特許 6241559 充電制御回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6241559

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】充電制御回路

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20171127BHJP

   H02J 7/10 20060101ALI20171127BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20171127BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   H02J7/00 S

   H02J7/10 B

   H01M10/44 Q

   H01M10/48 P

【請求項の数】5

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-27288(P2017-27288)

(22)【出願日】2017年2月16日

【審査請求日】2017年2月21日

(31)【優先権主張番号】特願2016-252939(P2016-252939)

(32)【優先日】2016年12月27日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】山内 勉

(72)【発明者】

【氏名】北村 巌

【審査官】 猪瀬 隆広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２８８３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５３６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３５１３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２３５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３４８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／００９３９２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１５３６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１７５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８３７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９６１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３９８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４２０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００１５４９５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ７／００− ７／１２

Ｈ０２Ｊ ７／３４− ７／３６

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池パックに内蔵された二次電池の充電を前記二次電池の電極の電位に基づいて前記電池パックの外部から制御する充電制御回路であって、
前記電池パックは、前記二次電池の一方の電極に接続される経路に直列に挿入されたスイッチ回路を制御することによって前記二次電池を保護する二次電池保護集積回路を内蔵し、
前記充電制御回路は、
前記一方の電極の電位と前記二次電池の他方の電極の電位とをモニタするモニタ部と、前記一方の電極に前記スイッチ回路を介して接続される一方の電源端子と、前記他方の電極に接続される他方の電源端子とを有する電圧検出回路と、
前記一方の電極と前記モニタ部との間に介在するスイッチと、
前記スイッチと前記モニタ部との間と、前記一方の電源端子との間に介在するダイオードと、
前記二次電池保護集積回路が前記二次電池を保護している状態が検出された場合、前記スイッチをオフにする保護状態検出部とを備えた、充電制御回路。

【請求項2】

前記電池パックは、前記スイッチ回路を経由せずに、前記一方の電極の電位を前記電池パックの外部に出力する第１の電位出力端子を有し、
前記スイッチは、前記第１の電位出力端子と前記モニタ部との間に介在する、請求項１に記載の充電制御回路。

【請求項3】

前記電池パックは、前記一方の電極に前記スイッチ回路を介して接続された第１のパワー端子を有し、
前記保護状態検出部は、前記第１のパワー端子の電位に基づいて、前記二次電池保護集積回路が前記二次電池を保護している状態を検出する、請求項２に記載の充電制御回路。

【請求項4】

前記電池パックは、前記他方の電極の電位を前記電池パックの外部に出力する第２の電位出力端子と、前記他方の電極に接続された第２のパワー端子とを有し、
前記他方の電源端子は、前記第２のパワー端子に接続される、請求項３に記載の充電制御回路。

【請求項5】

前記スイッチは、前記第２のパワー端子に接続されるゲートを有するトランジスタである、請求項４に記載の充電制御回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、充電制御回路に関する。

【背景技術】

【0002】

図１は、従来の電池保護装置の構成の一例を示す図である。図１に示される電池保護装置９０１は、二次電池９００を保護する保護ＩＣ（Integrated Circuit）９２０を備える。保護ＩＣ９２０は、充電制御トランジスタ９１１をオフにすることによって、二次電池９００を充電異常から保護し、放電制御トランジスタ９１２をオフすることによって、二次電池９００を放電異常から保護する。

【0003】

充電ＩＣ９３０は、二次電池９００の電池電圧Ｖｃｅを検出するため、端子９１３と端子９１４との間の端子電圧Ｖｂａをモニタする。充電ＩＣ９３０は、端子電圧Ｖｂａの値に応じて二次電池９００の充電方法を切り替える。

【0004】

なお、二次電池の充電方法に関する先行技術文献として、例えば特許文献１，２，３が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−０５２９６８号公報

【特許文献2】特開平１１−０９７０７４号公報

【特許文献3】特開平１０−２９０５３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図２は、従来の二次電池の充電方法の一例を示す図である。図２に示される充電方法を図１を参照して説明する。充電ＩＣ９３０は、端子電圧Ｖｂａが所定の充電電圧に到達するまでは、比較的大きな定電流で二次電池９００をＣＣ（Constant Current）充電する。その後、充電ＩＣ９３０は、端子電圧Ｖｂａが所定の充電電圧に到達すると、比較的小さな電流で二次電池９００をＣＶ（Constant Voltage）充電する。

【0007】

しかしながら、充電ＩＣ９３０と二次電池９００との間に存在するトランジスタ９１１，９１２のオン抵抗による電圧降下ΔＶが生ずるため、端子電圧Ｖｂａは、実際の電池電圧Ｖｃｅよりも高くなる。このように、充電ＩＣ９３０は、電池電圧Ｖｃｅを正確に検出できないため、図２に示されるように、電池電圧Ｖｃｅが所定の充電電圧に到達する前に、ＣＣ充電からＣＶ充電に切り替わってしまう。したがって、比較的大きな電流でＣＣ充電する期間が短くなり、端子電圧Ｖｂａが所定の充電電圧に到達してから電池電圧Ｖｃｅがその所定の充電電圧に到達するまでに比較的小さな電流でＣＶ充電する期間が長くなる。その結果、電池電圧Ｖｃｅが所定の充電電圧に到達するまでの充電時間が全体として長くなってしまう。

【0008】

そこで、本開示では、二次電池の電池電圧を正確に検出可能な充電制御回路が提供される。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の一態様では、
電池パックに内蔵された二次電池の充電を前記二次電池の電極の電位に基づいて前記電池パックの外部から制御する充電制御回路であって、
前記電池パックは、前記二次電池の一方の電極に接続される経路に直列に挿入されたスイッチ回路を制御することによって前記二次電池を保護する二次電池保護集積回路を内蔵し、
前記充電制御回路は、
前記一方の電極の電位と前記二次電池の他方の電極の電位とをモニタするモニタ部と、前記一方の電極に前記スイッチ回路を介して接続される一方の電源端子と、前記他方の電極に接続される他方の電源端子とを有する電圧検出回路と、
前記一方の電極と前記モニタ部との間に介在するスイッチと、
前記スイッチと前記モニタ部との間と、前記一方の電源端子との間に介在するダイオードと、
前記二次電池保護集積回路が前記二次電池を保護している状態が検出された場合、前記スイッチをオフにする保護状態検出部とを備えた、充電制御回路が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本開示によれば、二次電池の電池電圧を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】従来の電池保護装置の構成の一例を示す図である。

【図2】従来の二次電池の充電方法の一例を示す図である。

【図3】電池保護装置の構成の一例を示す図である。

【図4】二次電池の充電方法の一例を示す図である。

【図5】端子Ｐ−と端子ＢＳ−との間にリーク抵抗が発生した場合を示す図である。

【図6】端子Ｐ＋と端子ＢＳ−との間にリーク抵抗が発生した場合を示す図である。

【図7】第２の実施形態に係る電池保護装置の構成の一例を示す図である。

【図8】第２の実施形態に係る電池保護回路の構成の一例を示す図である。

【図9】各状態でのスイッチ制御と端子処理の第１の例を示す図である。

【図10】各状態でのスイッチ制御と端子処理の第２の例を示す図である。

【図11】各状態でのスイッチ制御と端子処理の第３の例を示す図である。

【図12】充電ＩＣが充電方法を予備充電と急速充電とで切り替えるための判定値の一例を示す図である。

【図13】過放電且つ充電器接続時に内部スイッチがオフの仕様（図９の仕様）の場合を示す図である。

【図14】過放電且つ充電器接続時に内部スイッチがオンの仕様（図１１の仕様）の場合を示す図である。

【図15】第３の実施形態に係る電池保護装置の一構成例及び第１の動作例を示す図である。

【図16】第３の実施形態に係る電池保護装置の一構成例及び第２の動作例を示す図である。

【図17】第４の実施形態に係る電池保護装置の構成の一例を示す図である。

【図18】第５の実施形態に係る電池保護装置の構成の一例を示す図である。

【図19】第６の実施形態に係る電池保護装置の構成の一例を示す図である。

【図20】第７の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す図である。

【図21】第８の実施形態に係る充電制御回路の構成の一例を示す図である。

【図22】第９の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す図である。

【図23】第１０の実施形態に係る充電制御回路の構成の一例を示す図である。

【図24】第１１の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施形態を図面に従って説明する。

【0014】

＜第１の実施形態＞
図３は、第１の実施形態に係る電池保護装置の構成の一例を示す図である。図３に示される電池保護装置１０１は、二次電池２００を保護する電池保護装置の一例である。

