特許 7228719 充放電制御回路、充放電制御方法及び電池装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-15

(45)【発行日】2023-02-24

(54)【発明の名称】充放電制御回路、充放電制御方法及び電池装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20230216BHJP

   H02H 7/18 20060101ALI20230216BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20230216BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20230216BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302D

H02H7/18

H01M10/48 P

H01M10/44 P

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021572626

(86)(22)【出願日】2021-01-19

(86)【国際出願番号】 JP2021001725

(87)【国際公開番号】W WO2022157836

(87)【国際公開日】2022-07-28

【審査請求日】2021-12-07

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 アメリカ合衆国、１９３４１、ペンシルベニア州、エクストン、イーグルビュー・ブルーバード、３００番、スイー２００リコー・ユーエスエー・インコーポレイテッド内に居所を有する鹿嶋祐樹は、２０２０年１月２１日に、アマゾ・ラブ１２６のトートリエロ・アンドレアほか１７名に対して、発明の名称「充放電制御回路、充放電制御方法及び電池装置」に係る、件名「ＲＥ：ＡＭＺ － リコーＲ５４４８Ｚの明細書とスケジュールの調整」を有する別紙電子メール本文に、別紙の２個のＰＤＦデータＡ，Ｂ（［ＲＩＣＯＨ］Ｒ５４４８Ｚ＿Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｎ Ｃｈａｎｇｅ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ｐｄｆ、および（Ｅ）Ｒ５４４８Ｚ５０１ＡＨＥ２－Ｆ＿Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ（２０２００１２０）．ｐｄｆ）を添付して、電気通信回線を通じて電子メールの送信を行った。なお、国際出願の願書の「不利にならない開示又は新規性喪失の例外に関する申立て」において、開示の日付を「２０２０年１月１９日」と記載しましたが、これは誤記であって、正しくは、前記の通り「２０２０年１月２１日」であり、これについて別紙証明書において宣誓して証明いたします。

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 アメリカ合衆国、１９３４１、ペンシルベニア州、エクストン、イーグルビュー・ブルーバード、３００番、スイート ２００ リコー・ユーエスエー・インコーポレイテッド内に居所を有する鹿嶋祐樹は、２０２０年１月２１日に、アマゾン・ラブ１２６のトートリエロ・アンドレアほか１７名に対して、発明の名称「充放電制御回路、充放電制御方法及び電池装置」に係る、件名「ＲＥ：ＡＭＺ － リコーＲ５４４８Ｚの明細書とスケジュールの調整」を有する別紙電子メール本文に、別紙の２個のＰＤＦデータＡ，Ｂ（［ＲＩＣＯＨ］Ｒ５４４８Ｚ＿Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｎ Ｃｈａｎｇｅ Ｎｏｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ｐｄｆ、および（Ｅ）Ｒ５４４８Ｚ５０１ＡＨＥ２－Ｆ＿Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ（２０２００１２０）．ｐｄｆ）を添付して、電気通信回線を通じて電子メールの送信を行った。なお、国際出願の願書の「不利にならない開示又は新規性喪失の例外に関する申立て」において、開示の日付を「２０２０年１月１９日」と記載しましたが、これは誤記であって、正しくは、前記の通り「２０２０年１月２１日」であり、これについて別紙証明書において宣誓して証明いたします。以上

(73)【特許権者】

【識別番号】000191238

【氏名又は名称】日清紡マイクロデバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(72)【発明者】

【氏名】吉川 貴康

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１０６７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２４６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７５８６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｈ ７／１８

Ｈ０１Ｍ １０／４８

Ｈ０１Ｍ １０／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極電源端子と負極電源端子との間に接続される二次電池の充放電を、前記二次電池と負荷又は充電器との間に接続される放電制御スイッチ素子及び充電制御スイッチ素子を用いて制御する充放電制御回路であって、
前記充電器に接続される外部負極端子の電圧に基づいて、充電器接続検出信号を発生する充電器接続検出回路と、
前記外部負極端子の電圧に基づいて、前記外部負極端子の電圧のプルアップを検出して、プルアップ検出信号を発生するプルアップ検出回路とを備え、
前記充放電制御回路は、前記放電制御スイッチ素子をオフした後、前記プルアップ検出信号を受信するまでは、前記充電器接続検出信号を受信しないように制御され、前記プルアップ検出信号を受信しかつ前記充電器接続検出信号を受信した後に、前記放電制御スイッチ素子をオンすることを特徴とする充放電制御回路。

