(57)【要約】【課題】電圧検出回路の不動作時／異常時、複数の二次電池の電池バランスの差が大きい時をそれぞれ判断することができ、電池制御回路の動作を停止させ、二次電池の安全性を確保する。【解決手段】端子ＴＭ１、ＴＭ２の間に、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４が直列接続される。スイッチ回路１は、スイッチング素子のオン／オフによって、端子電圧を検出する二次電池を選択する。電圧検出回路２では、単セル毎の端子電圧が検出される。加算回路３では、単セル毎の端子電圧がそれぞれ加算され、その加算電圧Ｅａｄｄは、差電圧検出回路５へ供給される。電圧検出回路４では、直列接続された全セルの出力電圧Ｅ０が検出される。差電圧検出回路５では、加算電圧Ｅａｄｄと、出力電圧Ｅ０とから差電圧ΔＥ０が検出される。差電圧ΔＥ０に応じて、停止信号回路６から停止信号が出力される。制御回路７では、停止信号に応じて充電・保護回路８の制御が停止される。【選択図】　　図１
2004080949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次電池を直列接続して用いるようにした電池電源装置において、
複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、その接続が制御されるスイッチ手段と、
上記スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、
検出された上記二次電池の端子電圧を加算する加算手段と、
直列接続された上記複数の二次電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、
上記加算された端子電圧と、上記検出された出力電圧との電圧の差を検出する差電圧検出手段と
を有するようにしたことを特徴とする電池電源装置。
【請求項２】
さらに、上記複数の二次電池のうち、片側が接地されている二次電池の端子電圧を基準電圧として検出する基準電圧検出手段を有し、
上記スイッチ手段では、上記片側が接地されている二次電池を除いて、上記複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、その接続を制御し、
上記端子電圧検出手段では、上記スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出し、
上記検出された基準電圧と、上記検出された端子電圧との電圧の差を検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電池電源装置。
【請求項３】
複数の二次電池を直列接続して用いるようにした電池電源装置において、
複数の二次電池のうち、片側が接地されている二次電池の端子電圧を基準電圧として検出する基準電圧検出手段と、
上記片側が接地されている二次電池を除いて、上記複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、その接続が制御されるスイッチ手段と、
上記スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、
上記検出された基準電圧と、上記検出された端子電圧との電圧の差を検出する差電圧検出手段と
を有するようにしたことを特徴とする電池電源装置。
【請求項４】
さらに、直列接続された上記複数の二次電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段を有し、
検出された上記二次電池の端子電圧を加算し、
上記加算された端子電圧と、上記検出された出力電圧との電圧の差を検出するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の電池電源装置。
【請求項５】
上記検出された電圧の差が所定値以上の場合、上記複数の二次電池の容量のバランスをとるようにしたことを特徴とする請求項１または３に記載の電池電源装置。
【請求項６】
上記検出された電圧の差が所定値以上の場合、上記複数の二次電池の放電動作および／または充電動作を停止するようにしたことを特徴とする請求項１または３に記載の電池電源装置。
【請求項７】
複数の二次電池を直列接続して用いるようにした電池電圧検出方法において、
複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、スイッチ手段の接続を制御するステップと、
上記スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出するステップと、
検出された上記二次電池の端子電圧を加算するステップと、
直列接続された上記複数の二次電池の出力電圧を検出するステップと、
上記加算された端子電圧と、上記検出された出力電圧との電圧の差を検出するステップと
を有するようにしたことを特徴とする電池電圧検出方法。
【請求項８】
さらに、上記複数の二次電池のうち、片側が接地されている二次電池の端子電圧を基準電圧として検出するステップを有し、
上記スイッチ手段では、上記片側が接地されている二次電池を除いて、上記複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、その接続を制御し、
上記スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出し、
