JP2001112182A

JP2001112182A - 二次電池の保護回路

Info

Publication number: JP2001112182A
Application number: JP28174399A
Authority: JP
Inventors: Kanji Kondo; 幹治近藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】二次電池の保護回路を低抵抗として、二次電
池に貯えられた電力をより多く負荷に取り出す。【解決手段】リチウムイオン二次電池１の電池電圧を
電圧検出手段２で検出する。二次電池１の電池電圧が4.
5Ｖ以上であると、スイッチ制御手段３により充電用ス
イッチ６を開いて、二次電池１の充電を遮断する。二次
電池１の電池電圧が2.0Ｖ以下であると、放電用スイッ
チ５を開いて二次電池１の放電を遮断する。二次電池１
の電池電圧が2.0Ｖから4.5Ｖの範囲内である通常状態で
は、バイパス用スイッチ４及び放電用スイッチ５及び充
電用スイッチ６ともＯＮ状態として、充電及び放電を可
能にする。このようにして、電圧降下を小さくして負荷
電流を取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の保護回
路に関し、特に、二次電池に貯えられた電力をより多く
負荷に取り出すことができる低抵抗な保護回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】充電を行うことにより繰り返し使用でき
る二次電池は、過充電または過放電されると、大きく特
性が劣化してしまう。リチウムイオン二次電池は、4.5
Ｖを超えて過充電されると、電解液の分解により、著し
く電池性能が劣化する。また、2.0Ｖを下回って過放電
された場合にも、著しく電池特性が劣化する。そこで、
二次電池の電池電圧が所定範囲外となったとき、二次電
池の充電または放電を遮断するようにしている。この機
能を実現するために、図２に示すような２つのスイッチ
素子を直列接続した保護回路が使用されている。

【０００３】通常状態では、放電用スイッチ５及び充電
用スイッチ６とも、ＯＮ状態とされ、充電及び放電が可
能となっている。この状態で、充放電用端子７、８に充
電器が接続されると、二次電池に充電電力が印加され、
4.3Ｖの定電圧充電が開始される。電圧検出手段２は、
二次電池１の電池電圧を検出している。今、充電器の故
障あるいはその他の原因により、4.3Ｖを超えての充電
がなされ、二次電池１の電池電圧が4.5Ｖ以上となる
と、電圧検出手段２は、スイッチ制御手段３に対して第
一の異常信号を与える。スイッチ制御手段３は、この第
一の異常信号に応答し、充電用スイッチ６にＬＯＷ信号
を印加し、これをＯＦＦ状態とする。よって、二次電池
１の充電が遮断され、二次電池１の過充電が防止され
る。充電が遮断され、充電用スイッチ６がＯＦＦ状態と
されたとしても、このスイッチ６と並列に寄生ダイオー
ド６aがあり、また放電用スイッチ５は依然としてＯＮ
状態である。したがって、二次電池１は、放電用スイッ
チ５及び寄生ダイオード６aを経て放電可能な状態とな
っている。

【０００４】一方、充放電用端子７、８に何らかの負荷
が接続されると、二次電池１の放電が開始される。電圧
検出手段２は、二次電池１の電池電圧を検出しており、
電池電圧が2.0Ｖ以下となるとスイッチ制御手段３に対
して第二の異常信号を与える。スイッチ制御手段３は、
この第二の異常信号に応答し、放電用スイッチ５にＬＯ
Ｗ信号を印加し、これをＯＦＦ状態とする。よって、二
次電池１の放電が遮断され二次電池１の過放電が防止さ
れる。放電が遮断され、放電用スイッチ５がＯＦＦ状態
とされたとしても、このスイッチ５と並列に寄生ダイオ
ード５aがあり、また充電用スイッチ６は依然としてＯ
Ｎ状態である。したがって、二次電池１は、充電用スイ
ッチ６及び寄生ダイオード５aを経て充電可能な状態と
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の保護回路では、保護回路の抵抗があって電圧降下が
大きく、二次電池に貯えられた電力のうち使われない部
分が多いという問題があった。例えば、上記保護回路内
部のスイッチ素子一つの電圧降下が0.1Ｖであったとす
ると、保護回路全体では0.2Ｖの電圧降下を起こしてし
まう。3.0Ｖ以上で動作する機器に電力を供給する場
合、二次電池の電圧は3.2Ｖ以上である必要がある。こ
のため、二次電池の電圧が3.2Ｖのときに二次電池に残
っている電力は使うことができず、無駄になってしま
う。

【０００６】本発明の目的は、二次電池の保護回路での
電圧降下を少なくし、二次電池に貯えられた電力をより
多く負荷に取り出すことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、二次電池の保護回路を、二次電池の
電池電圧を検出する電圧検出手段と、二次電池の電池電
圧が第１の所定値以上であるときに二次電池の充電を遮
断する充電遮断手段と、二次電池の電池電圧が第２の所
定値以下であるときに二次電池の放電を遮断する放電遮
断手段と、二次電池の電池電圧が所定範囲内であるとき
に充電遮断手段と放電遮断手段とをバイパスする接続手
段とを備えた構成とした。

【０００８】このように構成したことにより、電圧降下
なく電流を取り出すことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１を参照しながら詳細に説明する。

【００１０】（実施の形態）本発明の実施の形態は、二
次電池の電池電圧が所定範囲内であるときに、放電用ス
イッチと充電用スイッチをバイパスするスイッチを設け
た二次電池保護回路である。

【００１１】図１は、本発明の実施の形態における二次
電池保護回路のブロック図である。図１において、二次
電池１は、リチウムイオン二次電池である。電圧検出手
段２は、二次電池１の電池電圧を検出する手段である。
スイッチ制御手段３は、電圧検出手段２からの信号に応
答して、バイパス用スイッチ４または放電用スイッチ５
または充電用スイッチ６のＯＮ、ＯＦＦ制御を行う手段
である。放電用スイッチ５は、二次電池１と直列に接続
されたスイッチである。充電用スイッチ６は、二次電池
１と直列に接続されたスイッチである。