【請求項5】

前記充放電制御回路は、
前記外部負極端子の電圧を所定の第３の閾値電圧と比較することで、前記充電器による充電開始を検出して、充電開始検出信号を発生する充電開始検出回路をさらに備え、
前記充放電制御回路は、前記放電制御スイッチ素子をオフした後、前記充電開始検出信号を受信したとき、前記プルアップ検出信号及び前記充電器接続検出信号にかかわらず、前記放電制御スイッチ素子をオンすることを特徴とする請求項１～４のうちのいずれか１つに記載の充放電制御回路。

【請求項6】

請求項１～５のうちのいずれか１つに記載の充放電制御回路と、
前記二次電池と、
前記放電制御スイッチ素子と、
前記充電制御スイッチ素子と、
を備えることを特徴とする電池装置。

【請求項7】

正極電源端子と負極電源端子との間に接続される二次電池の充放電を、前記二次電池と負荷又は充電器との間に接続される放電制御スイッチ素子及び充電制御スイッチ素子を用いて制御する充放電制御回路により実行される充放電制御方法であって、
充電器接続検出回路が、前記充電器に接続される外部負極端子の電圧に基づいて、充電器接続検出信号を発生するステップと、
プルアップ検出回路が、前記外部負極端子の電圧に基づいて、前記外部負極端子の電圧のプルアップを検出して、プルアップ検出信号を発生するステップと、
前記充放電制御回路が、前記放電制御スイッチ素子をオフした後、前記プルアップ検出信号を受信するまでは、前記充電器接続検出信号を受信しないように制御するステップと、
前記充放電制御回路が、前記プルアップ検出信号を受信しかつ前記充電器接続検出信号を受信した後に、前記放電制御スイッチ素子をオンするステップとを含むことを特徴とする充放電制御方法。

【請求項8】

正極電源端子と負極電源端子との間に接続される二次電池の充放電を、前記二次電池と負荷又は充電器との間に接続される放電制御スイッチ素子及び充電制御スイッチ素子を用いて制御する充放電制御回路であって、
前記充電器に接続される外部正極端子の電圧に基づいて、充電器接続検出信号を発生する充電器接続検出回路と、
前記外部正極端子の電圧に基づいて、前記外部正極端子の電圧のプルダウンを検出して、プルダウン検出信号を発生するプルダウン検出回路とを備え、
前記充放電制御回路は、前記放電制御スイッチ素子をオフした後、前記プルダウン検出信号を受信するまでは、前記充電器接続検出信号を受信しないように制御され、前記プルダウン検出信号を受信しかつ前記充電器接続検出信号を受信した後に、前記放電制御スイッチ素子をオンすることを特徴とする充放電制御回路。

