JPH11233154A - 電池の電圧検出回路 - Google Patents

電池の電圧検出回路

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JPH11233154A JP10037560A JP3756098A JPH11233154A JP H11233154 A JPH11233154 A JP H11233154A JP 10037560 A JP10037560 A JP 10037560A JP 3756098 A JP3756098 A JP 3756098A JP H11233154 A JPH11233154 A JP H11233154A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単電池のような電池の電圧を検出する際に、
検出線がオープン状態になって異常状態が発生した場合
に、容易に異常状態を検出することができる電池の電圧
検出回路を提供すること。 【解決手段】 複数の電池1を直列接続した状態で、各
電池1の電圧を個別に検出する電池の電圧検出回路20
であり、各電池1の正極と負極にそれぞれ接続された電
圧検出用の検出線22,23,24,25,26,27
と、これらの検出線22,23,24,25,26,2
7から得られる信号により各電池1の電圧を個別に検出
する電圧検出部30と、各電池1に関する検出線22,
23,24,25,26,27と、検出線22,23,
24,25,26,27とは別に、各電池1の正極と負
極の間にそれぞれ接続される配線12と、各配線12の
途中に配置されて、各電池1における消費電流のバラン
ス調整をするための調整抵抗11とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池やニッケルカドミウム電池等の電池(単電池とも呼
ぶ)を複数個直列に接続した場合に用いる電池の電圧検
出回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】リチウムイオン電池やニッケルカドミウ
ム電池等のいわゆる単電池は、複数個直列に接続して使
用することがある。この複数の単電池の組は、たとえば
電子機器の電源として用いるバッテリパックや、あるい
は組電池等として用いられる。電子機器としては、たと
えばハンディ型のビデオテープレコーダや電子カメラや
携帯型のコンピュータ等である。この単電池とは、1つ
のセル(素電池)で構成された電池をいう。図3は、こ
のような複数の単電池1が直列に接続された例を示して
おり、符号1Bで示す電池が電位的に上位であり、1A
で示す電池が電位的に下位の電池である。たとえば、最
も上位の単電池1(1B)のプラス極はセンス線2と抵
抗R1を介して、差動アンプ(オペレーショナルアン
プ)8の非反転端子に接続され、単電池1(1B)のマ
イナス極はセンス線3と抵抗R2を介して、差動アンプ
8の反転端子に接続されている。他の単電池1も同様に
して、センス線3,4,5,6,7と抵抗R1,R2を
介して対応する差動アンプ8に接続されている。
【0003】ところで、このような従来の単電池の電圧
検出回路では、各単電池1から検出回路に流れ込む電流
は、その単電池よりも電位的に下位にある単電池1にも
流れてしまう。このために、図4に擬似的に示すよう
に、電位的に下位にある単電池1(たとえば1A)ほど
多くの消費電流が多くなる。図4においては各単電池1
に対して等価抵抗10が配置された状態で、電位的に上
位の単電池1(1B)には消費電流I(1)が流れ、同
様にして順次消費電流I(2),I(3),・・・I
(n−1),I(n)が流れることになる。つまり、上
述したように電位的に下位にある単電池ほど上位の単電
池に比べて消費電流が多くなってしまう。このような各
単電池1における消費電流の差により各単電池1間の電
気容量のばらつきが発生する。この解決策としては、ハ
イインピーダンス回路による単電池の電圧検出方式や、
回路は複雑にせずに図5に示すように消費電流調整抵抗
11を用いて、各単電池1から流れる電流のバランスを
取る方式がある。後者の消費電流調整用抵抗11を用い
る方式では、各単電池1のプラス電極とマイナス電極の
