JPH08190936A

JPH08190936A - 二次電池の充放電保護装置

Info

Publication number: JPH08190936A
Application number: JP7003536A
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: 1996-07-23
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: JP3622243B2

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可
能電圧上限近傍の第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。この際に放電遮断用スイッチ素子230 も
同時にオフとされて放電方向の電流も遮断される。この
結果、充電遮断用スイッチ230 の寄生ダイオード222 へ
の放電方向の電流が阻止され、その通電が防止される。
同様に、放電時に電池電圧が第２の設定電圧以下となる
と放電遮断用スイッチ素子230 をオフとして放電電流を
遮断し、同時に充電遮断用スイッチ素子220 をオフとし
て放電遮断用スイッチ230 の寄生ダイオード232の通電
を防止する。

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。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
に直列に接続してそれらのオフ時に充電経路および放電
経路を寄生ダイオードにて確保しつつ過充電および過放
電を防止しているものであった。

【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
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、二次電池の充放電経路に直
列に接続されて、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、オフ時に放電方向の電流にて導通す
る寄生ダイオードを内部に含む第１のスイッチ手段と、
二次電池の充放電経路に直列に接続されて、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
充電方向の電流にて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
てその電池電圧が動作可能電圧の上限近傍の第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、電池電圧が動作可能電圧の下限近傍の第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、制御手段は、前記第１のスイッチ手
段または前記第２のスイッチ手段をオフ制御する際に他
方のスイッチ手段を同時にオフ制御することを特徴とす
る。

【０００９】さらに、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のスイッチ手段および第２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のスイッチ手段および第１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、電圧値が第１の
設定電圧以上になったときに第１のスイッチ手段および
第２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
段および第１のスイッチ手段をオフにするとよい。

【００１０】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のスイッチ手段をオフ制御するよ
うにしてもよい。また、第１のスイッチ手段および第２
のスイッチ手段は、双方ともに二次電池に対してプラス
またはマイナスの充放電経路のいずれか一方に直列に接
続されるとよい。

【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、通常オンとなっている第１のスイッチ手段と第２
のスイッチ手段とにて二次電池の充放電経路をともに確
保して、これらを介して充電器からの充電電流を受け、
または負荷への放電電流を供給する。この状態にて充電
を行なっている際に、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て二次電
池での過充電を防止する。この際に、制御手段は第２の
スイッチ手段も同時にオフとして、二次電池からの放電
方向の電流を遮断する。これにより、第１のスイッチ手
段のオフ時にその遮断方向と反対方向の電流により導通
しようとする寄生ダイオードの通電を防止する。また、
放電時には、制御手段にて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、制御手段は第１のスイッチ
手段も同時にオフとして二次電池への充電方向の電流を
遮断する。この結果、第２のスイッチ手段における寄生
ダイオードの通電を防止する。

【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1
0,12 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
遮断して、それぞれの電池10,12の過充電および過放電
を防止する。

【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 とを有している。
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220,23
0 をそれぞれ制御するスイッチ制御回路であり、特に本
実施例では共通の制御線240 からの制御信号にてスイッ
チ素子220,230 を同時にオン・オフ制御する。この制御
回路14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、スイッチ駆動回路312
とを有している。

【００１５】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、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、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、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。

【００１６】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 の動作可能電
圧の上限値近傍の、たとえば、リチウムイオン電池の場
合では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、リチウムイオン
電池の場合では、動作可能電圧の下限値近傍の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30
4,306 の出力は、第１の設定電圧以上か否かの検出結果
が第１のOR回路308 に供給され、第２の設定電圧以下か
否かの検出結果が第２のOR回路310 に供給される。

【００１７】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 の検出結果の論理和をとる論
理回路であり、いずれかの出力が第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２の比較回路306 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、スイッチ駆
動回路312 に有効出力を供給する論理回路である。