【請求項9】

請求項８に記載の充放電制御回路と、
前記二次電池と、
前記放電制御スイッチ素子と、
前記充電制御スイッチ素子と、
を備えることを特徴とする電池装置。

【請求項10】

正極電源端子と負極電源端子との間に接続される二次電池の充放電を、前記二次電池と負荷又は充電器との間に接続される放電制御スイッチ素子及び充電制御スイッチ素子を用いて制御する充放電制御回路により実行される充放電制御方法であって、
充電器接続検出回路が、前記充電器に接続される外部正極端子の電圧に基づいて、充電器接続検出信号を発生するステップと、
プルダウン検出回路が、前記外部正極端子の電圧に基づいて、前記外部正極端子の電圧のプルダウンを検出して、プルダウン検出信号を発生するステップと、
前記充放電制御回路が、前記放電制御スイッチ素子をオフした後、前記プルダウン検出信号を受信するまでは、前記充電器接続検出信号を受信しないように制御するステップと、
前記充放電制御回路が、前記プルダウン検出信号を受信しかつ前記充電器接続検出信号を受信した後に、前記放電制御スイッチ素子をオンするステップとを含むことを特徴とする充放電制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば二次電池などの電池の充放電を制御する充放電制御回路、充放電制御方法及び電池装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、二次電池の電池装置は、二次電池と、いわゆる保護回路と呼ばれる充放電制御回路と、二次電池の充放電に使用する外部正極端子と、外部負極端子とを備えて構成される。ここで、充放電制御回路は、二次電池の充放電を制御する充放電制御電界効果トランジスタ（以下、充放電制御ＦＥＴという）と、二次電池の状態を監視して充放電制御ＦＥＴのオンオフを切り替える信号を出力する充放電制御回路とを備えて構成される。電池装置の外部端子に接続される負荷及び充電器は、充放電制御回路を介して二次電池と接続される。

【0003】

充放電制御回路は、二次電池の負極と接続された負極電源端子の負極電源電圧ＶＳＳを基準として動作し、二次電池の正極と接続された正極電源端子の正極電源電圧ＶＤＤを監視して、二次電池の過充電や過放電を検出する機能を有する。充放電制御回路は、過充電を検出すると、充電制御信号をハイレベルからロウレベルに切り替えて、充電制御電界効果トランジスタ（以下、充電制御ＦＥＴという）をオフすることで充電器から二次電池への充電を禁止する一方、過放電を検出すると、放電制御信号をハイレベルからロウレベルに切り替えて、放電制御電界効果トランジスタ（以下、放電制御ＦＥＴという）をオフすることで二次電池から負荷への放電を禁止する。

【0004】

さらに、充放電制御回路は、外部負極端子と接続された外部負極入力端子の電圧（以下、外部負極入力電圧という）ＶＭを監視して、電池装置に負荷又は充電器が接続されていることを検出でき、過放電を検出した状態から復帰するための条件として、充電器接続の検出を含むように構成されている。

【0005】

上記のような充放電制御回路による充放電禁止の制御機能は、過充電や過放電から二次電池を保護するために用いられるだけでなく、例えば電池装置の外部正極端子と外部負極端子との間に負荷となる部品が組付けられた状態の機器が、輸送中に負荷への放電を続けて、電池残量が消費され続けることを防ぐために、その機器の出荷前に、強制的に放電制御ＦＥＴをオフの状態にして、電池消費を減少させるような使い方をすることがある。この状態を「強制スタンバイ」と呼ぶ。ここで、「強制スタンバイ」は、「強制パワーダウン」、「強制スリープ」、「シッピングモード」、「低消費モード」などと呼称されることもある。

【0006】

強制スタンバイで出荷された電池装置は、充電器が接続されると強制スタンバイから復帰して、二次電池から負荷への放電を可能とし、その機器を使用できるように構成されていることが既に知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１９－７５８６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、従来の充放電制御回路には、強制スタンバイの利用に際して、以下の２つの課題１及び２があった。

【0009】

（課題１）電池電圧よりある程度低い電圧の充電器が接続されても充電器接続を検出できるように、外部負極電圧入力端子による充電器接続の検出電圧を所定値よりも高く設定すると、強制スタンバイ状態になった直後に充電器接続を誤検出するので、意図せず復帰する。

【0010】

（課題２）強制スタンバイ状態になった直後に充電器接続を誤検出しないよう、外部負極電圧入力端子による充電器接続検出の検出電圧を所定値よりも低く設定すると、電池電圧よりある程度低い電圧の充電器では充放電制御回路が充電器接続を検出することができず、強制スタンバイから復帰することができない。