上記検出された基準電圧と、上記検出された端子電圧との電圧の差を検出するようにしたことを特徴とする請求項７に記載の電池電圧検出方法。
【請求項９】
複数の二次電池を直列接続して用いるようにした電池電圧検出方法において、
複数の二次電池のうち、片側が接地されている二次電池の端子電圧を基準電圧として検出するステップと、
上記片側が接地されている二次電池を除いて、上記複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、スイッチ手段の接続を制御するステップと、
上記スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出するステップと、
上記検出された基準電圧と、上記検出された端子電圧との電圧の差を検出するステップと
を有するようにしたことを特徴とする電池電圧検出方法。
【請求項１０】
さらに、直列接続された上記複数の二次電池の出力電圧を検出するステップを有し、
検出された上記二次電池の端子電圧を加算し、
上記加算された端子電圧と、上記検出された出力電圧との電圧の差を検出するようにしたことを特徴とする請求項９に記載の電池電圧検出方法。
【請求項１１】
上記検出された電圧の差が所定値以上の場合、上記複数の二次電池の容量のバランスをとるようにしたことを特徴とする請求項７または９に記載の電池電圧検出方法。
【請求項１２】
上記検出された電圧の差が所定値以上の場合、上記複数の二次電池の放電動作および／または充電動作を停止するようにしたことを特徴とする請求項７または９に記載の電池電圧検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直列接続された二次電池を保護するための電池電源装置および電池電圧検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、携帯可能なようにされた電話端末装置やオーディオ再生装置、ノート型パーソナルコンピュータなどの普及により、充電可能な二次電池の重要性が増している。しかも、これらの携帯可能な機器の高機能化などにより、機器の消費電力が増加し、より長時間にわたり高出力を維持できる二次電池が求められている。そのため、より高電圧が必要とされる場合は、数個乃至十数個の二次電池を直列接続することが行われる。
【０００３】
なお、二次電池は、近年では、リチウム・イオン電池やポリマー・リチウム電池といったリチウム系電池を用いるのが主流になりつつある。
【０００４】
二次電池を直列接続して用いる場合、二次電池それぞれの充電特性および放電特性の違いから、電池バランスが崩れることがある。電池バランスが崩れた状態で、直列接続された二次電池に対して充電を行う場合、問題が生じる。例えば、共に出力が４．２Ｖの二次電池が２個、直列接続された電池パックに対して、その二次電池の端子電圧が２．５Ｖになると、充電を行うことを考える。
【０００５】
２個の二次電池のうち一方の二次電池の端子電圧が２．５Ｖに低下し、他方の二次電池の端子電圧が２．７Ｖに低下しているとする。一方の二次電池から２．５Ｖの端子電圧が検出されたので、充電動作が開始される。このとき、二次電池の端子電圧が４．２Ｖになるまで充電される。そして、他方の二次電池の端子電圧が４．２Ｖになると、充電動作が停止される。なお、このとき一方の二次電池の端子電圧は、４．０Ｖである。このように、電池バランスの崩れた状態では、二次電池の能力を完全に発揮することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、本出願人は、特願２００２−１４２８８３において、スイッチ回路を制御して、二次電池毎の端子電圧を検出し、二次電池の充電および放電を制御し、電池バランスを取るようにしたものを提案している。例えば、図１２に示すように、直列接続されている二次電池Ｅ２１およびＥ２２の端子電圧が検出される。スイッチ回路４１を構成する複数のスイッチのオン／オフが制御され、電圧検出回路４２において、二次電池Ｅ２１またはＥ２２の端子電圧が検出される。検出された端子電圧から電池バランスが崩れていると判断されると、スイッチ回路４１の複数のスイッチのオン／オフが制御され、二次電池Ｅ２１および／またはＥ２２に対して充電または放電が行われ、電池バランスが略等しくされる。
【０００７】
しかしながら、二次電池Ｅ２１およびＥ２２の端子電圧を検出する電圧検出回路が１つであったため、その電圧検出回路が不動作または異常状態であった場合、その不動作または異常状態を検出することができない問題があった。
【０００８】
また、本出願人は、特開２００１−０６９６８４（特願平１１−２４３９９３号）において、アナログ制御回路およびマイコン（Ｍｉｃｒｏ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）制御回路で検出制御した場合、アナログ制御回路の制御が優先されるようにしたものを提案している。例えば、図１３に示すように、直列に接続されている二次電池Ｅ２１およびＥ２２の端子電圧が検出される。スイッチ回路５１を構成する複数のスイッチのオン／オフが制御され、電圧検出回路５２において、二次電池Ｅ２１またはＥ２２の端子電圧が検出される。検出された二次電池Ｅ２１および／またはＥ２２の端子電圧は、マイコン制御回路５３および優先回路５４へ供給される。マイコン制御回路５３からは制御信号が制御回路５５へ供給され、優先回路５４からは優先権を示す識別信号が制御回路５５へ供給される。制御回路５５では、マイコン制御回路５３からの制御信号および優先回路５４からの識別信号に基づいて、充電または放電が制御される。このように、マイコン制御回路の制御よりアナログ制御回路の制御を優先することによって、制御可能な範囲の拡大を図ることができるものである。
