JP2003180038A - 充電制御装置 - Google Patents
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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- H02J7/0031—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using battery or load disconnect circuits
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、ＩＣのパッケージングや回路基板へ
の実装に際して発生する応力の影響等をキャンセルし、
二次電池の充電制御を高精度に行うことが可能な充電制
御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明に係る充電制御装置３は、二次電池
２の充電電圧及び充電電流を基に満充電を検出する第
１、第２満充電検出回路３１、３４と、各検出回路３
１、３４の出力に応じて二次電池２への給電制御を行う
制御回路３５と、外部入力された制御情報を不揮発的に
記憶するメモリ３７と、メモリ３７から読み出した制御
情報に応じて各検出回路３１、３４の満充電検出レベル
を設定する可変直流電圧源３２及びオフセット回路３６
と、を有して成る。
の実装に際して発生する応力の影響等をキャンセルし、
二次電池の充電制御を高精度に行うことが可能な充電制
御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】本発明に係る充電制御装置３は、二次電池
２の充電電圧及び充電電流を基に満充電を検出する第
１、第２満充電検出回路３１、３４と、各検出回路３
１、３４の出力に応じて二次電池２への給電制御を行う
制御回路３５と、外部入力された制御情報を不揮発的に
記憶するメモリ３７と、メモリ３７から読み出した制御
情報に応じて各検出回路３１、３４の満充電検出レベル
を設定する可変直流電圧源３２及びオフセット回路３６
と、を有して成る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の充電状
態を監視してその充電制御を行う充電制御装置に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】図２は充電制御装置を搭載したバッテリ
パックの一従来例を示す概略構成図である。本図に示す
バッテリパック１’は、充電可能な二次電池セル２’
と、該二次電池セル２’の充電状態を監視してその充電
制御を行う充電制御ＩＣ３’と、充電器（不図示）から
直流電源が供給される給電端子４ａ’、４ｂ’と、給電
端子４ａ’と二次電池セル２’の正極との間に接続され
たスイッチ素子５’と、二次電池セル２’の負極と給電
端子４ｂ’（グランド線）との間に接続されたセンス抵
抗６’と、を有して成る。なお、センス抵抗６’は、二
次電池セル２’に流れる充電電流を電圧の形で検出する
ための微少抵抗（一般に数十ｍΩ）である。 【０００３】充電制御ＩＣ３’は、二次電池セル２’の
充電電圧と所定の参照電圧を比較することで二次電池セ
ル２’が満充電状態であるか否かを検出する第１満充電
検出回路３１’と、前記参照電圧を生成する直流電圧源
３２’と、センス抵抗６’の両端電圧を比較することで
二次電池セル２’が満充電状態であるか否かを検出する
第２満充電検出回路３４’と、第１、第２満充電検出回
路３１’、３４’の出力信号に応じてスイッチ素子５’
をオン／オフすることで二次電池セル２’への給電制御
を行う制御回路３５’と、を１つのパッケージに封入し
て成る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】確かに、上記構成から
成るバッテリパック１’であれば、充電制御ＩＣ３’に
よって二次電池セル２’の充電状態を監視し、その充電
制御をある程度適正に行うことができる。 【０００５】しかしながら、上記構成から成る充電制御