【0011】

本発明の目的は以上の課題を解決し、電池装置の充放電制御回路が放電制御ＦＥＴをオフしている状態において、所定値よりも低い電圧の充電器が接続された場合にも、充電器が接続されたことを確実に検出できる充放電制御回路、充放電制御方法、及び前記充放電制御回路を備えた電池装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様に係る充放電制御回路は、
正極電源端子と負極電源端子との間に接続される二次電池の充放電を、前記二次電池と負荷又は充電器との間に接続される放電制御スイッチ素子及び充電制御スイッチ素子を用いて制御する充放電制御回路であって、
前記充電器に接続される外部負極端子の電圧に基づいて、充電器接続検出信号を発生する充電器接続検出回路と、
前記外部負極端子の電圧に基づいて、前記外部負極端子の電圧のプルアップを検出して、プルアップ検出信号を発生するプルアップ検出回路とを備え、
前記充放電制御回路は、前記放電制御スイッチ素子をオフした後、前記プルアップ検出信号を受信しかつ前記充電器接続検出信号を受信した後に、前記放電制御スイッチ素子をオンすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

従って、本発明に係る充放電制御回路によれば、電池装置の充放電制御回路が放電制御ＦＥＴをオフしている状態において、所定値よりも低い電圧の充電器が接続された場合にも、充電器が接続されたことを安全かつ確実に識別できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態１に係る電池装置１０の構成例を示すブロック図である。

【図2A】図１の過放電ラッチ回路１１２の制御処理を示すフローチャートである。

【図2B】実施形態１の変形例に係る過放電ラッチ回路１１２の制御処理を示すフローチャートである。

【図3】図１の電池装置１０の動作を示す各電圧のタイミングチャートである。

【図4】従来技術に係る電池装置において過放電検出状態から意図せずに過放電ラッチが解除されて復帰してしまう課題１を説明するための各電圧のタイミングチャートである。

【図5】従来技術に係る電池装置において過放電検出状態から過放電ラッチの解除に復帰できない課題２を説明するための各電圧のタイミングチャートである。

【図6】実施形態２に係る電池装置１０Ａの構成例を示すブロック図である。

【図7】図６の過放電ラッチ回路１１２Ａの制御処理を示すフローチャートである。

【図8】図６の電池装置１０Ａの動作を示す各電圧のタイミングチャートである。

【図9】変形例１に係る電池装置の動作を示す各電圧のタイミングチャートである。

【図10】変形例２に係る電池装置の動作を示す各電圧のタイミングチャートである。

【図11】変形例３に係る電池装置１０Ｂの構成例を示すブロック図である。

【図12】図１１の強制スタンバイラッチ回路１１２Ｂの制御処理を示すフローチャートである。

【図13】変形例４に係る電池装置１０Ｃの構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る実施形態及び変形例について図面を参照して説明する。なお、同一又は同様の構成要素については同一の符号を付している。

【0016】

（発明者の知見）
「発明が解決しようとする課題」の欄において上述したように、従来の強制スタンバイの利用に際して２つの課題があることを説明した。

【0017】

特許文献１においては、充電器接続検出の閾値が高い場合に発生する誤復帰の課題１が、解決すべき課題として取り挙げられている。ここでは、強制スタンバイからの誤復帰が発生しないように、外部負極入力電圧ＶＭがプルアップされるまで「長時間待つ必要がある」ことが、課題として開示されている。具体的には、電池装置に充電器が接続されておらず、負荷が接続されている状態において、充放電制御回路が放電制御ＦＥＴをオフしたときに外部負極入力電圧ＶＭは外部正極端子の電位にプルアップされていく。しかし、接続されている負荷の容量が比較的大きい場合には、外部負極電圧入力端子のプルアップに時間がかかり、数秒を要する場合もある。

【0018】

このように、外部負極電圧入力端子のプルアップによる電圧上昇に時間がかかる場合、充電器接続検出の閾値が所定値よりも高いと、プルアップの初期段階において、外部負極入力電圧ＶＭが充電器接続検出の閾値よりも低いときに、実際には充電器が接続されていなくとも、充電器が接続されていると充放電制御回路が誤判定してしまう「充電器接続誤検出期間」が長くなってしまう。そうすると、充放電制御回路を外部から制御して強制的に放電制御ＦＥＴをオフさせて強制スタンバイ状態にした直後に、充放電制御回路は充電器接続を誤検出して、意図せず強制スタンバイから復帰してしまうことになる。