【0015】

二次電池２００は、充電可能な電池の一例である。二次電池２００の具体例として、リチウムイオン電池、リチウムポリマ電池などが挙げられる。

【0016】

電池保護装置１０１は、二次電池２００を電源として動作し、二次電池２００の充放電を制御することによって二次電池２００を過放電等から保護する。電池保護装置１０１は、基板１１０と、スイッチ回路１３と、保護ＩＣ１２０と、抵抗９とを備える。

【0017】

基板１１０には、スイッチ回路１３、保護ＩＣ１２０及び抵抗９が実装されている。基板１１０の具体例として、プリント基板が挙げられる。基板１１０には、端子Ｂ＋、端子Ｂ−、端子Ｐ＋、端子Ｐ−、端子ＢＳ＋及び端子ＢＳ−が設けられている。これらの各端子は、例えば、基板１１０に形成された電極である。

【0018】

端子Ｂ＋は、電池プラス側端子の一例であり、二次電池２００の正極２０１に接続される。端子Ｂ−は、電池マイナス側端子の一例であり、二次電池２００の負極２０２に接続される。端子Ｐ＋は、負荷プラス側端子の一例であり、負荷の一部である充電ＩＣ１３０のプラス端子に接続される。端子Ｐ−は、負荷マイナス側端子の一例であり、充電ＩＣ１３０のマイナス端子に接続される。端子ＢＳ＋は、二次電池２００の正極２０１の電位をモニタ可能にするプラス側モニタ可能端子の一例であり、充電ＩＣ１３０のプラス側モニタ端子に接続される。端子ＢＳ−は、二次電池２００の負極２０２の電位をモニタ可能にするマイナス側モニタ可能端子の一例であり、充電ＩＣ１３０のマイナス側モニタ端子に接続される。充電ＩＣ１３０は、二次電池２００の電池電圧を検出する外部回路の一例である。

【0019】

端子Ｂ＋と端子Ｐ＋とは、プラス側電源経路８によって接続され、端子Ｂ−と端子Ｐ−とは、マイナス側電源経路７によって接続される。プラス側電源経路８は、端子Ｂ＋と端子Ｐ＋との間の充放電電流経路の一例であり、マイナス側電源経路７は、端子Ｂ−と端子Ｐ−との間の充放電電流経路の一例である。

【0020】

スイッチ回路１３は、端子Ｂ−と端子Ｐ−との間のマイナス側電源経路７に直列に挿入される。スイッチ回路１３は、例えば、充電制御トランジスタ１１と放電制御トランジスタ１２とが直列に接続された直列回路である。充電制御トランジスタ１１のオフにより、二次電池２００の充電電流が流れるマイナス側電源経路７が遮断され、二次電池２００の充電電流の流れが禁止される。放電制御トランジスタ１２のオフにより、二次電池２００の放電電流が流れるマイナス側電源経路７が遮断され、二次電池２００の放電電流の流れが禁止される。

【0021】

充電制御トランジスタ１１と放電制御トランジスタ１２は、それぞれ、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。充電制御トランジスタ１１は、充電制御トランジスタ１１の寄生ダイオードの順方向が二次電池２００の放電電流の流れる方向に一致するようにマイナス側電源経路７に挿入される。放電制御トランジスタ１２は、放電制御トランジスタ１２の寄生ダイオードの順方向が二次電池２００の充電電流の流れる方向に一致するようにマイナス側電源経路７に挿入される。

【0022】

保護ＩＣ１２０は、電池保護集積回路の一例である。保護ＩＣ１２０は、二次電池２００を電源として動作する。保護ＩＣ１２０は、スイッチ回路１３を制御することによって、二次電池２００を過放電等から保護する。例えば、保護ＩＣ１２０は、充電制御トランジスタ１１をオフにすることによって、二次電池２００を充電異常（例えば、過充電、充電方向の過電流（充電過電流）など）から保護する。一方、保護ＩＣ１２０は、放電制御トランジスタ１２をオフすることによって、二次電池２００を放電異常（例えば、過放電、放電方向の過電流（放電過電流）など）から保護する。

【0023】

保護ＩＣ１２０は、電源端子９１と、グランド端子９２と、充電制御端子９３と、放電制御端子９４と、監視端子９５とを備える。これらの端子は、保護ＩＣ１２０の内部回路を保護ＩＣ１２０外部と接続するための外部接続端子である。

【0024】

電源端子９１は、プラス側電源経路８に接続されるプラス側電源端子の一例であり、端子Ｂ＋を介して二次電池２００の正極２０１に接続される。電源端子９１は、電源端子ＶＤＤと呼ばれることがある。

【0025】

グランド端子９２は、負極２０２とスイッチ回路１３との間でマイナス側電源経路７に接続されるマイナス側電源端子の一例であり、端子Ｂ−を介して二次電池２００の負極２０２に接続される。グランド端子９２は、グランド端子ＶＳＳと呼ばれることがある。

【0026】

充電制御端子９３は、二次電池２００の充電を禁止する信号を出力する充電制御端子の一例であり、充電制御トランジスタ１１の制御電極（例えばＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート）に接続される。充電制御端子９３は、ＣＯＵＴ端子と呼ばれることがある。

【0027】

放電制御端子９４は、二次電池２００の放電を禁止する信号を出力する放電制御端子の一例であり、放電制御トランジスタ１２の制御電極（例えば、ＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート）に接続される。放電制御端子９４は、ＤＯＵＴ端子と呼ばれることがある。

【0028】

監視端子９５は、端子Ｐ−の電位を監視する監視端子の一例であり、端子Ｐ−とスイッチ回路１３との間でマイナス側電源経路７に接続される。監視端子９５は、抵抗９を介して端子Ｐ−に接続される。監視端子９５は、監視端子ＶＭと呼ばれることがある。

【0029】

電池保護装置１０１は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−とを備える。端子ＢＳ＋は、二次電池２００の正極２０１に接続されている。端子ＢＳ−は、二次電池２００の負極２０２に接続されている。したがって、充電ＩＣ１３０は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることによって、二次電池２００の電池電圧Ｖｃｅｌｌを検出できる。

【0030】

端子ＢＳ＋には、二次電池２００の充放電電流が流れる端子Ｐ＋に比べて、正極２０１の電位をモニタするための微小な電流しか流れない。また、端子ＢＳ−には、二次電池２００の充放電電流が流れる端子Ｐ−及びスイッチ回路１３に比べて、負極２０２の電位をモニタするための微小な電流しか流れない。そのため、スイッチ回路１３等の抵抗分による電圧降下がないので、端子電圧Ｖｂａｔは、電池電圧Ｖｃｅｌｌと略等しい。したがって、充電ＩＣ１３０は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることによって、電池電圧Ｖｃｅｌｌを正確に検出できる。

【0031】

図４は、二次電池の充電方法の一例を示す図である。図４に示される充電方法を図３を参照して説明する。充電ＩＣ１３０は、端子電圧Ｖｂａｔが所定の充電電圧に到達するまでは、比較的大きな定電流で二次電池２００をＣＣ充電し、端子電圧Ｖｂａｔが所定の充電電圧に到達すると、比較的小さな電流で二次電池２００をＣＶ充電する。

【0032】

上述の通り、端子電圧Ｖｂａｔは、電池電圧Ｖｃｅｌｌと略等しい。そのため、比較的大きな電流でＣＣ充電する期間が長くなり、端子電圧Ｖｂａｔが所定の充電電圧に到達してから電池電圧Ｖｃｅｌｌがその所定の充電電圧に到達するまでに比較的小さな電流でＣＶ充電する期間が短くなる。したがって、電池電圧Ｖｃｅｌｌが所定の充電電圧に到達するまでの充電時間を全体として短くすることができる。

【0033】

次に、端子間にリーク抵抗が発生した場合について説明する。

【0034】

図５は、端子Ｐ−と端子ＢＳ−との間にリーク抵抗１４が発生した場合を示す図である。充電器が接続されている間、充電ＩＣ１３０から充電電流が供給される。したがって、リーク抵抗１４が発生した場合、充電制御トランジスタ１１が保護ＩＣ１２０によりオフになっても、リーク抵抗１４を経由するリーク電流１５が流れるため、二次電池２００が過充電になるおそれがある。