ＩＣ３’では、直流電圧源３２’にて生成される参照電
圧（すなわち、第１満充電検出回路３１’における充電
電圧の満充電検出レベル）が回路を作り込んだ段階で固
定されていたため、回路形成後に生じる前記参照電圧の
ばらつき要因（充電制御ＩＣ３’のパッケージングや回
路基板への実装に際して発生する応力の影響等）や、充
電制御ＩＣ３’の監視対象となる二次電池セル２’自体
の製造ばらつきをキャンセルすることができなかった。
従って、上記構成から成る充電制御ＩＣ３’では、充電
動作の安全性を担保するために充電電圧の満充電検出レ
ベルを低めに設定しなければならず、二次電池セル２’
の充電容量を最大限に利用することができなかった。 【０００６】一方、第２満充電検出回路３４’は、外部
接続されたセンス抵抗６’の両端電圧を比較することで
二次電池セル２’が満充電状態であるか否かを検出する
構成であるため、センス抵抗６’の抵抗値を適宜選択す
ることで、充電電流の満充電検出レベルを変化させるこ
とができる。しかし、センス抵抗６’は微少抵抗である
ために接続抵抗や配線抵抗のばらつき等の影響を受けや
すく、満充電検出レベルのばらつきを補正することは非
常に難しかった。従って、上記構成から成る充電制御Ｉ
Ｃ３’では、充電動作の安全性を担保するために充電電
流の満充電検出レベルも低めに設定しなければならず、
二次電池セル２’の充電容量を最大限に利用することが
できなかった。また、外部接続されたセンス抵抗６’
は、バッテリパック１’の規模縮小やコストダウンを妨
げる要因にもなっていた。 【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑み、ＩＣのパ
ッケージングや回路基板への実装に際して発生する応力
の影響等をキャンセルし、二次電池の充電制御を高精度
に行うことが可能な充電制御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】上記目的を達成するため
に、本発明に係る充電制御装置は、二次電池の充電電圧
及び／または充電電流に基づいて該二次電池が満充電状
態であるか否かを検出する満充電検出手段と、該満充電
検出手段の出力信号に応じて前記二次電池への給電制御
を行う制御手段と、外部から入力された制御情報を不揮
発的に記憶する記憶手段と、該記憶手段から読み出した
前記制御情報に応じて前記満充電検出手段における前記
充電電圧及び／または充電電流の満充電検出レベルを設
定する設定手段と、を有して成る構成としている。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は本発明に係る充電制御装置
を搭載したバッテリパックの一実施形態を示す概略構成
図である。本実施形態のバッテリパック１は、充電可能
な二次電池セル２（リチウムイオン電池など）と、該二
次電池セル２の充電状態を監視してその充電制御を行う
充電制御ＩＣ３と、充電器（不図示）から直流電源が供
給される給電端子４ａ、４ｂと、該給電端子４ａと二次
電池セル２の正極との間に接続されたスイッチ素子５
（ＭＯＳトランジスタなど）と、を有して成る。 【００１０】充電制御ＩＣ３は、二次電池セル２の充電
電圧と所定の参照電圧を比較することで二次電池セル２
が満充電状態であるか否かを検出する第１満充電検出回
路３１と、前記参照電圧を生成する可変直流電圧源３２
と、二次電池セル２の負極と給電端子４ｂ（グランド
線）との間に接続されたセンス抵抗３３と、センス抵抗
３３の両端電圧を比較することで二次電池セル２が満充
電状態であるか否かを検出する第２満充電検出回路３４
と、第１、第２満充電検出回路３１、３４の出力信号に
応じてスイッチ素子５をオン／オフすることで二次電池
セル２への給電制御を行う制御回路３５と、第２満充電
検出回路３４の出力反転レベルをオフセットさせるオフ
セット回路３６と、外部から入力された制御情報を記憶
する不揮発性メモリ３７（フラッシュメモリ等）と、を
１つのパッケージに封入して成る。 【００１１】第１満充電検出回路３１の出力信号レベル
