(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウムイオン二次電池を充電する充電器を備え、充電器にリチウムイオン二次電池と乾電池とを選択的に電気的に接続して電源として使用される電源装置において、乾電池が選択的に接続されている場合に、乾電池へ充電電流が流れ込まないように阻止して乾電池を保護する乾電池保護回路であって、充電器の正電極と乾電池の正電極との間に乾電池への充電電流の流入を阻止するため第１
のトランジスタのエミッタ・コレクタを接続し、前記第１ のトランジスタのベースに第１の抵抗の一端を接続し、前記第１の抵抗のもう一端をＦＥＴのドレインに接続し、ＦＥＴのソースを充電器と乾電池の負電極に接続し、ＦＥＴのゲートを乾電池から電源供給されるバイアス回路と、充電器を介して充電器と乾電池との負電極に接続し、前記第１の抵抗に並列に、第２の抵抗と第２のトランジスタを直列に接続した回路を接続し、前記第２ のトランジスタのベースに前記電源にて動作する電気機器の消費電力に基づく制御信号を印加して前記第２
のトランジスタをスイッチングして、前記第１ のトランジスタにより乾電池への充電電流の流入を阻止することを特徴とする乾電池保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乾電池保護回路に関し、さらに詳細にはリチウムイオン二次電池を充電する充電器を備え、該充電器にリチウムイオン二次電池と乾電池とを選択的に電気的に接続して電源として使用される電源装置において、前記乾電池を充電器の充電から保護する乾電池保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図３に示すように、リチウムイオン二次電池を充電する充電器３を備え、充電器３にリチウムイオン二次電池１と乾電池２とを選択的に電気的に接続して電源として使用される電源装置４において、乾電池２が選択的に接続されている場合に、乾電池２へ充電電流が流れ込まないようにするための保護回路が必要になる。
【０００３】
このような場合に、充電電流の乾電池２への流入を阻止するために、充電器３の正電極と乾電池２の正電極との間に充電電流阻止のためのダイオードＤ１を接続して、乾電池２への充電電流の流入を阻止している。
【０００４】
図３において参照符号１１はリチウムイオン二次電池本体を示し、参照符号Ｔｈは正温度係数サーミスタ（ＰＴＣサーミスタ）を示し、充電器３に選択的に電気的に接続されるリチウムイオン二次電池１と乾電池２とからの電圧を定電圧回路で定電圧化し、定電圧化された電源からの電力を電気機器へ供給する。
【０００５】
正温度係数サーミスタＴｈはリチウムイオン二次電池本体１１の温度を検出し、リチウムイオン二次電池本体１１の温度が所定温度、例えばほぼ１００度Ｃに達したときにほぼ無限大の高抵抗を呈してリチウムイオン二次電池本体１１の充放電を停止させてリチウムイオン二次電池１を保護するものである。
【０００６】
また、二次電池セルのセル電圧と保護回路における電圧降下とを検出し、二次電池セルを充電するための直流電源部からの出力を受けて二次電池セルの充電制御を行う充電制御部を備えた二次電池充電回路において、直流電源部と充電制御部との間に逆流防止のためのダイオードを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１０２１８９号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記したように乾電池保護回路として乾電池２への充電電流流入阻止のためにダイオードを用いた場合、ダイオードに低順方向電圧のショットキーバリアダイオードを用いても、ダイオードに０．５ｍＡ程度の電流を流すと０．３Ｖ程度の電圧降下が発生する。この電圧降下は使用するダイオードの順方向電圧に依存し、この電圧降下が電源の有効電池容量を低下させて、有効電池容量に大きく影響与える場合があるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、充電電流流入阻止のための素子に発生する電圧降下を抑制して電源の有効電池容量を増大させた乾電池保護回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１にかかる乾電池保護回路は、リチウムイオン二次電池を充電する充電器を備え、充電器にリチウムイオン二次電池と乾電池とを選択的に電気的に接続して電源として使用される電源装置において、乾電池が選択的に接続されている場合に、乾電池へ充電電流が流れ込まないように阻止して乾電池を保護する乾電池保護回路であって、充電器の正電極と乾電池の正電極との間に乾電池への充電電流の流入を阻止するため第１
のトランジスタのエミッタ・コレクタを接続し、前記第１ のトランジスタのベースに第１の抵抗の一端を接続し、前記第１の抵抗のもう一端をＦＥＴのドレインに接続し、ＦＥＴのソースを充電器と乾電池の負電極に接続し、ＦＥＴのゲートを乾電池から電源供給されるバイアス回路と、充電器を介して充電器と乾電池との負電極に接続し、前記第１の抵抗に並列に、第２の抵抗と第２のトランジスタを直列に接続した回路を接続し、前記第２ のトランジスタのベースに前記電源にて動作する電気機器の消費電力に基づく制御信号を印加して前記第２