【0035】

図６は、端子Ｐ＋と端子ＢＳ−との間にリーク抵抗１６が発生した場合を示す図である。リーク抵抗１６が発生した場合、放電制御トランジスタ１２が保護ＩＣ１２０によりオフになっても、リーク抵抗１６を経由するリーク電流１７が流れるため、二次電池２００が過放電になるおそれがある。

【0036】

図５及び図６の状況を防ぐために、端子ＢＳ−が保護ＩＣ１２０を経由して端子Ｂ−（二次電池２００の負極２０２）に接続され、過充電や過放電を防ぐことが可能な第２の実施形態について説明する。

【0037】

＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態に係る電池保護装置の構成の一例を示す図である。第２の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図７に示される電池保護装置１０２は、二次電池２００を保護する電池保護装置の一例である。

【0038】

電池保護装置１０２は、端子Ｂ＋、端子Ｂ−、端子Ｐ＋、端子Ｐ−、端子ＢＳ＋及び端子ＢＳ−を備える。端子Ｂ＋、端子Ｂ−、端子Ｐ＋及び端子Ｐ−は、上述と同様である。

【0039】

端子ＢＳ−は、二次電池の一方の電極の電位をモニタ可能にする第１のモニタ可能端子の一例である。端子ＢＳ−は、二次電池２００の負極２０２の電位を充電ＩＣ１３０がモニタ可能にするために基板１１０に設けられている。

【0040】

端子ＢＳ＋は、二次電池の他方の電極の電位をモニタ可能にする第２のモニタ可能端子の一例である。端子ＢＳ＋は、二次電池２００の正極２０１の電位を充電ＩＣ１３０がモニタ可能にするために基板１１０に設けられている。

【0041】

保護ＩＣ１２０は、グランド端子９２と、電源端子９１と、充電制御端子９３と、放電制御端子９４と、監視端子９５と、センス端子９６とを備える。これらの端子は、保護ＩＣ１２０の内部回路を保護ＩＣ１２０外部と接続するための外部接続端子である。充電制御端子９３、放電制御端子９４及び監視端子９５は、上述と同様である。

【0042】

グランド端子９２は、第１の電源端子の一例である。グランド端子９２は、負極２０２とスイッチ回路１３との間でマイナス側電源経路７（第１の経路の一例）に接続される。

【0043】

電源端子９１は、第２の電源端子の一例である。電源端子９１は、図示のように、正極２０１と端子ＢＳ＋との間の経路（第２の経路の一例）に接続されている。

【0044】

センス端子９６は、充電ＩＣ１３０のマイナス側モニタ端子に接続される端子ＢＳ−に接続される。

【0045】

保護ＩＣ１２０は、内部配線８５と、内部スイッチ８０とを備える。内部配線８５は、グランド端子９２とセンス端子９６との間を接続する。内部配線８５は、グランド端子９２に接続される一端と、センス端子９６に接続される他端とを有する。内部スイッチ８０は、内部配線８５に直列に挿入されている。内部スイッチ８０は、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチ素子である。

【0046】

したがって、保護ＩＣ１２０が内部スイッチ８０をオンにすることにより、端子ＢＳ−は、グランド端子９２を介して二次電池２００の負極２０２に接続される。したがって、充電ＩＣ１３０は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることによって、二次電池２００の電池電圧Ｖｃｅｌｌを検出できる。

【0047】

端子ＢＳ＋には、二次電池２００の充放電電流が流れる端子Ｐ＋に比べて、正極２０１の電位をモニタするための微小な電流しか流れない。また、端子ＢＳ−には、二次電池２００の充放電電流が流れる端子Ｐ−及びスイッチ回路１３に比べて、負極２０２の電位をモニタするための微小な電流しか流れない。そのため、スイッチ回路１３等の抵抗分による電圧降下がないので、端子電圧Ｖｂａｔは、電池電圧Ｖｃｅｌｌと略等しい。したがって、充電ＩＣ１３０は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることによって、電池電圧Ｖｃｅｌｌを正確に検出できる。また、電池電圧Ｖｃｅｌｌを正確に検出できるため、第１の実施形態と同様に、電池電圧Ｖｃｅｌｌが所定の充電電圧に到達するまでの充電時間を全体として短くすることができる（図４参照）。

【0048】

図８は、第２の実施形態に係る電池保護回路の構成の一例を示す図である。保護ＩＣ１２０は、放電制御回路８１、充電制御回路８２、スイッチ制御回路８３、内部配線８５、内部スイッチ８０、内部抵抗８４、スイッチ１７０，１７２，１７４，１７６，１７８及び抵抗１７１，１７３，１７５，１７７，１７９を備える。

【0049】

放電制御回路８１は、二次電池２００の放電異常を検出する異常検出回路を有する。放電制御回路８１は、二次電池２００の放電異常が当該異常検出回路により検出された場合、当該異常検出回路の検出結果に基づき、スイッチ回路１３を制御する制御回路の一例である。充電制御回路８２は、二次電池２００の充電異常を検出する異常検出回路を有する。充電制御回路８２は、二次電池２００の充電異常が当該異常検出回路により検出された場合、当該異常検出回路の検出結果に基づき、スイッチ回路１３を制御する制御回路の一例である。

【0050】

内部抵抗８４は、内部配線８５に直列に挿入されている。スイッチ１７０，１７２，１７４，１７６，１７８は、いずれも、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチ素子である。

【0051】

充電制御回路８２は、二次電池２００の過充電（所定の異常の一例）を検出する過充電検出回路（異常検出回路の一例）を備える。過充電検出回路は、電源端子ＶＤＤとグランド端子ＶＳＳとの間の電源電圧ＶＤを監視する。電源電圧ＶＤが所定の過充電検出閾値Ｖｄｅｔ１以上になることが過充電検出回路により検出された場合、充電制御回路８２は、充電制御トランジスタ１１をオフさせる充電制御信号を充電制御端子９３から出力する（過充電保護動作）。充電制御トランジスタ１１がオフされることにより、二次電池２００の充電方向の電流が遮断されるため、二次電池２００が過充電されることを防止することができる。

【0052】

放電制御回路８１は、二次電池２００を過放電（所定の異常の一例）を検出する過放電検出回路（異常検出回路の一例）を備える。過放電検出回路は、電源端子ＶＤＤとグランド端子ＶＳＳとの間の電源電圧ＶＤを監視する。電源電圧ＶＤが所定の過放電検出閾値Ｖｄｅｔ２以下になることが過放電検出回路により検出された場合、放電制御回路８１は、放電制御トランジスタ１２をオフさせる放電制御信号を放電制御端子９４から出力する（過放電保護動作）。放電制御トランジスタ１２がオフされることにより、二次電池２００の放電方向の電流が遮断されるため、二次電池２００が過放電されることを防止することができる。

【0053】

放電制御回路８１は、二次電池２００を放電過電流（所定の異常の一例）を検出する放電過電流検出回路（異常検出回路の一例）を備える。放電過電流検出回路は、監視端子ＶＭとグランド端子ＶＳＳとの間の電流検出電圧ＶＩを監視する。電流検出電圧ＶＩが所定の放電過電流検出閾値Ｖｄｅｔ３以上になることが放電過電流検出回路により検出された場合、放電制御回路８１は、放電制御トランジスタ１２をオフさせる放電制御信号を放電制御端子９４から出力する（放電過電流保護動作）。放電制御トランジスタ１２がオフされることにより、二次電池２００の放電方向の電流が遮断されるため、二次電池２００を放電する方向に過電流が流れることを防止することができる。

【0054】

充電制御回路８２は、二次電池２００を充電過電流（所定の異常の一例）を検出する充電過電流検出回路（異常検出回路の一例）を備える。充電過電流検出回路は、監視端子ＶＭとグランド端子ＶＳＳとの間の電流検出電圧ＶＩを監視する。電流検出電圧ＶＩが所定の充電過電流検出閾値Ｖｄｅｔ４以下になることが充電過電流検出回路により検出された場合、充電制御回路８２は、充電制御トランジスタ１１をオフさせる充電制御信号を充電制御端子９３から出力する（充電過電流保護動作）。充電制御トランジスタ１１がオフされることにより、二次電池２００の充電方向の電流が遮断されるため、二次電池２００を充電する方向に過電流が流れることを防止することができる。