【０００９】
制御回路はマイコン制御回路およびアナログ制御回路の２つ設けられている。しかしながら、二次電池Ｅ２１およびＥ２２の端子電圧を検出する電圧検出回路が１つであったため、上述と同様その電圧検出回路が不動作または異常状態であった場合、その不動作または異常状態を検出することができない問題があった。
【００１０】
したがって、この発明の目的は、電圧検出回路の不動作または異常状態、および複数の二次電池の電池バランスの差が大きい時をそれぞれ判断することができ、電池制御回路の動作を停止させ、二次電池の安全性を確保することができる電池電源装置および電池電圧検出方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を達成するために請求項１の発明は、複数の二次電池を直列接続して用いるようにした電池電源装置において、複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、その接続が制御されるスイッチ手段と、スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、検出された二次電池の端子電圧を加算する加算手段と、直列接続された複数の二次電池の出力電圧を検出する出力電圧検出手段と、加算された端子電圧と、検出された出力電圧との電圧の差を検出する差電圧検出手段とを有するようにしたことを特徴とする電池電源装置である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、複数の二次電池を直列接続して用いるようにした電池電源装置において、複数の二次電池のうち、片側が接地されている二次電池の端子電圧を基準電圧として検出する基準電圧検出手段と、片側が接地されている二次電池を除いて、複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、その接続が制御されるスイッチ手段と、スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出する端子電圧検出手段と、検出された基準電圧と、検出された端子電圧との電圧の差を検出する差電圧検出手段とを有するようにしたことを特徴とする電池電源装置である。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、複数の二次電池を直列接続して用いるようにした電池電圧検出方法において、複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、スイッチ手段の接続を制御するステップと、スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出するステップと、検出された二次電池の端子電圧を加算するステップと、直列接続された複数の二次電池の出力電圧を検出するステップと、加算された端子電圧と、検出された出力電圧との電圧の差を検出するステップとを有するようにしたことを特徴とする電池電圧検出方法である。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、複数の二次電池を直列接続して用いるようにした電池電圧検出方法において、複数の二次電池のうち、片側が接地されている二次電池の端子電圧を基準電圧として検出するステップと、片側が接地されている二次電池を除いて、複数の二次電池のそれぞれの端子電圧を検出するように、スイッチ手段の接続を制御するステップと、スイッチ手段で選択された二次電池の端子電圧を検出するステップと、検出された基準電圧と、検出された端子電圧との電圧の差を検出するステップとを有するようにしたことを特徴とする電池電圧検出方法である。
【００１５】
このように、少なくとも２個以上の電圧検出手段を用いて直列接続された二次電池の端子電圧および／または出力電圧を検出することによって、電圧検出手段の不動作または異常状態を判断することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による二次電池電圧検出を行う一例の構成を示す。二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４が直列接続され、二次電池Ｅ１の正極には、端子ＴＭ１が接続され、二次電池Ｅ４の負極には、端子ＴＭ２が接続される。
【００１７】
二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧を検出するために、スイッチ回路１から導出される線が接続される。このスイッチ回路１は、トランジスタなどの半導体による複数のスイッチング素子から構成され、そのスイッチング素子のオン／オフによって、端子電圧を検出する二次電池を選択する。さらに、このスイッチ回路１には、二次電池の端子電圧を検出するためのコンデンサが複数個設けられている。
【００１８】
電圧検出回路２では、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の何れか１つの二次電池の端子電圧が検出される。すなわち、この電圧検出回路２では、単セル（１つの二次電池）毎の端子電圧が検出される。検出された端子電圧は、加算回路３へ供給される。加算回路３では、検出された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧がそれぞれ加算される。すなわち、この加算された電圧（以下、「加算電圧」）は、