のトランジスタをスイッチングして、前記第１のトランジスタにより乾電池への充電電流の流入を阻止することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の請求項１にかかる乾電池保護回路によれば、トランジスタによって乾電池への充電電流の流入は阻止される。この場合に、トランジスタのコレクタ・エミッタ間の飽和電圧とトランジスタのベース電流とによってトランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧降下が調整可能であって、コレクタ・エミッタ間飽和電圧が小さいトランジスタを選択し、かつトランジスタのベースに接続された抵抗の抵抗値を設定することによってトランジスタのベース電流を多くすることにより、トランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧降下を、ダイオードを用いた場合よりも小さくすることができて、乾電池から流れる電流により発生する電圧降下は少なくて済み、電池の有効電池容量を増大させることが可能となる。
【００１２】
本発明の請求項２にかかる乾電池保護回路によれば、第１のトランジスタによって乾電池への充電電流の流入は阻止される。この場合に、第１のトランジスタのベースに接続された抵抗の抵抗値を設定することによって、第１のトランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧降下を、ダイオードを用いた場合よりも小さくすることができて、乾電池から流れる電流により発生する電圧降下は少なくて済み、電池の有効電池容量を増大させることが可能となる。さらに、電源にて動作する電気機器の消費電力に基づく制御信号によって第２のトランジスタがスイッチング制御されて、電気機器の消費電力が大きいときは第２のトランジスタによって抵抗がショートされて第１のトランジスタのベース電流が多く流れて、第１のトランジスタのコレクタ・エミッタ間の電圧降下が少なく制御され、消費電力が小さいときは第２のトランジスタによって抵抗のショートが解除されて第１のトランジスタのベース電流が減少させられて、省エネルギー化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明にかかる乾電池保護回路を実施の形態によって説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態にかかる乾電池保護回路の構成を示すブロック図であり、図３に示した乾電池保護回路と同一構成要素には同一の符号を付して示してある。
【００１５】
本発明の実施の形態にかかる乾電池保護路は、図１に示すように、リチウムイオン二次電池を充電する充電器３を備え、充電器３にリチウムイオン二次電池１と乾電池２とを選択的に電気的に接続して電源として使用される電源装置４において、充電器３の正電極と負電極は、リチウムイオン二次電池１の正電極と負電極にそれぞれ電気的に接続され、充電器３の端子Ｔはリチウムイオン二次電池１のサーミスタ端子Ｔに電気的に接続してあって、例えば充電器３を含む携帯容器に乾電池２に代わってリチウムイオン二次電池１を挿入したときは、充電器３にリチウムイオン二次電池１の対応する端子が電気的に接続されてリチウムイオン二次電池１から電力を電気機器へ供給するように構成してある。
【００１６】
また、乾電池２の正電極と充電器３の正電極とは乾電池２への充電電流を阻止するためｐｎｐ型のトランジスタＱ１のコレクタ・エミッタを介して電気的に接続し、乾電池２の負電極と充電器３の負電極とは互いに電気的に接続することによってリチウムイオン二次電池１と乾電池２とを選択的に接続して、充電器３の正電極は電気機器における定電圧回路に接続してあって、乾電池２とリチウムイオン二次電池１とが選択的に電気機器の電源装置４として使用されるように構成してあって、例えば充電器３を含む携帯容器にリチウムイオン二次電池１に代わって乾電池２を挿入したときは、充電器３に乾電池１がトランジスタＱ１を介しての対応する端子が電気的に接続されて乾電池２から電力を電気機器へ供給するように構成してある。
【００１７】
また一方、リチウムイオン二次電池１の正温度係数サーミスタ端子Ｔと充電器３の端子Ｔとを接続してリチウムイオン二次電池本体１１の温度が所定温度に達したとき充電を停止するように構成し、リチウムイオン二次電池本体１１の温度が所定温度に達したときリチウムイオン二次電池１からの放電を停止するように構成してある。
【００１８】
このように、乾電池２の正電極と充電器３の正電極とはトランジスタＱ１を接続し、充電器３の負電極は抵抗Ｒ１を介してトランジスタＱ１のベースに接続してあって、抵抗Ｒ１の抵抗値によってトランジスタＱ１のベース電流を設定するように構成し、トランジスタＱ１によって充電器３から乾電池２への充電電流の流入を阻止している。
【００１９】
上記のように構成した乾電池保護回路において、リチウムイオン二次電池１と乾電池２とは選択的に電気機器の電源として作用する。この場合に、乾電池２に代わってリチウムイオン二次電池１が選択されているときには、電気機器へリチウムイオン二次電池１からの電力が供給される。また、充電器３を駆動してリチウムイオン二次電池１を充電することができる。