【００１８】スイッチ駆動回路312 は、充電経路遮断用
スイッチ素子220 および放電経路遮断用スイッチ素子23
0 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 および第２のOR回路310 からの論理出
力に応動して所定の出力をスイッチ素子220,230 に供給
する制御回路である。特に、本実施例では、第１のOR回
路308 からの有効出力にて第１および第２のスイッチ素
子220,230 を同時にオフとして、第２のOR回路310 から
の有効出力にて第１および第２のスイッチ素子220,230
を同時にオフとし、有効出力がいずれのOR回路308,310
からも出力されていない場合には両スイッチ素子220,23
0 をオンとする。

【００１９】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、通常オンとなって充電方向（図の矢印Ｘ方向）に電
流を導通させて制御回路210 から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第１のスイッチ素子で
ある。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、図１に示すよう
に、そのドレインＤがニ次電池10のプラス端子側に接続
されて、ソースＳが放電経路遮断用スイッチ素子230 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。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、つまり放電方向の電流
にて通電する寄生ダイオード222 を内部に有している。

【００２０】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、第１
のスイッチ素子220 と入出力端子32との間に直列に接続
されて通常オンとなり、放電方向（図の矢印Ｙ方向）の
電流を通過させて、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。つまり、第１の電界
効果トランジスタ220 とは逆向きに、ソースＳが第１の
スイッチ素子220 のソース側に接続されて、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21
0 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、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、放電方向の電流にて通電す
る寄生ダイオード232 を内部に含んでいる。

【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 への制御電圧は負電圧とされ、スイ
ッチ素子220,230 はそれぞれオンの状態となっている。
これにより、充電電流は端子32からスイッチ素子220,23
0 を介して二次電池10,12 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動作可能状態の上限
に達する。たとえば、図７に示すように第１の二次電池
10が動作可能状態の上限に達して制御回路210 の第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
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308 では第１の比較
回路304 からの有効出力により、スイッチ駆動回路312
に有効出力を供給する。これにより、スイッチ駆動回路
312 は、第１の電界効果トランジスタ220 および第２の
電界効果トランジスタ230 のそれぞれのゲートＧに正の
制御電圧を供給する。

【００２３】制御回路210 からの制御電圧を受けた第１
の電界効果トランジスタ220 では、そのドレイン−ソー
ス間の電流が遮断されて、端子32からの充電方向Ｘの電
流を遮断する。この結果、第１の二次電池10の過充電が
防止される。この際に、二次電池10,12 が放電すると、
第１の電界効果トランジスタ220 にて遮断方向Ｘと逆向
きに、その寄生ダイオード222 が導通してしまう。しか
し、本実施例では制御回路210 から第２の電界効果トラ
ンジスタ230 へもオフとなる制御信号を同時に供給して
いるので、充電電流の遮断により放電しようとする二次
電池10,12 からの放電電流を第２のスイッチ素子230 に
て遮断している。したがって、放電電流にて通電しよう
とする第１のスイッチ素子220 の寄生ダイオード222 へ
の電流が第２のスイッチ素子230 にて阻止されて、第１
のスイッチ素子での寄生ダイオード222 の導通が防止さ
れる。

【００２４】次に、図７に示すように充電電流の遮断後
に、しばらくして電池の内部インピーダンスや電池内部
のイオン濃度の平均化の影響により二次電池10の電圧が
低下し、これを制御回路210 にて検出して第１および第
２のスイッチ素子220,230 への制御信号を負電圧にす
る。これにより第１および第２のスイッチ素子220,230
が再びオンとなって、充電電流が再びスイッチ素子220,
230 を介して二次電池10,12 へ供給され、充電が再開さ
れる。この状態にて、二次電池10,12 のいずれかが動作
可能電圧の上限近傍に達すると、上記と同様にその電圧
を制御回路210 にて検出してスイッチ素子220,230 をオ
フとして二次電池10,12 の過充電を防止する。このよう
にして、二次電池10,12 の過充電を防止しつつ、両電池
10,12 を満充電電圧にする。