Ｅａｄｄ＝Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４
で求められる。求められた加算電圧Ｅａｄｄは、差電圧検出回路５へ供給される。
【００１９】
電圧検出回路４では、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４から出力される電圧（以下、「出力電圧」と称する）Ｅ０が検出される。すなわち、この電圧検出回路４では、全セルの出力電圧Ｅ０が検出される。検出された出力電圧Ｅ０は、差電圧検出回路５へ供給される。
【００２０】
差電圧検出回路５では、加算電圧Ｅａｄｄと、出力電圧Ｅ０との電圧の差（以下、「差電圧」と称する）ΔＥ０が検出される。検出された差電圧ΔＥ０は、停止信号回路６へ供給される。
【００２１】
停止信号回路６では、供給された差電圧ΔＥ０が所定値以上であると判断した場合、停止信号が制御回路７へ出力される。例えば、供給された差電圧ΔＥ０が±０．０２５×４の範囲内であれば、差電圧ΔＥ０が所定値以上でないと判断し、停止信号が制御回路７へ出力されず、差電圧ΔＥ０が±０．０２５×４の範囲外であれば、差電圧ΔＥ０が所定値以上であると判断し、停止信号が制御回路７へ出力される。
【００２２】
制御回路７では、供給された停止信号に応じて充電・保護回路８の制御が停止される。このとき、二次電池の使用を停止させるようにしても良いし、充電および放電の一方のみ動作させるようにしても良い。なお、制御回路７では、充電・保護回路８の制御を判断するときに、図１中点線で示すように、電圧検出回路２で検出される端子電圧と、電圧検出回路４で検出される出力電圧Ｅ０とを使用するようにしても良い。
【００２３】
このように、第１の実施形態の一例では、直列接続した二次電池の端子電圧が、少なくとも２個以上の電圧検出回路で検出され、さらにそれぞれ異なる位置で検出される。そして、上述したように、加算電圧Ｅａｄｄと出力電圧Ｅ０とから差電圧ΔＥ０が検出され、制御信号として使用される。この検出された差電圧ΔＥ０が所定値より大きくなると、停止信号が生成される。制御回路では、生成された停止信号に応じて、二次電池の使用が停止される。
【００２４】
そして、少なくとも２個以上の電圧検出回路で二次電池の電圧を検出するので、電圧検出回路自体の不動作など、異常状態も検出することができる。
【００２５】
また、加算回路３、差電圧検出回路５、停止信号回路６、制御回路７、および／または充電・保護回路８は、マイコン制御回路を使用するようにしても良い。
【００２６】
図２は、電圧検出回路４を具体的に示した第１の実施形態の他の例である。端子ＴＭ１およびＴＭ２との間に抵抗１１および１２が直列に接続される。抵抗１２と並列になるように、電圧検出回路１３が接続される。電圧検出回路１３では、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の出力電圧Ｅ０が検出される。検出された出力電圧Ｅ０は、差電圧検出回路５へ供給される。
【００２７】
図３のフローチャートを参照して、第１の実施形態の動作を説明する。ステップＳ１では、後述するようにサブルーチンが呼び出され、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端正電圧が単セル毎に検出され、検出された端子電圧から加算電圧Ｅａｄｄが算出される。ステップＳ２では、電圧検出回路４において、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４からなる全セルの出力電圧Ｅ０が検出される。
【００２８】
ステップＳ３では、差電圧検出回路５において、加算電圧Ｅａｄｄと、出力電圧Ｅ０との差電圧ΔＥ０が検出される。ステップＳ４では、停止信号回路６において、差電圧ΔＥ０が基準値以上か否かが判断される。差電圧ΔＥ０が基準値以上であると判断されると、ステップＳ５へ制御が移り、差電圧ΔＥ０が基準値未満であると判断されると、ステップＳ３へ制御が戻る。ステップＳ５では、差電圧ΔＥ０が基準値以上となったので、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の放電動作および／または充電動作を停止させるための制御信号や、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の容量のバランスをとる動作を行うための制御信号が制御回路７へ出力される。
【００２９】
ステップＳ６では、端子ＴＭ１およびＴＭ２を経由して、電子機器のセットから出力電圧Ｅ０の出力を促す信号、または二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の充電を促す信号が供給される。ステップＳ７では、電子機器のセットからの信号に応じて、二次電池の放電動作および／または充電動作の停止が解除される。そして、ステップＳ１およびＳ２へ制御が戻る。
【００３０】