【0019】

この誤復帰を避けるためには、外部負極電圧入力端子が充電器接続の検出電圧以上にプルアップされるまで、外部から充放電制御回路を制御している状態を維持し続ける必要があり、その状態を維持する時間は「充電器接続誤検出時間」に依存して長くなるため、出荷前工程時間の増加とそれに伴うコストアップに繋がってしまう。

【0020】

この課題を解決する目的で、特許文献１には、外部負極入力電圧ＶＭが所定の設定電圧以上であるときに過放電検出状態をラッチするというアイデアが開示されている。本発明の実施形態とは確かに過放電検出直後の誤復帰を防ぐために、外部負極入力電圧ＶＭを条件として使用する点では似ている点がある。しかし、上述の課題２である、電池電圧よりある程度低い電圧の充電器が接続された場合に強制スタンバイから復帰することができないという課題は解消できていない。

【0021】

そこで、本発明の実施形態１に係る充放電制御回路では、放電禁止状態に移行する条件が成立した直後に、まずは外部負極入力電圧ＶＭに関わらず過放電禁止検出状態をラッチし、その後外部負極入力端子が負荷でプルアップされて一度所定の電圧を超えたことをプルアップ検出回路が検出すると、プルアップ状態をラッチする。充放電制御回路は、プルアップ状態がラッチされるまでは、充電器接続検出の機能を無効化する。これにより、外部負極電圧入力端子のプルアップがゆっくりと進行したとしても、所定の電圧以下の時に充放電制御回路は誤って充電器が接続されたと誤判定してしまうことがなくなる。従って、充電器接続検出の閾値を所定値よりも高い電圧に設定することができる。充電器接続検出の閾値を所定値よりも高い電圧に設定することで、電池電圧よりある程度低い電圧の充電器でも、正しく接続を判定することができる。

【0022】

以上の本発明に係る実施形態１の要旨をまとめると以下のようになる。

【0023】

放電禁止状態のラッチが解除され、放電制御ＦＥＴをオンするためには、以下の条件Ａを満たした後で、条件Ｂを満たす必要がある。

【0024】

（条件Ａ）外部負極入力電圧ＶＭ＞ＶＭプルアップ検出閾値Ｖｔｐ（例えば、Ｖｔｐ＝３Ｖ）
（条件Ｂ）外部負極入力電圧ＶＭ＜充電器接続検出閾値Ｖｔｃ（例えば、Ｖｔｃ＝２Ｖ）

【0025】

ここで、Ｖｔｃ≦Ｖｔｐであり、例えばＶＭプルアップ検出閾値Ｖｔｐの３Ｖは、正極電源電圧ＶＤＤが４Ｖとして、当該正極電源電圧ＶＤＤから１Ｖだけ減算した値として定義される場合が考えられる。しかし、上記のアイデアだけを充放電制御回路に取り入れた場合、また別の課題３が発生してしまうケースがある。この課題３を解決するための実施形態２の条件Ｃに係る充電開始検出閾値電圧Ｖｔｓについても以下に述べる。

【0026】

充放電制御回路が放電制御ＦＥＴをオフしてから、外部負極入力電圧ＶＭが条件Ａを満たす前に、充電器が外部正極端子及び外部負極端子に接続されるケースや、すでに充電器が接続されている状態で充放電制御回路が放電制御ＦＥＴをオフするようなケースがある。

【0027】

充電器が接続されていると、外部負極入力端子はプルアップされず、仮に正極電源電圧ＶＤＤが４Ｖであり、充電器電圧が５Ｖであるときに、外部負極入力電圧ＶＭは－１Ｖに固定されるので、条件Ａを満たさない状態に固定され、充電器接続検出の機能は無効化されたままとなってしまう。この場合、充電器の電圧が電圧（ＶＤＤ－Ｖｔｃ）よりも大きくても、充放電制御回路は充電器接続を検出しないという課題が生じる。加えてこのとき、放電制御ＦＥＴがオフ状態のまま、充電制御ＦＥＴの寄生ダイオード経由で充電が行われてしまうことも課題である。例えば、寄生ダイオード経由で充電電流を流すと、充電制御ＦＥＴがオン状態のときに比較して大幅に熱損失が大きい。例えば、数分～１時間等長時間寄生ダイオード経由の電流を流すとなると、熱損失に耐えられる充電制御ＦＥＴは高価なので、このままでは電池装置のコストアップにつながってしまう。

