、電池パック内の２
次電池１Ａと１Ｂのセル５１と５２の空隙部５４に配置
した状態を示す側面図である。電圧検出回路３の構成さ
れている基板１０３は、電圧検出回路構成面１０３Ａを
セル側に向け、２次電池のセル５１と５２の間の空隙部
５４に配置されている。電圧検出回路構成面１０３Ａの
反対面をセルの最大外径より突出しないようにすること
によって、この基板１０３を含む電池パックを小型化す
ることができる。

【００４５】なお、図３と図４においては、セルの形状
として丸型を示したが、他にも、セルとセルを配置した
場合、空隙部が存在する形状であれば、その空隙部から
突出しないように、基板を配置するようにすることがで
きる。

【００４６】上述したように、２次電池の満充電を検出
する電圧検出回路は、２次電池の電圧単位毎に接続する
ようになされている。従って、直列接続した電池の数が
変化した場合においても、変化した数だけ、電圧検出回
路の数と、制御回路のコンパレータの数を変化させれば
良い。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明の電池保護回路に
よれば、直列接続された複数の２次電池に対して、電圧
単位毎に、電圧検出回路を設け、この電圧検出回路毎の
検出結果に対応して、２次電池の充電動作を制御するよ
うにしたので、小型で、安価であるとともに、変化に対
して容易に対応が可能な電池保護回路を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池保護回路の一実施例の構成を示す
回路図である。

【図２】複数の２次電池を並列接続した場合の実施例の
構成を示す図である。

【図３】図２に示す電圧検出回路３，４及び制御回路５
をそれぞれ形成した基板の取付状態を示す斜視図であ
る。

【図４】図３の一部を拡大して示す側面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，２Ｂ２次電池３，４電圧検出回路５制御回路６正端子７負端子１１電圧判定器１１Ａ出力端子１１ＢＶ_CC端子１１ＣＶ_SS端子１２乃至１５抵抗２１電圧判定器２１Ａ出力端子２１ＢＶ_CC端子２１ＣＶ_SS端子２２乃至２５抵抗３１，３２コンパレータ３３抵抗３４ＦＥＴ３４Ａ寄生ダイオード５１，５２セル５４空隙部１０３，１０４基板１０５制御回路基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直列接続された複数の２次電池の電圧単
位毎の電池電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路の検出結果に対応して、前記２次電池
の電流路を制御する制御回路とを備えることを特徴とす
る電池保護回路。
【請求項２】前記電圧検出回路は、前記２次電池の電
池電圧を検出し、前記電池電圧が所定の基準電圧に達し
ているか否かを判定する電圧判定器を備え、前記電圧判定器は、前記２次電池の電池電圧が前記基準
電圧未満の場合、前記２次電池の負端子側の電圧を前記
制御回路に出力し、前記電池電圧が前記基準電圧に達し
ている場合、前記２次電池の正端子側の電圧を前記制御
回路に出力することを特徴とする請求項１に記載の電池
保護回路。
【請求項３】前記制御回路は、前記２次電池の電池電圧の２分の１の電圧と、前記電圧
判定器の出力電圧とを比較するコンパレータと、前記コンパレータの比較結果に対応して、前記２次電池
の電流路をオンまたはオフするスイッチとを備えること
を特徴とする請求項２に記載の電池保護回路。
【請求項４】前記電圧検出回路は、電圧単位毎に異な
る基板に構成され、前記基板は、複数の前記２次電池を
接合することにより形成された空隙部に配置されること
を特徴とする請求項１，２または３に記載の電池保護回
路。