図４のフローチャートを参照して、上述のステップＳ１で呼び出されたサブルーチンを説明する。ステップＳ１１では、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧を単セル毎に検出可能とするようにスイッチ回路１が制御される。ステップＳ１２では、電圧検出回路２において、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧が単セル毎に検出される。ステップＳ１３では、検出された端子電圧が加算され、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４からなる全セルの加算電圧Ｅａｄｄが算出される。そして制御は、呼び出されたステップ且つステップＳ１１へ戻る。
【００３１】
図５のブロック図を参照して、この発明の第２の実施形態の一例を説明する。端子ＴＭ１およびＴＭ２との間に、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４のそれぞれの端子電圧を検出するために、スイッチ回路２１から導出される線が接続される。このスイッチ回路２１は、上述したスイッチ回路１と同様に、トランジスタなどの半導体による複数のスイッチング素子から構成され、そのスイッチング素子のオン／オフによって、端子電圧を検出する二次電池を選択する。さらに、このスイッチ回路２１には、二次電池の端子電圧を検出するためのコンデンサが複数個設けられている。
【００３２】
二次電池Ｅ４の両端と接続される電圧検出回路２２では、二次電池Ｅ４の端子電圧のみが検出される。二次電池Ｅ４は、一端が接地されているため、端子電圧（電位差）の検出を安定的に行うことができる。そこでこの一例では、二次電池の一端（負極）が接地されている二次電池Ｅ４の端子電圧を基準電圧として、電圧検出回路２２で検出し、差電圧検出回路２４へ供給する。また、検出された二次電池Ｅ４の端子電圧は、制御回路２５へ供給される。
【００３３】
スイッチ回路２１および端子ＴＭ２に接続される電圧検出回路２３では、二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３の端子電圧が単セル毎に検出される。検出された端子電圧は、差電圧検出回路２４へ供給される。差電圧検出回路２４では、電圧検出回路２２から基準電圧として供給される二次電池Ｅ４の端子電圧と、電圧検出回路２３から単セル毎に検出された二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３の端子電圧との差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３が検出される。検出された差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３は、制御回路２５へ供給される。
【００３４】
制御回路２５では、供給された電圧検出回路２２からの二次電池Ｅ４の端子電圧、電圧検出回路２３からの二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３の端子電圧、および差電圧検出回路２４からの差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３に基づいた制御が行われる。例えば、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の放電動作および／または充電動作の停止や、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の容量のバランスをとる動作などを制御するための信号が生成される。
【００３５】
具体的に、この差電圧検出回路２４では、基準電圧となる二次電池Ｅ４の端子電圧と、二次電池Ｅ１の端子電圧とが比較され、差電圧ΔＥ１が検出される。そして、制御回路２５では、この差電圧ΔＥ１と、基準電圧となる二次電池Ｅ４の端子電圧とから二次電池Ｅ１の端子電圧を知ることができる。同様に、差電圧検出回路２４では、二次電池Ｅ４の端子電圧と、二次電池Ｅ２およびＥ３の端子電圧とがそれぞれ比較され、差電圧ΔＥ２およびΔＥ３が検出される。制御回路２５では、この差電圧ΔＥ２およびΔＥ３と、基準電圧となる二次電池Ｅ４の端子電圧とから二次電池Ｅ２およびＥ３の端子電圧を知ることができる。
【００３６】
この制御回路２５では、一例として、二次電池Ｅ４の端子電圧が４．１Ｖの場合に、差電圧ΔＥ１が＋０．１Ｖ以上の場合、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４に対する充電動作が停止される。
【００３７】
また一例として、過放電を停止させる電圧を２．５Ｖとする。二次電池Ｅ４の端子電圧が２．７Ｖの場合、差電圧ΔＥ１が−０．２Ｖ以上低いの場合、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４に対して放電動作が停止され、充電動作が行われる。
【００３８】
図６は、スイッチ回路２１を具体的に示した第２の実施形態の他の例である。この図６の第２の実施形態の他の例では、スイッチ回路２１の構成の説明を容易とするために、端子ＴＭ１とＴＭ２との間に直列接続される二次電池をＥ１１およびＥ１２の２つとする。
【００３９】
スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオンすることによって、二次電池Ｅ１１およびコンデンサＣ１の閉回路を構成し、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフすることによって、二次電池Ｅ１１とコンデンサＣ１とを完全に切り離すことができるように構成される。そして、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンすることによって、コンデンサＣ１およびＣ２の閉回路を構成し、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオフすることによって、コンデンサＣ１およびＣ２を完全に切り離すことができるように構成される。スイッチＳＷ３とコンデンサＣ２との接続点が電圧検出回路２３に接続される。スイッチＳＷ４とコンデンサＣ２との接続点が二次電池Ｅ１２の負極に接続される。
【００４０】
この構成によれば、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、およびＳＷ４のオン／オフを適切に制御することで、二次電池Ｅ１１に関して、二次電池Ｅ１１およびコンデンサＣ１を他と独立させて閉回路を構成可能とし、さらにコンデンサＣ１およびＣ２を他と独立させて閉回路を構成可能とすることができる。
【００４１】
したがって、二次電池Ｅ１１およびコンデンサＣ１の閉回路を構成して、二次電池Ｅ１１によってコンデンサＣ１が充電され、その後、コンデンサＣ１およびＣ２の閉回路を構成することで、コンデンサＣ１によってコンデンサＣ２が充電される。この充電によりコンデンサＣ１およびＣ２の電荷が平衡された後に、コンデンサＣ２の両端の電位差が検出される。検出されたコンデンサＣ２の電位差に基づき、二次電池Ｅ１１の端子電圧を求めることができる。このコンデンサＣ２は、一端が接地されているため、電位差（電圧）の検出を安定的に行うことができる。
【００４２】
すなわち、二次電池Ｅ１１の電圧を求めるときには、先ず、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオン、他のスイッチＳＷ３およびＳＷ４をオフにする。二次電池Ｅ１１によってコンデンサＣ１が充電されると、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をオフ、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオンにする。コンデンサＣ１およびＣ２の平衡が取れたら、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をオフにして、電圧検出回路２３でコンデンサＣ２の電位差が検出される。検出後は、例えば電圧検出回路２３によってコンデンサＣ２を放電させる。
【００４３】
図７のフローチャートを参照して、上述のステップＳ１で呼び出されたサブルーチンを説明する。ステップＳ２１では、後述するようにサブルーチンが呼び出され、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧が単セル毎に検出される。ステップＳ２２では、電圧検出回路２２において、その一端（負極）が接地されている二次電池Ｅ４の端子電圧が基準電圧として検出される。
【００４４】
ステップＳ２３では、差電圧検出回路２４において、二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３の端子電圧と、基準電圧となる二次電池Ｅ４の端子電圧との差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３が検出される。ステップＳ２４では、制御回路２５において、差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３が基準値以上か否かが判断される。差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３が基準値以上であると判断されると、ステップＳ２５へ制御が移り、差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３が基準値未満であると判断されると、ステップＳ２３へ制御が戻る。ステップＳ２５では、差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３が基準値以上となったので、制御回路２５から二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の放電動作および／または充電動作を停止させるための制御信号や、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の容量のバランスをとる動作を行うための制御信号が出力される。
【００４５】
ステップＳ２６では、端子ＴＭ１およびＴＭ２を経由して、例えば電子機器のセットから出力電圧Ｅ０の出力を促す信号、または二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の充電を促す信号が供給される。ステップＳ２７では、電子機器のセットからの信号に応じて、二次電池の放電動作および／または充電動作の停止が解除される。そして、ステップＳ２１およびＳ２２へ制御が戻る。
【００４６】
図８のフローチャートを参照して、上述のステップＳ２１で呼び出されたサブルーチンを説明する。ステップＳ３１では、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧を単セル毎に検出可能とするようにスイッチ回路２１が制御される。ステップＳ３２では、電圧検出回路２において、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３の端子電圧が単セル毎に検出される。そして制御は、呼び出されたステップ且つステップＳ１１へ戻る。