は、二次電池セル２の充電電圧が可変直流電圧源３２で
生成された参照電圧よりも低ければＬレベルとなり、高
ければＨレベルとなる。一方、第２満充電検出回路３４
の出力信号レベルは、センス抵抗３３の両端電圧がオフ
セット回路３６で設定されたオフセット値よりも高けれ
ばＬレベルとなり、低ければＨレベルとなる。 【００１２】制御回路３５は、第１、第２満充電検出回
路３１、３４の出力信号レベルがＨレベルとなったと
き、二次電池セル２の充電電圧及び充電電流の少なくと
も一方が満充電状態を示していると判断して、スイッチ
素子５を閉状態にする。このような構成とすることによ
り、二次電池セル２が過充電状態となることを未然に防
止することができる。 【００１３】ここで、本実施形態の可変直流電圧源３２
は、不揮発性メモリ３７から読み出した制御情報に応じ
て、前記参照電圧（すなわち、第１満充電検出回路３１
における前記充電電圧の満充電検出レベル）を設定する
ことが可能である。また、本実施形態のオフセット回路
３６は、同じく不揮発性メモリ３７から読み出した制御
情報に応じて、前記オフセット値（すなわち、第２満充
電検出回路３４における前記充電電流の満充電検出レベ
ル）を設定することが可能である。 【００１４】このような構成とすることにより、本実施
形態の充電制御ＩＣ３では、充電制御ＩＣ３のパッケー
ジング後や回路基板への実装後、或いは二次電池セル２
の接続後等であっても、不揮発性メモリ３７の内容を書
き換えることで、容易に前記充電電圧及び前記充電電流
の満充電検出レベルを設定変更することができる。 【００１５】従って、充電制御ＩＣ３をバッテリパック
１に組み込んだ後で不揮発性メモリ３７に制御情報を書
き込むといったプロセスを構築すれば、回路形成後に生
じる前記参照電圧のばらつき要因（充電制御ＩＣ３のパ
ッケージングや回路基板への実装に際して発生する応力
の影響等）や、充電制御ＩＣ３の監視対象となる二次電
池セル２自体の製造ばらつき等を全てキャンセルして、
前記充電電圧及び前記充電電流の満充電検出レベルを最
適化することが可能となる。 【００１６】すなわち、従来の充電制御ＩＣ３’（図２
参照）では、前記充電電圧及び前記充電電流の検出値に
±０．５％程度のばらつきがあることを考慮して、充電
動作の安全性を担保するために前記満充電検出レベルを
低めに設定していたが、本実施形態の充電制御ＩＣ３で
は、検出値のばらつきを±０．１％以下にまで低減する
ことができるので、前記満充電検出レベルを不必要に下
げておく必要がなくなり、二次電池セル２の充電容量を
より有効に利用することが可能となる。 【００１７】また、本実施形態の充電制御ＩＣ３では、
前記制御情報の記憶媒体として不揮発性メモリ３７を採
用しているので、充電制御ＩＣ３への電源供給が絶たれ
ても記憶内容が消去されることはない。従って、一度満
充電検出レベルの最適化を行えば、その後は不揮発性メ
モリ３７に制御情報の再書き込みを行う必要がない。 【００１８】さらに、本実施形態の充電制御ＩＣ３を採
用すれば、二次電池セル２の充電電流を検出するセンス
抵抗を外部接続する必要がなくなるので、バッテリパッ
ク１の規模縮小やコストダウンに貢献することもでき
る。 【００１９】なお、充電制御ＩＣ３内にスイッチ素子５
を含めたり、不揮発性メモリ３７を別ＩＣチップとして
充電制御ＩＣ３にチップオンチップした構成でも構わな
い。 【００２０】 【発明の効果】上記で説明したように、本発明に係る充
電制御装置は、二次電池の充電電圧及び／または充電電
流に基づいて該二次電池が満充電状態であるか否かを検
出する満充電検出手段と、該満充電検出手段の出力信号
に応じて前記二次電池への給電制御を行う制御手段と、
外部から入力された制御情報を不揮発的に記憶する記憶
手段と、該記憶手段から読み出した前記制御情報に応じ
て前記満充電検出手段における前記充電電圧及び／また
は充電電流の満充電検出レベルを設定する設定手段と、
を有して成る構成としている。 【００２１】このような構成とすることにより、ＩＣの
パッケージングや回路基板への実装に際して発生する応