【0055】

図９は、各状態でのスイッチ制御と端子処理の第１の例を示す図である。

【0056】

充電制御回路８２は、二次電池２００の過充電と充電過電流とが検出されていない場合、充電制御トランジスタ１１をオンにする。一方、充電制御回路８２は、二次電池２００の過充電と充電過電流の少なくとも一方が検出された場合、充電制御トランジスタ１１をオフにする。

【0057】

放電制御回路８１は、二次電池２００の過放電と放電過電流とが検出されていない場合、放電制御トランジスタ１２をオンにする。一方、放電制御回路８１は、二次電池２００の過放電と放電過電流の少なくとも一方が検出された場合、放電制御トランジスタ１２をオフにする。

【0058】

スイッチ制御回路８３は、二次電池２００の過充電と過放電と放電過電流と充電過電流とが検出されていない場合、内部スイッチ８０をオンにする。これにより、端子ＢＳ−は、二次電池２００の負極２０２が接続された端子Ｂ−と同電位になる。

【0059】

スイッチ制御回路８３は、二次電池２００の過充電と充電過電流の少なくとも一方が検出された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７４をオンにする。例えば、スイッチ制御回路８３は、充電制御トランジスタ１１をオフさせる充電制御信号が検知された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７４をオンにする。これにより、監視端子ＶＭと端子ＢＳ−とはショートされ、端子Ｐ−はハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）となる。

【0060】

スイッチ制御回路８３は、二次電池２００の過放電が検出された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７４，１７０，１７６をオンにする。例えば、スイッチ制御回路８３は、放電制御トランジスタ１２をオフさせる放電制御信号が検知された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７４，１７０，１７６をオンにする。これにより、監視端子ＶＭと端子ＢＳ−とはショートされ、端子Ｐ−は電源端子ＶＤＤにプルアップされる。これにより、二次電池２００の放電が進行することを抑制することができる。また、充電ＩＣ１３０が二次電池２００から電気的に分離されることによって安全性が確保される。

【0061】

スイッチ制御回路８３は、二次電池２００の放電過電流が検出された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７４，１７２，１７８をオンにする。例えば、スイッチ制御回路８３は、放電制御トランジスタ１２をオフさせる放電制御信号が検知された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７４，１７２，１７８をオンにする。これにより、監視端子ＶＭと端子ＢＳ−とはショートされ、端子Ｐ−はグランド端子ＶＳＳにプルダウンされる。これにより、二次電池２００の放電過電流の流れを抑制することができる。また、充電ＩＣ１３０が二次電池２００から電気的に分離されることによって安全性が確保される。

【0062】

図１０は、各状態でのスイッチ制御と端子処理の第２の例を示す図である。図９と同じ箇所についての説明は省略する。

【0063】

スイッチ制御回路８３は、二次電池２００の過充電と充電過電流の少なくとも一方が検出された場合、内部スイッチ８０をオフにする。例えば、スイッチ制御回路８３は、充電制御トランジスタ１１をオフさせる充電制御信号が検知された場合、内部スイッチ８０をオフにする。これにより、端子Ｐ−及び端子ＢＳ−はハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）となる。

【0064】

スイッチ制御回路８３は、二次電池２００の過放電が検出された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７０，１７６をオンにする。例えば、スイッチ制御回路８３は、放電制御トランジスタ１２をオフさせる放電制御信号が検知された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７０，１７６をオンにする。これにより、端子Ｐ−及び端子ＢＳ−は電源端子ＶＤＤにプルアップされる。これにより、二次電池２００の放電が進行することを抑制することができる。また、充電ＩＣ１３０が二次電池２００から電気的に分離されることによって安全性が確保される。

【0065】

スイッチ制御回路８３は、二次電池２００の放電過電流が検出された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７２，１７８をオンにする。例えば、スイッチ制御回路８３は、放電制御トランジスタ１２をオフさせる放電制御信号が検知された場合、内部スイッチ８０をオフにし、且つ、スイッチ１７２，１７８をオンにする。これにより、端子Ｐ−及び端子ＢＳ−はグランド端子ＶＳＳにプルダウンされる。これにより、二次電池２００の放電過電流の流れを抑制することができる。また、充電ＩＣ１３０が二次電池２００から電気的に分離されることによって安全性が確保される。

【0066】

図１１は、各状態でのスイッチ制御と端子処理の第３の例を示す図である。図９，１０と同じ箇所についての説明は省略する。図１１は、図９の変形例を表す。図１１は、充電器の接続有無に応じて、内部スイッチ８０のオンオフを切り替える例を示す。図１２〜図１４を参照して、図１１について説明する。

【0067】

図１２は、充電ＩＣが充電方法を予備充電と急速充電とで切り替えるための判定値の一例を示す図である。充電ＩＣ１３０は、端子電圧Ｖｂａｔが所定の充電電圧に到達するまでの比較的低い電圧状態では、予備充電又は急速充電でＣＣ充電を行う。充電ＩＣ１３０は、端子電圧Ｖｂａｔが予備／急速充電判定値よりも低いとき、電流値が比較的低い定電流での予備充電を行い、端子電圧Ｖｂａｔが予備／急速充電判定値を超えているとき、電流値が予備充電よりも高い定電流での急速充電を行う。

【0068】

図１３は、過放電且つ充電器接続時に内部スイッチがオフの仕様（図９の仕様）の場合を示す図である。過放電が検出されている状態では、放電制御トランジスタ１２はオフし且つスイッチ１７４はオンしているため、端子電圧Ｖｂａｔには、放電制御トランジスタ１２の寄生ダイオードの順方向電圧ＶＦが含まれている。したがって、過放電検出閾値Ｖｄｅｔ２、予備／急速充電判定値又は順方向電圧ＶＦの値によっては、図１３に示されるように、予備充電と急速充電とが無駄に繰り返されるおそれがある。

【0069】

そこで、図１１に示されるように、スイッチ制御回路８３は、二次電池２００の過放電が検出され且つ充電器の接続が検出された場合、内部スイッチ８０をオンにする。これにより、端子ＢＳ−は、二次電池２００の負極２０２が接続された端子Ｂ−と同電位になる。したがって、過放電且つ充電器接続時に内部スイッチ８０がオンすることにより、図１４に示されるように、端子電圧Ｖｂａｔと電池電圧Ｖｃｅｌｌに略等しくなるので、予備充電と急速充電とが無駄に繰り返されることを防ぐことができる。図１４は、過放電且つ充電器接続時に内部スイッチがオンの仕様（図１１の仕様）の場合を示す図である。

【0070】

保護ＩＣ１２０は、充電器接続検出回路８７を備える。充電器接続検出回路８７は、電源端子ＶＤＤと監視端子ＶＭとの間の監視電圧ＶＤＭを監視する。スイッチ制御回路８３は、例えば、過放電が検出されており、且つ、監視電圧ＶＤＭが所定の充電器接続閾値Ｖｄｅｔｃ以上であることが検出された場合、内部スイッチ８０をオンにする。なぜなら、二次電池２００を充電する充電器が接続されているとき、充電ＩＣ１３０は、端子Ｐ＋と端子Ｐ−との間に、充電器接続閾値Ｖｄｅｔｃよりも大きな充電電圧を印加するからである。

【0071】

＜第３の実施形態＞
図１５は、第３の実施形態に係る電池保護装置の一構成例及び第１の動作例を示す図である。第３の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図１５に示される電池保護装置１０３は、二次電池２００を保護する電池保護装置の一例である。

【0072】

電池保護装置１０３は、保護ＩＣ１２０と保護ＩＣ１２１とを備え、２つの保護ＩＣによるダブルプロテクション機能を有する。保護ＩＣ１２０と保護ＩＣ１２１は、互いに同じ保護機能を有する。ダブルプロテクション機能により、保護ＩＣ１２０と保護ＩＣ１２１とのいずれか一方が故障しても、二次電池２００を過放電等から保護することが可能となる。電池保護装置１０１は、基板１１０と、スイッチ回路１３，５３と、保護ＩＣ１２０，１２１と、抵抗９，６とが実装された基板１１０を備える。