【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 への制御電圧を負電圧状態として、スイッ
チ素子220,230 をオン状態としている。これにより、放
電電流は電池10のプラス端子からスイッチ素子220,230
および端子32を介して機器に流入し、さらに機器から端
子34を介して電池12に放電方向Ｙ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
がリチウムイオン二次電池の場合、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10,12 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、図７に示すように、いずれかの二次電池1
0,12 が動作可能電圧の下限値に近づいてくる。たとえ
ば、第１の二次電池10が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、スイッチ駆動
回路312 に有効出力を供給する。これにより、スイッチ
駆動回路312 は、第１の電界効果トランジスタ220 およ
び第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】制御回路210 から制御電圧を受けた第２の
電界効果トランジスタ230 では、そのドレイン−ソース
間の電流が遮断されて、電池10,12 からの放電方向Ｙの
電流を遮断する。この結果、電池10,12 の過放電を防止
する。この際に、回路に遮断した放電方向Ｙと反対方向
の電流が流れようとして、第２の電界効果トランジスタ
230 の寄生ダイオード232 が導通しようとする。しか
し、本実施例では制御回路210 から第１の電界効果トラ
ンジスタ220 へもオフとなる制御信号を同時に供給して
いるので、放電電流の遮断により回路に流れようとする
充電方向の電流を第１のスイッチ素子220 にて遮断す
る。したがって、第２のスイッチ素子230 の寄生ダイオ
ード232 への電流が第１のスイッチ素子220 にて阻止さ
れて、第２のスイッチ素子230 での寄生ダイオード232
の導通が防止される。

【００２８】次に本願発明の特徴点を明確にするため
に、図８に示す比較例と本実施例とを比較してその効果
を明らかにすると、図８の比較例にて図１と異なる点
は、制御回路210 からスイッチ素子220,230 への制御信
号が個別に供給されている点である。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、充電遮断用スイッチ素子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 を通って、
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、放電遮断用スイッチ素子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
に電流が流れて、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、しいては素子自体
の破壊が生じる。

【００２９】本実施例においては、それぞれのスイッチ
素子220,230 が同時にオフ制御されてスイッチオフ時に
生じるそれぞれのスイッチ220,230 での遮断方向と異な
る方向の電流を他方のスイッチ素子220,230 にて阻止す
るので、一方のスイッチ素子220,230 の寄生ダイオード
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。また上記実施例では２つの電池を用
いた場合を例に挙げて説明したが、本発明では図５に示
すように３個以上のＮ個の電池を用いる場合も含む。さ
らに、上記実施例では、スイッチ素子220,230 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、二次電池の充放電
経路にスイッチ素子を逆向きに直列に接続してそれぞれ
のスイッチ素子を同時にオン・オフ制御するように構成
したので、一方のスイッチ素子をオフとした場合にその
寄生ダイオードが導通する前に他方のスイッチ素子にて
寄生ダイオードが導通する方向の電流を阻止して、寄生
ダイオードの通電を防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】図１の実施例による二次電池の充放電保護の動
作を説明するための図である。

【図８】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 共通制御線

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、前記二次電池の充放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
時に放電方向の電流にて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、前記二次電池の充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
時に充電方向の電流にて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、電池電圧が動作可
能電圧上限近傍の第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、電池電圧が動作可
能電圧下限近傍の第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含み、前記制御手段は、前記第１のスイッチ手段または前記第
２のスイッチ手段をオフ制御する際に他方のスイッチ手
段を同時にオフ制御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のスイッチ手段および第２
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
手段および第１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のスイッチ手段および第２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のスイッチ手段および第１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
手段および第２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
手段および第１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のスイッチ手段および第２のス
イッチ手段は、双方ともに二次電池に対してプラスまた
はマイナスの充放電経路のいずれか一方に直列に配置さ
れていることを特徴とする二次電池の充放電保護装置。