力の影響等をキャンセルし、二次電池の充電制御を高精
度に行うことが可能な充電制御装置を実現することが可
能となる。
態を監視してその充電制御を行う充電制御装置に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】図２は充電制御装置を搭載したバッテリ
パックの一従来例を示す概略構成図である。本図に示す
バッテリパック１’は、充電可能な二次電池セル２’
と、該二次電池セル２’の充電状態を監視してその充電
制御を行う充電制御ＩＣ３’と、充電器（不図示）から
直流電源が供給される給電端子４ａ’、４ｂ’と、給電
端子４ａ’と二次電池セル２’の正極との間に接続され
たスイッチ素子５’と、二次電池セル２’の負極と給電
端子４ｂ’（グランド線）との間に接続されたセンス抵
抗６’と、を有して成る。なお、センス抵抗６’は、二
次電池セル２’に流れる充電電流を電圧の形で検出する
ための微少抵抗（一般に数十ｍΩ）である。 【０００３】充電制御ＩＣ３’は、二次電池セル２’の
充電電圧と所定の参照電圧を比較することで二次電池セ
ル２’が満充電状態であるか否かを検出する第１満充電
検出回路３１’と、前記参照電圧を生成する直流電圧源
３２’と、センス抵抗６’の両端電圧を比較することで
二次電池セル２’が満充電状態であるか否かを検出する
第２満充電検出回路３４’と、第１、第２満充電検出回
路３１’、３４’の出力信号に応じてスイッチ素子５’
をオン／オフすることで二次電池セル２’への給電制御
を行う制御回路３５’と、を１つのパッケージに封入し
て成る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】確かに、上記構成から
成るバッテリパック１’であれば、充電制御ＩＣ３’に
よって二次電池セル２’の充電状態を監視し、その充電
制御をある程度適正に行うことができる。 【０００５】しかしながら、上記構成から成る充電制御
ＩＣ３’では、直流電圧源３２’にて生成される参照電
圧（すなわち、第１満充電検出回路３１’における充電
電圧の満充電検出レベル）が回路を作り込んだ段階で固
定されていたため、回路形成後に生じる前記参照電圧の
ばらつき要因（充電制御ＩＣ３’のパッケージングや回
路基板への実装に際して発生する応力の影響等）や、充
電制御ＩＣ３’の監視対象となる二次電池セル２’自体
の製造ばらつきをキャンセルすることができなかった。
従って、上記構成から成る充電制御ＩＣ３’では、充電
動作の安全性を担保するために充電電圧の満充電検出レ
ベルを低めに設定しなければならず、二次電池セル２’
の充電容量を最大限に利用することができなかった。 【０００６】一方、第２満充電検出回路３４’は、外部
接続されたセンス抵抗６’の両端電圧を比較することで
二次電池セル２’が満充電状態であるか否かを検出する
構成であるため、センス抵抗６’の抵抗値を適宜選択す
ることで、充電電流の満充電検出レベルを変化させるこ
とができる。しかし、センス抵抗６’は微少抵抗である
ために接続抵抗や配線抵抗のばらつき等の影響を受けや
すく、満充電検出レベルのばらつきを補正することは非
常に難しかった。従って、上記構成から成る充電制御Ｉ
Ｃ３’では、充電動作の安全性を担保するために充電電
流の満充電検出レベルも低めに設定しなければならず、
二次電池セル２’の充電容量を最大限に利用することが
できなかった。また、外部接続されたセンス抵抗６’
は、バッテリパック１’の規模縮小やコストダウンを妨
げる要因にもなっていた。 【０００７】本発明は、上記の問題点に鑑み、ＩＣのパ
ッケージングや回路基板への実装に際して発生する応力
の影響等をキャンセルし、二次電池の充電制御を高精度
に行うことが可能な充電制御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】上記目的を達成するため
に、本発明に係る充電制御装置は、二次電池の充電電圧
及び／または充電電流に基づいて該二次電池が満充電状
態であるか否かを検出する満充電検出手段と、該満充電
検出手段の出力信号に応じて前記二次電池への給電制御