【００１２】これらスイッチ５、６は、寄生ダイオード
５a、６aを有するＭＯＳＦＥＴからなり、二次電池１が
充電される場合に、寄生ダイオード５aは順バイアスさ
れる方向に、また寄生ダイオード６aは逆バイアスされ
る方向に接続されている。バイパス用スイッチ４は、二
次電池１と直列に接続され、スイッチ５、６をバイパス
するように接続されたスイッチである。充放電用端子
７、８は、充電器または負荷（いずれも図示しない）が
接続される端子である。

【００１３】リチウムイオン二次電池は、4.5Ｖを超え
て過充電されると、電解液の分解により、著しく電池性
能が劣化する。また、2.0Ｖを下回って過放電された場
合にも、著しく電池特性が劣化する。そこで、本実施の
形態においては、二次電池の電池電圧が所定範囲外とな
ったとき、二次電池の充電または放電を遮断するように
している。また、二次電池の電池電圧が所定範囲内とな
ったとき、保護回路が低抵抗になるよう、二次電池の充
電または放電を遮断するスイッチをバイパスするように
低抵抗の電流経路を接続している。

【００１４】上記のように構成された本発明の実施の形
態における保護回路の動作を説明する。通常状態では、
バイパス用スイッチ４及び放電用スイッチ５及び充電用
スイッチ６とも、ＯＮ状態とされ、充電及び放電が可能
となっている。各スイッチ４、５、６の抵抗値が同じ場
合には、放電用スイッチ５及び充電用スイッチ６を通過
する電流経路と比較すると、バイパス用スイッチ４を通
過する電流経路を並列接続した保護回路の抵抗値は、３
分の２と低いものになる。

【００１５】この状態で、充放電用端子７、８に充電器
が接続されると、二次電池に充電電力が印加され、4.3
Ｖの定電圧充電が開始される。電圧検出手段２は、二次
電池１の電池電圧を検出している。今、充電器の故障あ
るいはその他の原因により、4.3Ｖを超えての充電がな
され、二次電池１の電池電圧が4.5Ｖ以上となると、電
圧検出手段２は、スイッチ制御手段３に対して第一の異
常信号を与える。スイッチ制御手段３は、この第一の異
常信号に応答し、バイパス用スイッチ４及び充電用スイ
ッチ６にＬＯＷ信号を印加し、これをＯＦＦ状態とす
る。よって、二次電池１の充電が遮断され、二次電池１
の過充電が防止される。

【００１６】充電が遮断され、充電用スイッチ６がＯＦ
Ｆ状態とされたとしても、このスイッチ６と並列に寄生
ダイオード６aがあり、また放電用スイッチ５は依然と
してＯＮ状態である。したがって、二次電池１は、放電
用スイッチ５及び寄生ダイオード６aを経て放電可能な
状態となっている。

【００１７】一方、充放電用端子７、８に何らかの負荷
が接続されると、二次電池１の放電が開始される。電圧
検出手段２は、二次電池１の電池電圧を検出しており、
電池電圧が2.0Ｖ以下となるとスイッチ制御手段３に対
して第二の異常信号を与える。スイッチ制御手段３は、
この第二の異常信号に応答し、バイパス用スイッチ４及
び放電用スイッチ５にＬＯＷ信号を印加し、これをＯＦ
Ｆ状態とする。よって、二次電池１の放電が遮断され二
次電池１の過放電が防止される。

【００１８】放電が遮断され、放電用スイッチ５がＯＦ
Ｆ状態とされたとしても、このスイッチ５と並列に寄生
ダイオード５aがあり、また充電用スイッチ６は依然と
してＯＮ状態である。したがって、二次電池１は、充電
用スイッチ６及び寄生ダイオード５aを経て充電可能な
状態となっている。

【００１９】上記のように、本発明の実施の形態では、
二次電池保護回路に、二次電池の電池電圧が所定範囲内
であるときに、放電用スイッチと充電用スイッチをバイ
パスするスイッチを設けたので、電圧降下なく電流を取
り出すことができる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、二次電池の保護回路を、二次電池の電池電圧を検
出する電圧検出手段と、二次電池の電池電圧が第１の所
定値以上であるときに二次電池の充電を遮断する充電遮
断手段と、二次電池の電池電圧が第２の所定値以下であ
るときに二次電池の放電を遮断する放電遮断手段と、二
次電池の電池電圧が所定範囲内であるときに充電遮断手
段と放電遮断手段とをバイパスする接続手段とを備えて
いるので、二次電池の電池電圧が所定範囲内であるとき
に保護回路が低抵抗になり、保護回路での電圧降下が少
なくなり、二次電池からより多くの電力を負荷に取り出
すことができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における二次電池の保護回
路のブロック図、

【図２】従来の二次電池の保護回路のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１二次電池２電圧検出回路３スイッチ制御手段４バイパス用スイッチ５放電用スイッチ６充電用スイッチ５a、６a 寄生ダイオード７、８充放電用端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】二次電池の電池電圧を検出する電圧検出
手段と、前記二次電池の電池電圧が第１の所定値以上で
あるときに前記二次電池の充電を遮断する充電遮断手段
と、前記二次電池の電池電圧が第２の所定値以下である
ときに前記二次電池の放電を遮断する放電遮断手段と、
前記二次電池の電池電圧が所定範囲内であるときに前記
充電遮断手段と前記放電遮断手段とをバイパスする接続
手段とを備えたことを特徴とする二次電池の保護回路。