間に直接消費電流調整抵抗11を配置している。
【0004】図3の従来の単電池の電圧検出回路におい
て、各単電池1を流れる電流が同じになるのは、図4に
おける消費電流I(2)〜I(n−1)と、図5におけ
る消費電流Ireg(1)〜Ireg(n−1)の合成
電流により、図3の各センス線(検出線)3〜センス線
(検出線)6の電流が0になる時である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図5に示す
ように各単電池1のプラス電極のセンス線とマイナス電
極のセンス線の間に直接消費電流調整抵抗11を配置し
て、図4の消費電流I(2)〜I(n−1)と、図5の
消費電流Ireg(1)〜Ireg(n−1)の合成電
流を作成すると、センス線3〜センス線6がオープン状
態(すなわち電気的な切断状態)となっても、差動アン
プ(オペアンプ)8からは見かけ上正常な単電池電圧9
が出力されてしまう。すなわちセンス線3〜6がオープ
ン状態となって、異常状態であったとしても、各単電池
1の電圧9が正常値として出力されてしまうことにな
る。すなわち、センス線3〜センス線6がオープン状態
で異常であっても、単電池電圧9はオープン前と変わら
ず、正常でも異常でも同じ値が出てしまうのである。そ
こで本発明は上記課題を解消し、単電池のような電池の
電圧を検出する際に、検出線がオープン状態になって異
常状態が発生した場合に、容易に異常状態を検出するこ
とができる電池の電圧検出回路を提供することを目的と
している。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、複数の電池を直列接続した状態で、各電池の電
圧を個別に検出する電池の電圧検出回路であり、各電池
の正極と負極にそれぞれ接続された電圧検出用の検出線
と、これらの検出線から得られる信号により各電池の電
圧を個別に検出する電圧検出部と、各電池に関する検出
線と検出線とは別に、各電池の正極と負極の間にそれぞ
れ接続される配線と、各配線の途中に配置されて、各電
池における消費電流のバランス調整をするための調整抵
抗と、を備えることを特徴とする電池の電圧検出回路に
より、達成される。
【0007】本発明では、複数の電池を直列接続した状
態で、各電池の電圧を個別に検出する電池の検出回路で
あり、電圧検出用の検出線は、各電池の正極と負極にそ
れぞれ接続されている。電圧検出部は、これらの検出線
から得られる信号により各電池の電圧を個別に検出する
ようになっている。配線は、各電池に関するこれらの検
出線とは別に各電池の正極と負極との間に接続されてい
る。調整抵抗は各配線の途中に配置されており、各電池
における消費電流のバランス調整を行う。
【0008】これにより、この調整抵抗により各電池の
電流が同じ状態になったとしても、検出線の電流がこの
調整抵抗により0にならないようにすることができる。
つまり検出線のいずれかが電気的にオープン状態になっ
て異常状態になった場合に、そのオープン状態になった
検出線に対応する単電池の電圧が大きく変動する(オー
プン前と比較して非常に大きくなるかあるいは小さくな
る)。このことを利用して、単電池の電圧検出値から検
出線のオープン状態(異常状態)を検知することができ
る。本発明において、好ましくは各電池が、セルを1つ
有する単電池である場合に適応できる。本発明におい
て、好ましくは検出線が電気的にオープン状態になる
と、電圧検出部が検出する電圧の電圧値の変化により、
オープン状態の検出線の異常を表示部を表示できるよう
になっている。本発明において、好ましくは表示部は、
異常を表わす信号出力を外部に出力できることにより、
異常信号の処理を行える。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。
【0010】図1は、本発明の電池の電圧検出回路の好
ましい実施の形態を示しており、この電池の電圧検出回
路は、好ましくはいわゆる単電池を直列に複数接続した
場合における各単電池の電圧検出を個別に検出できるも
のである。図1に示す電池の電圧検出回路20は、たと
えばリチウムイオン電池やニッケルカドミウム電池のよ
うないわゆる単電池を複数接続した場合に各単電池1の
それぞれの電圧を個別に検出するようになっている。こ