【0028】

この課題３を解決するために、本発明に係る実施形態２では、充放電制御回路が外部負極入力電圧ＶＭに基づいて、充電器電圧＞電池電圧の関係を検出した場合には、条件Ａを無視して、短時間で放電制御ＦＥＴをオン状態に復帰させる。この検出の方法としては、充電器電圧＞電池電圧となって放電制御ＦＥＴがオフの状態で寄生ダイオード経由の充電電流が流れたとき、すなわち、充電を開始したとき、電池装置の外部負極端子電圧は二次電池の負極電圧よりも寄生ダイオードの順方向電圧Ｖｆ分だけ低くなる現象を利用する。

【0029】

この実施形態２に係る要旨は以下のようになる。

【0030】

上述の条件Ａ，Ｂと併せて、条件Ｃを設定し、充電電流が検出されて充電を開始したときには条件Ａが満たされていなくとも、充電器が接続されたと判定し、放電禁止状態のラッチを解除する。

【0031】

（条件Ｃ）外部負極入力電圧ＶＭ＜充電開始検出閾値電圧Ｖｔｓ（例えば、Ｖｔｓ＝０Ｖ又は－０．５Ｖ）

【0032】

以上の条件Ａ及びＢ、もしくは条件Ａ、Ｂ及びＣを併せ持つ充放電制御回路を構成することで、本発明の実施形態１，２に係る以下の効果を得ることができる。

【0033】

本発明の実施形態１によれば、外部負極電圧入力端子のプルアップによる電圧上昇に時間がかかる場合でも誤復帰しない。さらに、充電器の電圧が低くても充電器接続を正しく判定できるので、充電器が接続されると放電制御ＦＥＴを確実にオン状態にできる。従って、出荷前工程時間は短縮し、さらに、電池装置を搭載した機器において、強制スタンバイで出荷されたり、使用中に過放電状態や放電過電流検出状態となったりして、放電制御ＦＥＴがオフ状態となった場合において、機器の利用を開始したいときに、充電器を接続することでその後確実かつ安全に機器の利用を開始できる。

【0034】

それ故、二次電池を過充電又は過放電などから保護する充放電制御回路において、充放電制御が放電制御信号をハイレベルからロウレベルに切り替えて放電を禁止した直後に、まずは放電禁止状態がラッチされて、その外部負極入力電圧ＶＭが一度所定の電圧を超えてプルアップされることを充放電制御回路が検出するまでは、充電器接続検出回路が無効化される。従って、外部負極入力電圧ＶＭのプルアップがゆっくりと進行したとしても、充放電制御回路は充電器接続を誤判定してしまうことがなくなるので、充電器接続の誤判定による強制スタンバイからの誤復帰を気にせずに、充電器接続検出の閾値を所定値よりも高い電圧に設定することができ、また、所定値よりも低い電圧の充電器が接続された場合にも確実にそれを検出し、充放電制御回路は放電禁止状態から復帰できる。

【0035】

また、実施形態２によれば、充電器がすでに接続されている状態や、放電制御ＦＥＴがオフした直後に充電器が接続されるような、特殊な状況を想定したときに生じる、上述の問題を解決することができる。

【0036】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る電池装置１０の構成例を示すブロック図である。

【0037】

図１において、電池装置１０は、二次電池ＳＣと、充放電制御回路１１と、放電制御電界効果ＦＥＴ１２と、充電制御電界効果ＦＥＴ１３と、負荷２０又は充電器３０が接続される外部正極端子Ｔ２１及び外部負極端子Ｔ２２とを備えて構成される。ここで、放電制御ＦＥＴ１２及び充電制御ＦＥＴ１３はそれぞれ、スイッチ素子の一例であり、スイッチ素子は例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のバイポーラトランジスタなどの別のスイッチ素子であってもよい。