【0073】

スイッチ回路５３は、端子Ｂ−と端子Ｐ−との間のマイナス側電源経路７に直列に挿入される。スイッチ回路１３は、例えば、充電制御トランジスタ５１と放電制御トランジスタ５２とが直列に接続された直列回路である。

【0074】

保護ＩＣ１２１は、充電制御トランジスタ５１をオフにすることによって、二次電池２００を充電異常（例えば、過充電、充電方向の過電流（充電過電流）など）から保護する。一方、保護ＩＣ１２１は、放電制御トランジスタ５２をオフすることによって、二次電池２００を放電異常（例えば、過放電、放電方向の過電流（放電過電流）など）から保護する。

【0075】

保護ＩＣ１２１は、電源端子６１と、グランド端子６２と、充電制御端子６３と、放電制御端子６４と、監視端子６５とを備える。これらの端子は、保護ＩＣ１２１の内部回路を保護ＩＣ１２１外部と接続するための外部接続端子である。また、これらの端子には、保護ＩＣ１２０と同様の内部回路が接続されている。

【0076】

一方、保護ＩＣ１２０は、図８に示される充電器接続検出回路８７、スイッチ１７０，１７２，１７４，１７６，１７８及び抵抗１７１，１７３，１７５，１７７，１７９を備える（図１５での図示は省略）。

【0077】

また、保護ＩＣ１２０は、第１の電圧異常検出回路７０と、第２の電圧異常検出回路７３とを備える。

【0078】

第１の電圧異常検出回路７０は、センス端子の電圧異常検出回路の一例であり、正の異常電圧が端子ＢＳ−に発生したことを検出する。第１の電圧異常検出回路７０は、例えば、正の異常検出電圧７２（例えば、０．１Ｖ）と端子ＢＳ−の電圧とを比較するコンパレータ７１を備え、その比較結果をスイッチ制御回路８３に出力する。

【0079】

第２の電圧異常検出回路７３は、センス端子の電圧異常検出回路の一例であり、負の異常電圧が端子ＢＳ−に発生したことを検出する。第２の電圧異常検出回路７３は、例えば、負の異常検出電圧７５（例えば、−０．１Ｖ）と端子ＢＳ−の電圧とを比較するコンパレータ７４を備え、その比較結果をスイッチ制御回路８３に出力する。

【0080】

スイッチ制御回路８３は、端子ＢＳ−の電圧が正の異常検出電圧７２に対して上昇することが第１の電圧異常検出回路７０により検出された場合、内部スイッチ８０をオフにする。スイッチ制御回路８３は、端子ＢＳ−の電圧が負の異常検出電圧７５に対して低下することが第２の電圧異常検出回路７３により検出された場合、内部スイッチ８０をオフにする。これにより、端子ＢＳ−に異常電圧が発生した場合、内部スイッチ８０を通る電流パスを遮断することができる。

【0081】

充電ＩＣ１３０は、マイナス側モニタ端子ＢＳ−と、電源端子ＶＤＤと、グランド端子ＶＳＳと、ダイオード１３２，１３３と、モニタ回路１３１とを備える。充電ＩＣ１３０のマイナス側モニタ端子ＢＳ−は、基板１１０の端子ＢＳ−に接続される。充電ＩＣ１３０の電源端子ＶＤＤは、基板１１０の端子Ｐ＋に接続される。充電ＩＣ１３０のグランド端子ＶＳＳは、基板１１０の端子Ｐ−に接続される。ダイオード１３２は、グランド端子ＶＳＳとマイナス側モニタ端子ＢＳ−との間のダイオード（例えば、寄生ダイオード）である。ダイオード１３３は、電源端子ＶＤＤとマイナス側モニタ端子ＢＳ−との間のダイオード（例えば、寄生ダイオード）である。モニタ回路１３１は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることによって、二次電池２００の電池電圧Ｖｃｅｌｌを検出する。

【0082】

図１５では、保護ＩＣ１２１が放電異常の検出により放電制御トランジスタ５２をオフにした場合、保護ＩＣ１２０は、端子ＢＳ−の電圧異常を第１の電圧異常検出回路７０により検出することで、異常な電流が内部配線８５を流れることを防止する動作を行う。この防止動作のシーケンスは、次の通りである。
（１）二次電池２００の放電が負荷１４０により進行し、二次電池２００が過放電状態に陥る。
（２）保護ＩＣ１２１は、保護ＩＣ１２０よりも先に放電異常を検出する設定になっているため、放電制御トランジスタ５２をオフにする。例えば、保護ＩＣ１２１の過放電検出閾値Ｖｄｅｔ２は、保護ＩＣ１２０の過放電検出閾値Ｖｄｅｔ２よりも高く設定されている。
（３）保護ＩＣ１２１は、監視端子６５を電源端子６１にプルアップする（図９〜１１参照）。これにより、端子Ｐ−は、プラス側電源経路８の電位にプルアップされる。
（４）端子Ｐ−がプラス側電源経路８の電位にプルアップされると、保護ＩＣ１２０のセンス端子９６の電圧は、充電ＩＣ１３０内のダイオード１３２の存在により、（ＶＤＤ−ＶＦ）に上昇する。ここで、ＶＤＤは、電源端子６１とグランド端子６２との間の電源電圧を表し、ＶＦは、充電ＩＣ１３０のマイナス側モニタ端子ＢＳ−と充電ＩＣ１３０のグランド端子ＶＳＳとの間のダイオード１３２の順方向電圧を表す。
（５）第１の電圧異常検出回路７０は、センス端子９６の電圧が正の異常検出電圧７２を超えたことを検出する。
（６）センス端子９６の電圧が正の異常検出電圧７２を超えたことが第１の電圧異常検出回路７０により検出された場合、スイッチ制御回路８３は、内部スイッチ８０をオフにする。内部スイッチ８０がオフすることにより、保護ＩＣ１２０が過放電を検出するまで内部配線８５経由で二次電池２００が放電され続けることを防止することができる。

【0083】

図１６は、第３の実施形態に係る電池保護装置の一構成例及び第２の動作例を示す図である。第２の動作例は、基板１１０の端子ＢＳ−と端子Ｐ−との間にリーク抵抗が発生し、且つ、異常充電器が接続された場合の動きを示す。この場合、保護ＩＣ１２０は、端子ＢＳ−の電圧異常を第２の電圧異常検出回路７３により検出することによって、異常な電流が内部配線８５を流れることを防止する動作を行う。この防止動作のシーケンスは、次の通りである。
（１）基板１１０の端子ＢＳ−と端子Ｐ−との間にリーク抵抗が発生する。
（２）異常充電器が接続される。
（３）保護ＩＣ１２１は、保護ＩＣ１２０よりも先に充電異常を検出する設定になっているため、充電制御トランジスタ５１をオフにする。例えば、保護ＩＣ１２１の過充電検出閾値Ｖｄｅｔ１は、保護ＩＣ１２０の過充電検出閾値Ｖｄｅｔ１よりも低く設定されていて、保護ＩＣ１２１の充電過電流検出閾値Ｖｄｅｔ４は、保護ＩＣ１２０の充電過電流検出閾値Ｖｄｅｔ４よりも高く設定されている。
（４）充電制御トランジスタ５１のオフにより、端子Ｐ−の電位が低下する。
（５）基板１１０の端子ＢＳ−の電位は、リーク抵抗の存在により、端子Ｐ−の電位につられて低下する。
（６）第２の電圧異常検出回路７３は、センス端子９６の電圧が負の異常検出電圧７５よりも低下したことを検出する。
（７）センス端子９６の電圧が負の異常検出電圧７５よりも低下したことが第２の電圧異常検出回路７３により検出された場合、スイッチ制御回路８３は、内部スイッチ８０をオフにする。内部スイッチ８０がオフすることにより、保護ＩＣ１２０が過充電を検出するまで内部配線８５経由で二次電池２００が充電され続けることを防止することができる。

【0084】

＜第４の実施形態＞
図１７は、第４の実施形態に係る電池保護装置の構成の一例を示す図である。第４の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図１７に示される電池保護装置１０４は、二次電池２００を保護する電池保護装置の一例である。

【0085】

上述の実施形態のスイッチ回路１３，５３は、ローサイドのマイナス側電源経路７に直列に挿入されているが、図１７に示されるスイッチ回路４３は、ハイサイドのプラス側電源経路８に直列に挿入されている。