【００２０】
リチウムイオン二次電池１に代わって乾電池２が選択されているときには、トランジスタＱ１を介して電気機器へ乾電池２からの電力が供給される。この場合に、トランジスタＱ１による電圧降下は、トランジスタＱ１のベース電流とトランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間に流れる電流とによって定まるが、トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ飽和電圧とベース電流値とを選定することによって設定することができる。
【００２１】
したがって、コレクタ・エミッタ飽和電圧の小さいトランジスタＱ１を選定し、かつ抵抗Ｒ１の抵抗値を設定することによってトランジスタＱ１のベース電流を大きくすることにより、トランジスタＱ１の電圧降下を、トランジスタＱ１に代わってダイオードを用いた場合よりも少なくすることができる。具体的には、トランジスタＱ１のベース電流を十分流した場合（電気機器の消費電流≫トランジスタＱ１のベース電流のとき）、ダイオードにショットキーバリアダイオードを用いた場合の電圧降下よりも１／１０程度にまで押さえ込むことができて、乾電池２の有効電池容量を高くすることができる。
【００２２】
次に本発明の乾電池保護回路の変形例について説明する。図２は本発明の乾電池保護回路の変形例の構成を示すブロック図である。
【００２３】
本変形例の乾電池保護回路では、図１に示した本発明の乾電池保護回路に加えるに、抵抗Ｒ１に並列にｎｐｎ型のトランジスタＱ２と抵抗Ｒ２の直列回路を接続し、トランジスタＱ２のベースに、電源回路４にて動作する電気機器の消費電力に基づく制御信号を印加してトランジスタＱ２をスイッチングさせる。
【００２４】
本変形例の乾電池保護回路では、さらに、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との共通接続点と充電器３の負電極との間にＦＥＴＱ３を接続し、トランジスタＱ１のエミッタ電位と充電器３の負電極（乾電池２の負電極）の電位との間の電位差を抵抗Ｒ３とＲ４とによる分圧回路で分圧し、その分圧電圧をバイアス電圧としてＦＥＴＱ３のゲートに印加すると共に、充電器３に設けられて充電器３の動作時にその負電極と同電位にされる端子Ｓの電位をＦＥＴＱ３のゲートに印加して、充電器３の端子Ｓの負電極の電位に基づいてＦＥＴＱ３を強制的にオフ状態に制御し、充電器３の非動作に基づいて端子Ｓの電位を開放してＦＥＴＱ３に分圧回路によるバイアス電圧によりＦＥＴＱ３をオン状態に制御するように構成してある。
【００２５】
このように構成したことにより、本変形例の乾電池保護回路において、後記するＦＥＴＱ３による作用を省略してＦＥＴＱ３がオン状態のときについて説明すれば、トランジスタＱ１はオン状態に制御され、乾電池２が選択されているときはトランジスタＱ１によって充電器３からの充電電流の乾電池２への流入は阻止され、乾電池２からの電力はトランジスタＱ１を介して電気機器に供給される。
【００２６】
一方、電気機器の消費電力に基づく制御信号によってトランジスタＱ２がスイッチング制御される。したがって、電気機器の消費電力が大きいときはトランジスタＱ２がオン状態に制御されて、抵抗Ｒ１に抵抗Ｒ２が並列接続され、トランジスタＱ１のベース電流が多く流れて、トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ間の電圧降下が少なく制御され、消費電力が小さいときはトランジスタＱ２がオフ状態に制御されて、抵抗Ｒ２が除去された状態になって、抵抗Ｒ１によってトランジスタＱ１のベース電流が定まり、トランジスタＱ１のベース電流が減少させられて、省エネルギー化を図ることもできる。
【００２７】
次に、ＦＥＴＱ３の作用について説明する。充電器３が動作している場合、充電器３の負電極と同一電位となっている端子Ｓの電位によってＦＥＴＱ３はオフ状態に制御され、トランジスタＱ１はオフ状態に制御される。したがって、乾電池２が選択されているとき、トランジスタＱ１には一点鎖線で示した方向には電流（逆電流）が流れず、充電器３によって乾電池２が充電されるようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる乾電池保護回路の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる乾電池保護回路の変形例の構成を示すブロック図である。
【図３】従来の乾電池保護回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  リチウムイオン二次電池
２  乾電池
３  充電器
４  電源装置
１１  リチウムイオン二次電池本体
Ｔｈ  正温度係数サーミスタ
Ｑ１およびＱ２  トランジスタ
Ｒ１およびＲ２  抵抗
【図１】
0004461067.tif 000002
【図２】
0004461067.tif 000003
【図３】
0004461067.tif 000004