を行う制御手段と、外部から入力された制御情報を不揮
発的に記憶する記憶手段と、該記憶手段から読み出した
前記制御情報に応じて前記満充電検出手段における前記
充電電圧及び／または充電電流の満充電検出レベルを設
定する設定手段と、を有して成る構成としている。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は本発明に係る充電制御装置
を搭載したバッテリパックの一実施形態を示す概略構成
図である。本実施形態のバッテリパック１は、充電可能
な二次電池セル２（リチウムイオン電池など）と、該二
次電池セル２の充電状態を監視してその充電制御を行う
充電制御ＩＣ３と、充電器（不図示）から直流電源が供
給される給電端子４ａ、４ｂと、該給電端子４ａと二次
電池セル２の正極との間に接続されたスイッチ素子５
（ＭＯＳトランジスタなど）と、を有して成る。 【００１０】充電制御ＩＣ３は、二次電池セル２の充電
電圧と所定の参照電圧を比較することで二次電池セル２
が満充電状態であるか否かを検出する第１満充電検出回
路３１と、前記参照電圧を生成する可変直流電圧源３２
と、二次電池セル２の負極と給電端子４ｂ（グランド
線）との間に接続されたセンス抵抗３３と、センス抵抗
３３の両端電圧を比較することで二次電池セル２が満充
電状態であるか否かを検出する第２満充電検出回路３４
と、第１、第２満充電検出回路３１、３４の出力信号に
応じてスイッチ素子５をオン／オフすることで二次電池
セル２への給電制御を行う制御回路３５と、第２満充電
検出回路３４の出力反転レベルをオフセットさせるオフ
セット回路３６と、外部から入力された制御情報を記憶
する不揮発性メモリ３７（フラッシュメモリ等）と、を
１つのパッケージに封入して成る。 【００１１】第１満充電検出回路３１の出力信号レベル
は、二次電池セル２の充電電圧が可変直流電圧源３２で
生成された参照電圧よりも低ければＬレベルとなり、高
ければＨレベルとなる。一方、第２満充電検出回路３４
の出力信号レベルは、センス抵抗３３の両端電圧がオフ
セット回路３６で設定されたオフセット値よりも高けれ
ばＬレベルとなり、低ければＨレベルとなる。 【００１２】制御回路３５は、第１、第２満充電検出回
路３１、３４の出力信号レベルがＨレベルとなったと
き、二次電池セル２の充電電圧及び充電電流の少なくと
も一方が満充電状態を示していると判断して、スイッチ
素子５を閉状態にする。このような構成とすることによ
り、二次電池セル２が過充電状態となることを未然に防
止することができる。 【００１３】ここで、本実施形態の可変直流電圧源３２
は、不揮発性メモリ３７から読み出した制御情報に応じ
て、前記参照電圧（すなわち、第１満充電検出回路３１
における前記充電電圧の満充電検出レベル）を設定する
ことが可能である。また、本実施形態のオフセット回路
３６は、同じく不揮発性メモリ３７から読み出した制御
情報に応じて、前記オフセット値（すなわち、第２満充
電検出回路３４における前記充電電流の満充電検出レベ
ル）を設定することが可能である。 【００１４】このような構成とすることにより、本実施
形態の充電制御ＩＣ３では、充電制御ＩＣ３のパッケー
ジング後や回路基板への実装後、或いは二次電池セル２
の接続後等であっても、不揮発性メモリ３７の内容を書
き換えることで、容易に前記充電電圧及び前記充電電流
の満充電検出レベルを設定変更することができる。 【００１５】従って、充電制御ＩＣ３をバッテリパック
１に組み込んだ後で不揮発性メモリ３７に制御情報を書
き込むといったプロセスを構築すれば、回路形成後に生
じる前記参照電圧のばらつき要因（充電制御ＩＣ３のパ
ッケージングや回路基板への実装に際して発生する応力
の影響等）や、充電制御ＩＣ３の監視対象となる二次電
池セル２自体の製造ばらつき等を全てキャンセルして、
前記充電電圧及び前記充電電流の満充電検出レベルを最
適化することが可能となる。 【００１６】すなわち、従来の充電制御ＩＣ３’（図２
参照）では、前記充電電圧及び前記充電電流の検出値に
±０．５％程度のばらつきがあることを考慮して、充電