【0086】

スイッチ回路４３は、端子Ｂ＋と端子Ｐ＋との間のプラス側電源経路８に直列に挿入される。スイッチ回路４３は、例えば、充電制御トランジスタ４１と放電制御トランジスタ４２とが直列に接続された直列回路である。充電制御トランジスタ４１のオフにより、二次電池２００の充電電流が流れるプラス側電源経路８が遮断され、二次電池２００の充電電流の流れが禁止される。放電制御トランジスタ４２のオフにより、二次電池２００の放電電流が流れるプラス側電源経路８が遮断され、二次電池２００の放電電流の流れが禁止される。

【0087】

充電制御トランジスタ４１と放電制御トランジスタ４２は、それぞれ、例えば、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。

【0088】

図１７の場合、基板１１０の端子ＢＳ＋は、二次電池の一方の電極の電位をモニタ可能にする第１のモニタ可能端子の一例である。端子ＢＳ＋は、二次電池２００の正極２０１の電位を充電ＩＣ１３０がモニタ可能にするために基板１１０に設けられている。

【0089】

図１７の場合、基板１１０の端子ＢＳ−は、二次電池の他方の電極の電位をモニタ可能にする第２のモニタ可能端子の一例である。端子ＢＳ−は、二次電池２００の負極２０２の電位を充電ＩＣ１３０がモニタ可能にするために基板１１０に設けられている。

【0090】

保護ＩＣ１２２は、電源端子９１と、グランド端子９２と、充電制御端子９３と、放電制御端子９４と、監視端子９７と、センス端子９８とを備える。これらの端子は、保護ＩＣ１２２の内部回路を保護ＩＣ１２２外部と接続するための外部接続端子である。

【0091】

図１７の場合、電源端子９１は、第１の電源端子の一例である。電源端子９１は、正極２０１とスイッチ回路４３との間でプラス側電源経路８（第１の経路の一例）に接続される。

【0092】

図１７の場合、グランド端子９２は、第２の電源端子の一例である。グランド端子９２は、図示のように、負極２０２と端子ＢＳ−との間の経路（第２の経路の一例）に接続されている。

【0093】

監視端子９７は、端子Ｐ＋の電位を監視する監視端子の一例であり、端子Ｐ＋とスイッチ回路４３との間でプラス側電源経路８に接続される。監視端子９７は、抵抗１０を介して端子Ｐ＋に接続される。監視端子９７は、監視端子ＶＰと呼ばれることがある。

【0094】

センス端子９８は、充電ＩＣ１３０のプラス側モニタ端子に接続される端子ＢＳ＋に接続される。

【0095】

保護ＩＣ１２２は、内部配線８６と、内部スイッチ８０とを備える。内部配線８６は、電源端子９１とセンス端子９８との間に接続される。内部配線８６は、電源端子９１に接続される一端と、センス端子９８に接続される他端とを有する。内部スイッチ８０は、内部配線８６に直列に挿入されている。内部スイッチ８０は、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチ素子である。

【0096】

したがって、保護ＩＣ１２２が内部スイッチ８０をオンにすることにより、端子ＢＳ＋は、電源端子９１を介して二次電池２００の正極２０１に接続される。したがって、上述の実施形態と同様に、充電ＩＣ１３０は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることによって、二次電池２００の電池電圧Ｖｃｅｌｌを正確に検出できる。

【0097】

また、保護ＩＣ１２０は、上述の実施形態と同様に、第１の電圧異常検出回路７０と、第２の電圧異常検出回路７３とを備える。第１の電圧異常検出回路７０は、センス端子の電圧異常検出回路の一例であり、電源電圧ＶＤＤよりも高い異常電圧が端子ＢＳ＋に発生したことを検出する。第２の電圧異常検出回路７３は、センス端子の電圧異常検出回路の一例であり、電源電圧ＶＤＤよりも低い異常電圧が端子ＢＳ＋に発生したことを検出する。スイッチ制御回路８３は、上述の実施形態と同様に、第１の電圧異常検出回路７０又は第２の電圧異常検出回路７３の検出結果に基づいて、内部スイッチ８０を制御する。

【0098】

＜第５の実施形態＞
図１８は、第５の実施形態に係る電池保護装置の構成の一例を示す図である。第５の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図１８に示される電池保護装置１０５は、二次電池２００を保護する電池保護装置の一例である。

【0099】

図１７のスイッチ回路４３のトランジスタは、Ｐチャネル型であるが、図１８に示されるスイッチ回路３３内のトランジスタは、Ｎチャネル型である。

【0100】

スイッチ回路３３は、例えば、充電制御トランジスタ３１と放電制御トランジスタ３２とが直列に接続された直列回路である。保護ＩＣ１２３は、Ｎチャネル型の充電制御トランジスタ３１のゲートを制御するため、充電制御回路８２からの充電制御信号を昇圧する昇圧回路１８２を備える。保護ＩＣ１２３は、Ｎチャネル型の放電制御トランジスタ３２のゲートを制御するため、放電制御回路８１からの放電制御信号を昇圧する昇圧回路１８１を備える。昇圧回路１８２は、例えば、キャパシタとスイッチとを組み合わせることによって電圧を上昇させるチャージポンプ回路である。

【0101】

＜第６の実施形態＞
図１９は、第６の実施形態に係る充電制御回路の構成の一例を示す図である。第６の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

【0102】

上述の実施形態では、所定の異常を検出する異常検出回路と、所定の異常が検出された場合にオフに制御されるスイッチとが、二次電池保護集積回路の内部に配置されている。しかしながら、そのような異常検出回路及びスイッチは、二次電池保護集積回路の外部に配置されていてもよい。図１９に示される第６の実施形態では、そのような異常検出回路及びスイッチが、二次電池保護集積回路を内蔵する電池パックの外部に配置されている。

【0103】

図１９に示される充電制御回路１７１は、保護状態検出回路１６１と、トランジスタ１８０とを備える。保護状態検出回路１６１は、所定の異常を検出する異常検出回路の一例である。トランジスタ１８０は、所定の異常が検出された場合にオフに制御されるスイッチの一例である。

【0104】

充電制御回路１７１は、電池パック１５１に内蔵された二次電池２００の充電を二次電池２００の電極の電位（例えば、電池電圧）に基づいて電池パック１５１の外部から制御する充電制御回路の一例である。充電制御回路１７１は、上述の実施形態と同様に、二次電池２００の充電方法を端子電圧Ｖｂａｔに基づいて切り替える充電ＩＣ１３０を備える。充電ＩＣ１３０は、二次電池２００の充電を制御する充電制御ブロックの一例である。

【0105】

電池パック１５１は、二次電池２００と、スイッチ回路１３、保護ＩＣ１２４及び複数の端子ＢＳ＋，Ｐ＋，Ｐ−，ＢＳ−とを備える。

【0106】

電池パック１５１の内部回路は、端子ＢＳ＋，Ｐ＋，Ｐ−，ＢＳ−を介して、電池パック１５１の外部回路に接続される。端子ＢＳ＋，Ｐ＋，Ｐ−，ＢＳ−は、それぞれ、電池パック１５１の表面に露出する。端子ＢＳ−は、第１の電位出力端子の一例である。端子ＢＳ＋は、第２の電位出力端子の一例である。端子Ｐ−は、第１のパワー端子の一例である。端子Ｐ＋は、第２のパワー端子の一例である。

【0107】

端子ＢＳ＋は、二次電池２００の正極２０１の電位を電池パック１５１の外部からモニタできるように正極２０１に接続されている。端子ＢＳ＋は、正極２０１の電位を電池パック１５１の外部に出力する電位出力端子の一例である。端子ＢＳ−は、二次電池２００の負極２０２の電位を電池パック１５１の外部からモニタできるように負極２０２に接続されている。端子ＢＳ−は、スイッチ回路１３を経由せずに、負極２０２の電位を電池パック１５１の外部に出力する電位出力端子の一例である。端子Ｐ＋は、プラス側電源経路８を介して、正極２０１に接続されている。端子Ｐ−は、マイナス側電源経路７に直列に挿入されたスイッチ回路１３を介して、負極２０２に接続されている。