【００４７】
図９のブロック図を参照して、この発明の第３の実施形態の一例を説明する。電圧検出回路２２で検出された二次電池Ｅ４の端子電圧が差電圧検出回路２４、電圧算出回路３１、および制御回路３２へ供給される。電圧検出回路２３で検出された二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３のそれぞれの端子電圧が制御回路３２へ供給される。差電圧検出回路２４で検出された差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３が電圧算出回路３１および制御回路３２へ供給される。電圧算出回路３１では、供給された差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３と、基準電圧となる二次電池Ｅ４の端子電圧とに基づいて、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧の和が算出される。この算出された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧の和を加算電圧Ｅａｄｄ２とする。
【００４８】
ここで、加算電圧Ｅａｄｄ２を算出する一例を説明する。差電圧検出回路２４において、基準電圧となる二次電圧Ｅ４の端子電圧と、二次電池Ｅ１の端子電圧との差電圧ΔＥ１が検出され、基準電圧となる二次電圧Ｅ４の端子電圧と、二次電池Ｅ２の端子電圧との差電圧ΔＥ２が検出され、基準電圧となる二次電圧Ｅ４の端子電圧と、二次電池Ｅ３の端子電圧との差電圧ΔＥ３が検出される。検出された差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３は、それぞれ電圧算出回路３１へ供給される。電圧算出回路３１では、一例として供給される差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３と、基準電圧となる二次電池Ｅ４の端子電圧とに基づいて、以下のようにして加算電圧Ｅａｄｄ２が算出される。
Ｅａｄｄ２＝Ｅ４×４＋（ΔＥ１＋ΔＥ２＋ΔＥ３）
【００４９】
算出された加算電圧Ｅａｄｄ２は、制御回路３２および差電圧検出回路３６へ供給される。端子ＴＭ１およびＴＭ２の間に、抵抗３３および３４が直列に接続される。抵抗３４と並列になるように電圧検出回路３５が接続される。その電圧検出回路３５では、直列接続される二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の出力電圧Ｅ０が検出される。検出された出力電圧Ｅ０は、差電圧検出回路３６へ供給される。
【００５０】
差電圧検出回路３６では、電圧算出回路３１で算出された加算電圧Ｅａｄｄ２と、電圧検出回路３５で検出された出力電圧Ｅ０との差電圧ΔＥ０が検出される。検出された差電圧ΔＥ０は、停止信号回路６へ供給される。停止信号回路６は、上述したように供給された差電圧ΔＥ０が所定値以上であると判断した場合、停止信号が制御回路７（図１参照）へ出力される。例えば、供給された差電圧ΔＥ０が±０．０２５×４の範囲内か否かが判断される。
【００５１】
制御回路３２では、供給された電圧検出回路２２からの二次電池Ｅ４の端子電圧と、電圧検出回路２３からの二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３のそれぞれの端子電圧と、差電圧検出回路２４からの差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３と、電圧算出回路３１からの加算電圧Ｅａｄｄ２と、差電圧検出回路３６からの差電圧ΔＥ０とに基づいて、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の放電動作および／または充電動作や二次電池のバランスをとる動作などを制御する制御信号が出力される。
【００５２】
この第３の実施形態では、３つの電圧検出回路が使用されている。基準電圧を検出するための電圧検出回路２２と、単セル毎の端子電圧を検出するための電圧検出回路２３と、直列接続された全セルの出力電圧Ｅ０を検出するための電圧検出回路３５とが用いられている。そのため、何れかの電圧検出回路の不動作、または異常状態も検出することができる。
【００５３】
図１０のブロック図を参照して、この発明の第３の実施形態の他の例を説明する。なお、スイッチ回路２１は、上述した図６に示すようにスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、およびＳＷ４、並びにコンデンサＣ１およびＣ２から構成されている。この第３の実施形態の他の例では、制御回路３２に供給される信号が差電圧検出回路２４からの差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３、および差電圧検出回路３６からの差電圧ΔＥ０のみである。従って、制御回路３２では、差電圧検出回路２４および３６から供給される差電圧に基づいて、二次電池Ｅ１およびＥ２の放電動作および／または充電動作や二次電池のバランスをとる動作などを制御する制御信号が出力される。
【００５４】