動作の安全性を担保するために前記満充電検出レベルを
低めに設定していたが、本実施形態の充電制御ＩＣ３で
は、検出値のばらつきを±０．１％以下にまで低減する
ことができるので、前記満充電検出レベルを不必要に下
げておく必要がなくなり、二次電池セル２の充電容量を
より有効に利用することが可能となる。 【００１７】また、本実施形態の充電制御ＩＣ３では、
前記制御情報の記憶媒体として不揮発性メモリ３７を採
用しているので、充電制御ＩＣ３への電源供給が絶たれ
ても記憶内容が消去されることはない。従って、一度満
充電検出レベルの最適化を行えば、その後は不揮発性メ
モリ３７に制御情報の再書き込みを行う必要がない。 【００１８】さらに、本実施形態の充電制御ＩＣ３を採
用すれば、二次電池セル２の充電電流を検出するセンス
抵抗を外部接続する必要がなくなるので、バッテリパッ
ク１の規模縮小やコストダウンに貢献することもでき
る。 【００１９】なお、充電制御ＩＣ３内にスイッチ素子５
を含めたり、不揮発性メモリ３７を別ＩＣチップとして
充電制御ＩＣ３にチップオンチップした構成でも構わな
い。 【００２０】 【発明の効果】上記で説明したように、本発明に係る充
電制御装置は、二次電池の充電電圧及び／または充電電
流に基づいて該二次電池が満充電状態であるか否かを検
出する満充電検出手段と、該満充電検出手段の出力信号
に応じて前記二次電池への給電制御を行う制御手段と、
外部から入力された制御情報を不揮発的に記憶する記憶
手段と、該記憶手段から読み出した前記制御情報に応じ
て前記満充電検出手段における前記充電電圧及び／また
は充電電流の満充電検出レベルを設定する設定手段と、
を有して成る構成としている。 【００２１】このような構成とすることにより、ＩＣの
パッケージングや回路基板への実装に際して発生する応
力の影響等をキャンセルし、二次電池の充電制御を高精
度に行うことが可能な充電制御装置を実現することが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る充電制御装置を搭載したバッテ
リパックの一実施形態を示す概略構成図である。 【図２】 充電制御装置を搭載したバッテリパックの一
従来例を示す概略構成図である。 【符号の説明】 １ バッテリパック ２ 二次電池セル ３ 充電制御ＩＣ ４ａ、４ｂ 給電端子 ５ スイッチ素子（ＭＯＳトランジスタ） ３１ 第１満充電検出回路 ３２ 可変直流電圧源 ３３ センス抵抗 ３４ 第２満充電検出回路 ３５ 制御回路 ３６ オフセット回路 ３７ 不揮発性メモリ
リパックの一実施形態を示す概略構成図である。 【図２】 充電制御装置を搭載したバッテリパックの一
従来例を示す概略構成図である。 【符号の説明】 １ バッテリパック ２ 二次電池セル ３ 充電制御ＩＣ ４ａ、４ｂ 給電端子 ５ スイッチ素子（ＭＯＳトランジスタ） ３１ 第１満充電検出回路 ３２ 可変直流電圧源 ３３ センス抵抗 ３４ 第２満充電検出回路 ３５ 制御回路 ３６ オフセット回路 ３７ 不揮発性メモリ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】二次電池の充電電圧及び／または充電電流
に基づいて該二次電池が満充電状態であるか否かを検出
する満充電検出手段と、該満充電検出手段の出力信号に
応じて前記二次電池への給電制御を行う制御手段と、外
部から入力された制御情報を不揮発的に記憶する記憶手
段と、該記憶手段から読み出した前記制御情報に応じて
前記満充電検出手段における前記充電電圧及び／または
充電電流の満充電検出レベルを設定する設定手段と、を
有して成る充電制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001376771A JP2003180038A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 充電制御装置 |
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