【0108】

充電ＩＣ１３０は、プラス側モニタ端子ＢＳ＋ａと、マイナス側モニタ端子ＢＳ−ａと、電源端子ＶＤＤａと、グランド端子ＶＳＳａと、ダイオード１３２，１３３と、モニタ回路１３１とを備える。充電ＩＣ１３０は、電圧検出回路の一例であり、端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることによって、二次電池２００の電池電圧Ｖｃｅｌｌを検出する。

【0109】

プラス側モニタ端子ＢＳ＋ａは、電池パック１５１の端子ＢＳ＋に接続される。マイナス側モニタ端子ＢＳ−ａは、トランジスタ１８０を介して、電池パック１５１の端子ＢＳ−に接続される。電源端子ＶＤＤａは、負荷１４０の一端及び電池パック１５１の端子Ｐ＋に接続される。グランド端子ＶＳＳａは、負荷１４０の他端及び電池パック１５１の端子Ｐ−に接続される。グランド端子ＶＳＳａは、スイッチ回路１３を介して、負極２０２に接続される。

【0110】

ダイオード１３２は、マイナス側モニタ端子ＢＳ−ａとモニタ回路１３１との間と、グランド端子ＶＳＳａとの間に介在する。ダイオード１３２は、例えば、寄生ダイオードである。ダイオード１３２は、マイナス側モニタ端子ＢＳ−ａとモニタ回路１３１との間のモニタ入力部に接続されるカソードと、グランド端子ＶＳＳａに接続されるアノードとを有する。

【0111】

ダイオード１３３は、マイナス側モニタ端子ＢＳ−ａとモニタ回路１３１との間と、電源端子ＶＤＤａとの間に介在する。ダイオード１３３は、例えば、寄生ダイオードである。ダイオード１３３は、マイナス側モニタ端子ＢＳ−ａとモニタ回路１３１との間のモニタ入力部に接続されるアノードと、電源端子ＶＤＤａに接続されるカソードとを有する。

【0112】

モニタ回路１３１は、二次電池２００の電極の電位をモニタするモニタ部の一例である。モニタ回路１３１は、プラス側モニタ端子ＢＳ＋ａの電位とマイナス側モニタ端子ＢＳ−ａの電位とをモニタすることによって、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタする。モニタ回路１３１は、端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることによって、二次電池２００の電池電圧Ｖｃｅｌｌを検出する。

【0113】

トランジスタ１８０は、負極２０２とモニタ回路１３１との間に介在し、負極２０２とモニタ回路１３１とを結ぶ経路に直列に挿入されるスイッチの一例である。トランジスタ１８０は、例えば、端子Ｐ＋を介して正極２０１に接続されるゲートと、端子ＢＳ−を介して負極２０２に接続されるドレインと、端子ＢＳ−ａを介してモニタ回路１３１に接続されるソースとを有するＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ１８０は、端子ＢＳ−とモニタ回路１３１との間に介在する。トランジスタ１８０のゲートは、端子Ｐ＋と電源端子ＶＤＤａとに接続される。

【0114】

保護状態検出回路１６１は、保護状態検出部の一例であり、所定の異常を検出した保護ＩＣ１２４が二次電池２００を保護している状態（二次電池２００の保護状態）が検出された場合、トランジスタ１８０をオフにする。

【0115】

保護状態検出回路１６１は、例えば、端子Ｐ＋に接続される端子ＶＤＤｂと、端子ＢＳ−に接続される端子ＶＳＳｂと、端子ＢＳ−ａに接続される端子ＢＳ−ｂとを有する回路基板１６３を備える。回路基板１６３は、トランジスタ１８０のゲートを端子ＶＤＤｂに接続する配線１６４と、トランジスタ１８０のドレインを端子ＶＳＳｂに接続する配線１６５と、トランジスタ１８０のソースを端子ＢＳ−ｂに接続する配線１６６とを有する。

【0116】

保護ＩＣ１２４は、二次電池保護集積回路の一例であり、スイッチ回路１３を制御することによって二次電池２００を保護する。保護ＩＣ１２４は、上述の実施形態と同様に、充電制御トランジスタ１１をオフにすることによって、二次電池２００を充電異常（例えば、過充電、充電方向の過電流（充電過電流）など）から保護する。一方、保護ＩＣ１２４は、放電制御トランジスタ１２をオフすることによって、二次電池２００を放電異常（例えば、過放電、放電方向の過電流（放電過電流）など）から保護する。

【0117】

保護ＩＣ１２４は、上述の実施形態と同様に、二次電池２００の過放電（所定の異常の一例）を検出する。保護ＩＣ１２４は、二次電池２００の過放電が検出された場合、放電制御トランジスタ１２をオフにするとともに、保護ＩＣ１２４内の少なくとも一つのスイッチをオンにすることで監視端子ＶＭと電源端子ＶＤＤとを保護ＩＣ１２４内で接続する。監視端子ＶＭと電源端子ＶＤＤとが保護ＩＣ１２４内で接続されることで、端子Ｐ−は、電源端子ＶＤＤにプルアップされる。これにより、電池パック１５１は、保護ＩＣ１２４が二次電池２００を過放電から保護している状態となる。

【0118】

端子Ｐ−が電源端子ＶＤＤにプルアップされることで、端子Ｐ＋と端子Ｐ−との電位差が小さくなるので、ＶＤＤｂ端子とＢＳ−ｂ端子との電位差（トランジスタ１８０のゲート−ソース間の電圧）も小さくなる。したがって、トランジスタ１８０のゲート−ソース間の電圧がトランジスタ１８０の閾値電圧Ｖｔｈよりも低下した場合、保護状態検出回路１６１は、保護ＩＣ１２４が二次電池２００を過放電から保護している状態と検出できる。

【0119】

トランジスタ１８０のゲート−ソース間の電圧がトランジスタ１８０の閾値電圧Ｖｔｈよりも低下した場合、トランジスタ１８０はオフとなるので、図示の矢印で示す電流経路を遮断することができる。図示の矢印で示す電流経路は、端子Ｐ＋、負荷１４０、端子ＶＳＳａ、ダイオード１３２、端子ＢＳ−ａ、トランジスタ１８０、端子ＢＳ−の順に放電電流が流れる経路を表す。したがって、トランジスタ１８０がオフになることによって、二次電池２００が過放電から保護されている状態で二次電池２００から放電電流が更に流れることを防止することができる。

【0120】

＜第７の実施形態＞
図２０は、第７の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す図である。第７の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

【0121】

図１９に示される第６の実施形態では、保護状態検出回路１６１は、電池パックの外部に配置されている。これに対し、図２０に示される第７の実施形態では、保護状態検出回路１６１は、電池パック１５２の内部に配置されている。第７の実施形態でも、第６の実施形態と同様に、トランジスタ１８０がオフになることによって、二次電池２００が過放電から保護されている状態で二次電池２００から放電電流が更に流れることを防止することができる。

【0122】

＜第８の実施形態＞
図２１は、第８の実施形態に係る充電制御回路の構成の一例を示す図である。第８の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

【0123】

図２１は、充電異常と放電異常とのいずれか一方が検出された場合、スイッチ１８０がオフとなる実施形態を示す。

【0124】

スイッチ１８０は、電池パック１５１と充電ＩＣ１３０との間に設置される。具体的には、スイッチ１８０は、電池パック１５１の端子ＢＳ−と充電ＩＣ１３０の端子ＢＳ−ａとの間に設置される。保護状態検出回路１６２は、電池パック１５１内の保護ＩＣ１２４が充電異常を検出して充電制御トランジスタ１１をオフにした場合、又は、放電異常を検出して放電制御トランジスタ１２をオフにした場合、スイッチ１８０をオフにする。保護状態検出回路１６２は、保護状態検出部の一例である。

【0125】

保護ＩＣ１２４が充電異常を検出して充電制御トランジスタ１１をオフにした場合、電池パック１５１は、保護ＩＣ１２４が二次電池２００を充電異常から保護している状態となる。一方、保護ＩＣ１２４が放電異常を検出して放電制御トランジスタ１２をオフにした場合、電池パック１５１は、保護ＩＣ１２４が二次電池２００を放電異常から保護している状態となる。

【0126】

保護状態検出回路１６２は、端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差を検出することで、保護ＩＣ１２４が充電制御トランジスタ１１又は放電制御トランジスタ１２をオフにしたことを検出する。