【0038】

ここで、充電器３０又は負荷２０は物理的に脱着し、もしくはスイッチを用いて電気的に導通／遮断したりするが、図１では、これをスイッチ１６及びスイッチ１７を用いて図示している。外部正極端子Ｔ２１は、スイッチ１６及び負荷２０を介して外部負極端子Ｔ２２に接続され、スイッチ１７及び充電器３０を介して外部負極端子Ｔ２２に接続される。なお、負荷２０として抵抗負荷又は容量負荷が存在し、抵抗負荷は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）又はモータなど、電池で駆動する機器を指し、容量負荷はコンデンサ容量、もしくは配線等の寄生容量を全て合計した容量などを指す。

【0039】

充放電制御回路１１は、過放電検出回路１１１と、過放電ラッチ回路１１２と、制御回路１１３と、ＶＭプルアップ検出回路１１４と、充電器接続検出回路１１５と、正極電源端子Ｔ１及び負極電源端子Ｔ２と、放電制御端子Ｔ１２と、充電制御端子Ｔ１３と、外部負極電圧入力端子Ｔ１１とを備えて構成される。

【0040】

放電制御ＦＥＴ１２のソースは二次電池ＳＣの負極に接続されて接地され、放電制御ＦＥＴ１２のドレインは充電制御ＦＥＴ１３のドレインに接続され、放電制御ＦＥＴ１２のゲートは放電制御端子Ｔ１２を介して制御回路１１３と接続され、制御回路１１３から出力される放電制御信号ＤＯが入力される。また、充電制御ＦＥＴ１３のソースは外部負極端子Ｔ１１に接続され、充電制御ＦＥＴ１３のゲートは充電制御端子Ｔ１３を介して制御回路１１３と接続され、制御回路１１３から出力される充電制御信号ＣＯが入力される。なお、放電制御ＦＥＴ１２及び充電制御ＦＥＴ１３はそれぞれ、寄生ダイオードＤ１，Ｄ２を有する。放電制御ＦＥＴ１２は、制御回路１１３からゲートに入力される放電制御信号ＤＯによりオンオフ制御され、充電制御ＦＥＴ１３は、制御回路１１３からゲートに入力される充電制御信号ＣＯによりオンオフ制御される。

【0041】

正極電源端子Ｔ１が二次電池ＳＣの正極と外部正極端子Ｔ２１に接続され、負極電源端子Ｔ２が二次電池ＳＣの負極に接続され、外部負極電圧入力端子Ｔ１１が外部負極端子Ｔ２２に接続される。過放電検出回路１１１は、正極電源端子Ｔ１の正極電源電圧ＶＤＤを過放電検出電圧Ｖｄｅと比較することで二次電池ＳＣの過放電を検出し、ＶＤＤ≦Ｖｄｅのときにハイレベルの過放電検出信号ＳＵＶＤを発生して、過放電ラッチ回路１１２及び制御回路１１３に出力する。一方、過放電検出回路１１１は、ＶＤＤ＞Ｖｄｅのときにロウレベルの過放電検出信号ＳＵＶＤを発生する。なお、負極電源端子Ｔ２の電圧は充放電制御回路１１の各回路に入力されているが、図１以降のブロック図において省略する。また、外部負極電圧入力端子Ｔ１１の電圧は充電制御信号ＣＯのロウレベルの基準電圧として制御回路１１３に入力されているが、図１以降のブロック図において省略する。

【0042】

制御回路１１３は、入力される過放電検出信号ＳＵＶＤ及び過放電ラッチ信号ＳＵＶＬがともにロウレベルであって二次電池ＳＣの放電を許可するときに、ハイレベルの放電制御信号ＤＯを、放電制御端子Ｔ１２を介して放電制御ＦＥＴ１２のゲートに出力する。一方、制御回路１１３は、過放電検出信号ＳＵＶＤが入力されて所定の遅延時間が経過して、過放電検出状態信号ＳＵＶＳ及び過放電ラッチ信号ＳＵＶＬのうちの少なくとも１つがハイレベルであって二次電池ＳＣの放電を禁止するときに、ロウレベルの放電制御信号ＤＯを、放電制御端子Ｔ１２を介して放電制御ＦＥＴ１２のゲートに出力する。なお、各信号のハイレベルを図２Ａ以降のタイミングチャートにおいて「Ｈ」で示し、各信号のロウレベルを図２Ａ以降のタイミングチャートにおいて「Ｌ」で示す。