図１１のフローチャートを参照して、第３の実施形態の動作を説明する。ステップＳ４１では、上述した図８に示すサブルーチンが呼び出され、二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３の中から１つずつ端子電圧が検出される。ステップＳ４２では、電圧検出回路２２において、その一端（負極）が接地されている二次電池Ｅ４の端子電圧が基準電圧として検出される。
【００５５】
ステップＳ４３では、差電圧検出回路２４において、基準電圧の二次電池Ｅ４の端子電圧と、二次電池Ｅ１、Ｅ２、およびＥ３の端子電圧とから差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、およびΔＥ３が検出される。ステップＳ４４では、電圧算出回路３１において、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の端子電圧を加算した加算電圧Ｅａｄｄ２が算出される。
【００５６】
ステップＳ４５では、電圧検出回路３５において、直列接続された二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の出力電圧Ｅ０が検出される。ステップＳ４６では、差電圧検出回路３６において、検出された出力電圧Ｅ０と、算出される加算電圧Ｅａｄｄ２とから差電圧ΔＥ０が検出される。
【００５７】
ステップＳ４７では、制御回路３２において、差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３、およびΔＥ０が基準値以上か否かが判断される。差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３、およびΔＥ０が基準値以上であると判断されると、ステップＳ４８へ制御が移り、差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３、およびΔＥ０が基準値未満であると判断されると、ステップＳ４６へ制御が戻る。
【００５８】
ステップＳ４８では、差電圧ΔＥ１、ΔＥ２、ΔＥ３、およびΔＥ０が基準値以上となったので、制御回路３２から二次電池の放電動作および／または充電動作を停止させるための制御信号や、二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の容量のバランスをとる動作を行うための制御信号が出力される。
【００５９】
ステップＳ４９では、端子ＴＭ１およびＴＭ２を経由して、例えば電子機器のセットから出力電圧Ｅ０の出力を促す信号、または二次電池Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、およびＥ４の充電を促す信号が供給される。ステップＳ５０では、電子機器のセットからの信号に応じて、二次電池の放電動作および／または充電動作の停止が解除される。そして、ステップＳ４１、４２およびＳ４５へ制御が戻る。
【００６０】
この発明は、上述したこの発明の一実施形態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、直列接続された二次電池毎に電圧検出回路を設けるようにしても良い。
【００６１】
【発明の効果】
この発明に依れば、２個以上の電圧検出回路を使用することによって、電池電圧検出回路の不動作または異常状態を検出することができ、さらに二次電池の容量のバランス差が大きい時に電池制御回路の動作停止を行い、二次電池の容量のバランスをとるように安全性を確保する回路構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態の一例を説明するためのブロック図である。
【図２】この発明の第１の実施形態の他の例を説明するためのブロック図である。
【図３】この発明の第１の実施形態の一例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】この発明の第１の実施形態の一例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明の第２の実施形態の一例を説明するためのブロック図である。
【図６】この発明の第２の実施形態の他の例を説明するためのブロック図である。
【図７】この発明の第２の実施形態の一例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】この発明の第２の実施形態の一例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】この発明の第３の実施形態の一例を説明するためのブロック図である。
【図１０】この発明の第３の実施形態の他の例を説明するためのブロック図である。
【図１１】この発明の第３の実施形態の一例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】従来の電圧検出の一例を説明するためのブロック図である。
【図１３】従来の電圧検出の一例を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４・・・二次電池、１・・・スイッチ回路、２、４・・・電圧検出回路、３・・・加算回路、５・・・差電圧検出回路、６・・・停止信号回路、７・・・制御回路、８・・・充電・保護回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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