のような単電池1は、直列に接続されているが、電位的
に下位の単電池を便宜的に1Aと示し、電位的に上位の
電池を1Bと示している。従って電位的に下位の単電池
1Aから電位的に上位の単電池1Bに行くに従って、電
位的に位置が上がる。
【0011】一例として、電位的に最も上位の単電池1
(1B)のプラス電極は、検出線であるセンス線22及
び抵抗34を介して、差動アンプ(オペレーショナルア
ンプ)28の非反転入力端子に接続されている。単電池
1(1B)のマイナス電極は、検出線であるセンス線2
3と抵抗33を介して、差動アンプ28の反転入力端子
に接続されている。これにより、電位的に最も上位の単
電池1の電圧値は、差動アンプ28で処理されて、単電
池電圧29として出力することができる。
【0012】同様にして次の単電池1のプラス電極はセ
ンス線23と抵抗34を介して別の差動アンプ28の非
反転入力端子に接続されている。この単電池1のマイナ
ス電極はセンス線24と抵抗33を介して差動アンプ2
8の反転入力端子に接続されている。以下同様にして、
最も電位的に下位の単電池1(1A)のプラス電極はセ
ンス線26と抵抗34を介して差動アンプ28の非反転
入力端子に接続されており、単電池1(1A)のマイナ
ス電極はセンス線27、抵抗33を介して差動アンプ2
8の反転入力端子に接続されている。
【0013】電位的に最も下位の単電池より1つ上位の
単電池1のプラス電極は、センス線25と抵抗34を介
して差動アンプ28の非反転入力端子に接続されてお
り、この単電池1のマイナス電極は、センス線26と抵
抗33を介して差動アンプ28の反転入力端子に接続さ
れている。このようにして、各単電池1の電圧は、対応
するセンス線と抵抗と差動アンプ28を介して、個別に
単電池電圧29として出力することができる。
【0014】図1の電池の電圧検出回路20は、電圧検
出表示部30を有している。この電圧検出表示部30
は、上述した複数組の抵抗33,34と、複数の差動ア
ンプ28及び表示装置35を有している。この表示装置
35は、各単電池1の電圧29を個別に表示することが
でき、しかも異常状態を示す信号出力を外部に出力でき
る表示装置である。これにより異常信号出力は外部で適
切な処理に用いることができる。この表示装置35とし
ては、たとえば液晶表示パネル、蛍光表示管あるいは陰
極線管、プラズマディスプレイといったような各種の表
示装置を採用することができる。
【0015】この電池の電圧検出回路20は、消費電流
調整部40を有している。この消費電流調整部40は、
複数の単電池1の直列状態に対応して設けられており、
複数の消費電流調整用線(配線)12とこれらの消費電
流調整用線12の途中に配置された消費電流調整抵抗1
1を有している。各単電池1のプラス電極とマイナス電
極にはそれぞれ消費電流調整用線12が、センス線2
2,23とは別個に接続されており、これらの調整用線
12,12の途中には消費電流調整抵抗11が配置され
ている。この消費電流調整抵抗11は、各単電池1を流
れる電流を同じにするための調整抵抗である。すなわ
ち、電位的に上位の単電池1(1B)であっても、電位
的に下位の単電池1(1A)であっても、それぞれに流
れる消費電流を同じにするための調整抵抗である。
【0016】このように、消費電流調整部40の消費電
流調整抵抗11を、センス線22,23,24,・・・
26とは別個に設けた消費電流調整用線12に対して設
けることにより、次のようなメリットがある。つまり、
各単電池1の消費電流の同じ状態においても、センス線
23,24,25,26の電流を0とならないようにす
ることができる。これにより、もしこれらのセンス線2
3,24,25,26の少くとも1つがオープン状態
(電気的に切断状態)になって異常になった場合に、オ
ープン状態になったセンス線に対応する単電池電圧29
が、オープン前の単電池電圧に比較して、非常に大きく
なるか、あるいは小さくなる。
【0017】たとえばセンス線23がオープン状態にな
って異常になった場合には、このセンス線23が抵抗3
3を介して差動アンプ28の非反転入力端子に入ってい
ることから、単電池電圧29(B)の電圧値は、オープ
ン状態の前の電圧値に比べて、非常に大きくなるかある
いは小さく表示することになる。オープン状態になった