【0127】

・保護ＩＣ１２４が放電制御トランジスタ１２も充電制御トランジスタ１１もオンにした場合、端子Ｐ−と端子ＢＳ−とは、互いに略同一の電位である。

【0128】

・保護ＩＣ１２４が放電制御トランジスタ１２をオフにした場合、保護ＩＣ１２４は保護ＩＣ１２４内の少なくとも一つのスイッチをオンにすることで端子Ｐ−を電源端子ＶＤＤにプルアップするので、端子Ｐ−の電位は、端子ＢＳ−の電位よりも上昇する。

【0129】

・保護ＩＣ１２４が充電制御トランジスタ１１をオフにした場合、端子Ｐ＋と端子Ｐ−との間が無負荷のとき又は負荷が接続されているときには、端子Ｐ−の電位は、充電制御トランジスタ１１のダイオードの順方向電圧によって、端子ＢＳ−の電位よりも上昇する。

【0130】

・保護ＩＣ１２４が充電制御トランジスタ１１をオフにした場合、端子Ｐ＋と端子Ｐ−との間に充電電圧が印加されているときには、端子Ｐ−の電位は、充電制御トランジスタ１１のオフにより、端子ＢＳ−の電位よりも低下する。

【0131】

これらの点を利用して、保護状態検出回路１６２は、端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差を検出する電位差検出回路２７０，２７３と、その電位差の検出結果に基づいてスイッチ１８０をオフにするスイッチ制御回路１８３とを有する。これにより、保護ＩＣ１２４による二次電池２００の保護動作と連動して、保護状態検出回路１６２内のスイッチ１８０をオフにすることができる。

【0132】

第１の電位差検出回路２７０は、端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差を検出する電位差検出回路の一例であり、正の電位差の発生を検出する。第１の電位差検出回路２７０は、例えば、正の閾値電圧２７２（例えば、０．１Ｖ）と端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差とを比較するコンパレータ２７１を備え、その比較結果をスイッチ制御回路１８３に出力する。

【0133】

第２の電位差検出回路２７３は、端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差を検出する電位差検出回路の一例であり、負の電位差の発生を検出する。第２の電位差検出回路２７３は、例えば、負の閾値電圧２７５（例えば、−０．１Ｖ）と端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差とを比較するコンパレータ２７４を備え、その比較結果をスイッチ制御回路１８３に出力する。

【0134】

スイッチ制御回路１８３は、端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差が正の閾値電圧２７２に対して上昇することが第１の電位差検出回路２７０により検出された場合、スイッチ１８０をオフにする。スイッチ制御回路１８３は、端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差が負の閾値電圧２７５に対して低下することが第２の電位差検出回路２７３により検出された場合、スイッチ１８０をオフにする。これにより、端子ＢＳ−と端子Ｐ−との電位差に異常電圧が発生した場合（つまり、放電異常又は充電異常が検出された場合）、スイッチ１８０を通る電流パスを遮断することができる。

【0135】

＜第９の実施形態＞
図２２は、第９の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す図である。第９の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

【0136】

図２１に示される第８の実施形態では、保護状態検出回路１６２は、電池パックの外部に配置されている。これに対し、図２２に示される第９の実施形態では、保護状態検出回路１６２は、電池パック１５３の内部に配置されている。第９の実施形態でも、第８の実施形態と同様に、トランジスタ１８０がオフになることによって、二次電池２００が充電異常又は放電異常から保護されている状態で充電電流又は放電電流が更に流れることを防止することができる。

【0137】

＜第１０の実施形態＞
図２３は、第１０の実施形態に係る充電制御回路の構成の一例を示す図である。第１０の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

【0138】

図２３は、二次電池の電極の電位をモニタ可能にするモニタ可能端子を備えた二次電池保護集積回路（例えば、図７，８に示された保護ＩＣ１２０）を、充電制御トランジスタと放電制御トランジスタとを接続せずに使用する実施形態を示す。図２３に示される充電制御回路１７３は、電池パック１５１と充電ＩＣ１３０との間に配置された保護ＩＣ１２０を備える。図２３に示されるような構成でも、上述の実施形態と同様に、内部スイッチ８０がオフになることによって、内部スイッチ８０を経由する電流パスを遮断することができる。

【0139】

＜第１１の実施形態＞
図２４は、第１１の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す図である。第１１の実施形態の構成及び効果のうち上述の実施形態と同様のものについては、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。

【0140】

図２３に示される第１０の実施形態では、保護ＩＣ１２０は、電池パックの外部に配置されている。これに対し、図２４に示される第１１の実施形態では、保護ＩＣ１２０は、電池パック１５４の内部に配置されている。第１１の実施形態でも、第１０の実施形態と同様に、内部スイッチ８０がオフになることによって、内部スイッチ８０を経由する電流パスを遮断することができる。

【0141】

以上、充電制御回路及び電池パックを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

【0142】

例えば図７，１５，１６，１９〜２４において、充電ＩＣ１３０は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタするのではなく、端子Ｐ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることにより、電池電圧Ｖｃｅｌｌを検出するものでもよい。この場合、端子ＢＳ−は、第１のモニタ可能端子の一例であり、端子Ｐ＋は、第２のモニタ可能端子の一例である。この場合でも、端子Ｐ＋及び端子Ｐ＋に接続される電流経路を充放電電流が流れることによる電圧降下が若干発生するものの、電池電圧Ｖｃｅｌｌを正確に検出することができる。

【0143】

同様に、例えば図１７，１８において、充電ＩＣ１３０は、端子ＢＳ＋と端子ＢＳ−との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタするのではなく、端子Ｐ−と端子ＢＳ＋との間の端子電圧Ｖｂａｔをモニタすることにより、電池電圧Ｖｃｅｌｌを検出するものでもよい。この場合、端子ＢＳ＋は、第１のモニタ可能端子の一例であり、端子Ｐ−は、第２のモニタ可能端子の一例である。この場合でも、端子Ｐ−及び端子Ｐ−に接続される電流経路を充放電電流が流れることによる電圧降下が若干発生するものの、電池電圧Ｖｃｅｌｌを正確に検出することができる。

【0144】

また、例えば、充電制御トランジスタと放電制御トランジスタの配置位置は、図示の位置に対して互いに置換されてもよい。また、スイッチ回路は、保護ＩＣに内蔵されてもよい。また、充電ＩＣ１３０は、基板１１０に実装されていてもよい。

【符号の説明】

【0145】

７ マイナス側電源経路
８ プラス側電源経路
１１，３１，５１ 充電制御トランジスタ
１２，３２，５２ 放電制御トランジスタ
１３，４３，５３ スイッチ回路
６１，９１ 電源端子
６２，９２ グランド端子
６３，９３ 充電制御端子
６４，９４ 放電制御端子
６５，９５，９７ 監視端子
７０ 第１の電圧異常検出回路
７３ 第２の電圧異常検出回路
８０ 内部スイッチ
８３ スイッチ制御回路
８５，８６ 内部配線
９６，９８ センス端子
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，９０１ 電池保護装置
１１０ 基板
１２０，１２１，１２２，１２３ 保護ＩＣ
１３０，９３０ 充電ＩＣ
１４０ 負荷
１２４ 保護ＩＣ
１５１，１５２，１５３，１５４ 電池パック
１６１，１６２ 保護状態検出回路
１６３ 回路基板
１７１，１７２，１７３ 充電制御回路
１８０ スイッチ
１８３ スイッチ制御回路

【要約】

【課題】二次電池の電池電圧を正確に検出すること。
【解決手段】電池パックに内蔵された二次電池の充電を前記二次電池の電極の電位に基づいて電池パックの外部から制御する充電制御回路。電池パックは、二次電池の一方の電極に接続される経路に直列に挿入されたスイッチ回路を制御することによって二次電池を保護する二次電池保護集積回路を内蔵し、充電制御回路は、一方の電極の電位と二次電池の他方の電極の電位とをモニタするモニタ部と、一方の電極に前記スイッチ回路を介して接続される一方の電源端子と、他方の電極に接続される他方の電源端子とを有する電圧検出回路と、一方の電極と前記モニタ部との間に介在するスイッチと、前記スイッチと前記モニタ部との間と、一方の電源端子とに間に介在するダイオードと、二次電池保護集積回路が二次電池を保護している状態が検出された場合、前記スイッチをオフにする保護状態検出部とを備える。
【選択図】図１９

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】