センス線に該当する単電池の電圧29(たとえば29
B)の値を見ることにより、センス線がオープン状態に
なったことを知ることができ、しかもどのセンス線がオ
ープン状態になったかも知ることができる。このよう
に、消費電流調整部40の消費電流調整用線12と消費
電流調整抵抗11を、従来と異なり、センス線22,2
3,・・・26とは別個に各単電池1に対して、電位的
に最下位の単電池1(1A)を除いて外付けで設けるこ
とにより、各単電池1の電流が同じ状態になっても、セ
ンス線22,23,・・・26の電流を0にはならない
ようにすることができることから、逆にこられのセンス
線のいずれかがオープン状態になった場合には、単電池
電圧29を積極的に変動させて、使用者やメンテナンス
する人に知らせることができる。
【0018】図2は、本発明の電池の電圧検出回路の別
の実施の形態を示している。図1の電圧検出回路では各
消費電流調整抵抗11が各単電池1に設けられているの
に対して、図2の電圧検出回路20の各消費電流調整抵
抗11は各単電池ごとではなく端部の単電池1のプラス
極と、対応する位置の単電池1のマイナス極の間にそれ
ぞれ接続されている。図2の回路の他の点については図
1の回路と同様なのでその説明を援用する。
【0019】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではない。上述した実施の形態では電池として
単電池を用いているが、これに限らず通常の複数のセル
を有する電池を直列接続する場合にも勿論用いることが
できる。また電圧検出表示部30は、センス線がオープ
ン状態になって異常になった場合に、表示装置35で異
常電圧を表示するばかりでなく、外部に信号出力として
出力したり、音や光で警報を発するようにしても勿論構
わない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単電池のような電池の電圧を検出する際に、検出線がオ
ープン状態になって異常状態が発生した場合に、容易に
異常状態を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池の電圧検出回路の好ましい実施の
形態を示す図。
【図2】本発明の電池の電圧検出回路の別の実施の形態
を示す図。
【図3】従来の電池の電圧検出回路を示す図。
【図4】図2の従来の電池の電圧検出回路における消費
電流の流れを示す等価回路図。
【図5】図3の等価回路に対して各電池の消費電流を同
じにする消費電流調整抵抗を設けた状態を示す図。
【符号の説明】
1・・・単電池(電池)、11・・・消費電流調整抵抗
(調整抵抗)、12・・・消費電流調整用線(配線)、
20・・・電池の電圧検出回路、22,23,24,2
5,26,27・・・センス線(検出線)、28・・・
差動アンプ、30・・・電圧検出表示部(電圧検出
部)、35・・・表示装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電池を直列接続した状態で、各電
    池の電圧を個別に検出する電池の電圧検出回路であり、 各電池の正極と負極にそれぞれ接続された電圧検出用の
    検出線と、 これらの検出線から得られる信号により各電池の電圧を
    個別に検出する電圧検出部と、 各電池に関する検出線と検出線とは別に、各電池の正極
    と負極の間にそれぞれ接続される配線と、 各配線の途中に配置されて、各電池における消費電流の
    バランス調整をするための調整抵抗と、を備えることを
    特徴とする電池の電圧検出回路。
  2. 【請求項2】 各電池は、セルを1つ有する単電池であ
    る請求項1に記載の電池の電圧検出回路。
  3. 【請求項3】 いずれかの検出線が電気的にオープン状
    態になると、電圧検出部が検出する電池の電圧値の変化
    により電気的にオープン状態の検出線の異常を表示する
    表示部を有する請求項1に記載の電池の電圧検出回路。
  4. 【請求項4】 表示部は、異常を表示する信号出力を出
    力する請求項3に記載の電池の電圧検出回路。
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