【0043】

また、制御回路１１３は、二次電池ＳＣの充電を許可するときに、ハイレベルの充電制御信号ＣＯを、充電制御端子Ｔ１３を介して充電制御ＦＥＴ１３のゲートに出力することで、充電制御ＦＥＴ１３をオンする。一方、制御回路１１３は、二次電池ＳＣの充電を禁止するときに、ロウレベルの充電制御信号ＣＯを、充電制御端子Ｔ１３を介して充電制御ＦＥＴ１３のゲートに出力することで、充電制御ＦＥＴ１３をオフする。ここで、制御回路１１３は、通常は、ハイレベルの放電制御信号ＤＯを、放電制御端子Ｔ１２を介して放電制御ＦＥＴ１２のゲートに出力することにより、放電制御ＦＥＴ１２をオンにする。次いで、制御回路１１３は、ハイレベルの過放電検出信号ＳＵＶＤを受信してから所定の遅延時間Ｔｄ１後に、ハイレベルの過放電検出状態信号ＳＵＶＳを過放電ラッチ回路１１２に出力し、放電制御端子Ｔ１２を介して放電制御ＦＥＴ１２のゲートにロウレベルの放電制御信号ＤＯを出力し、二次電池ＳＣからの放電を禁止する。

【0044】

ＶＭプルアップ検出回路１１４は、外部負極電圧入力端子Ｔ１１の外部負極入力電圧ＶＭを、ＶＭプルアップ検出閾値電圧Ｖｔｐと比較して、外部負極入力電圧ＶＭがＶＭプルアップ検出閾値電圧Ｖｔｐまでプルアップされたことを検出すると、そのラッチ１４ＬからＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを充電器接続検出回路１１５に出力する。ここで、ＶＭプルアップ検出閾値電圧Ｖｔｐは、例えば正極電源電圧ＶＤＤ－１．２Ｖなどで定義される電圧であり、正極電源端子Ｔ１の正極電源電圧ＶＤＤが４．４Ｖのとき、ＶＭプルアップ検出閾値電圧Ｖｔｐは３．２Ｖである。

【0045】

充電器接続検出回路１１５は、外部負極電圧入力端子Ｔ１１の電圧ＶＭを、充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃと比較することで、外部負極入力電圧ＶＭが充電器の接続によって当該充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃより低い電圧にプルダウンされたことを検出したとき、充電器接続検出信号ＳＣＨＤを過放電ラッチ回路１１２に出力する。当該充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃは、例えば負極電源電圧ＶＳＳ＋０．８Ｖで定義される電圧であり、外部負極入力電圧ＶＭが０．８Ｖを下回るまでプルダウンするためには充電器電圧が正極電源電圧ＶＤＤ－０．８Ｖ以上、つまり正電源電圧ＶＤＤが４．４Ｖであれば３．６Ｖ以上であることが必要である。

【0046】

ここで、充電器接続検出回路１１５は、ＶＭプルアップ検出回路１１４から、ハイレベルのＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを受信するまでは、充電器接続検出信号ＳＣＨＤを出力できないように構成される。

【0047】

過放電ラッチ回路１１２は、ハイレベルの過放電検出状態信号ＳＵＶＳを受信すると、そのラッチ１１Ｌからハイレベルの過放電ラッチ信号ＳＵＶＬを出力し、ハイレベルの充電器接続検出信号ＳＣＨＤを受信すると、ハイレベルの過放電ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止する。さらに、制御回路１１３は、過放電ラッチ回路１１２からハイレベルの過放電ラッチ信号ＳＵＶＬを受信している間は、ハイレベルの過放電検出状態信号ＳＵＶＳを出力し続けるように構成される。なお、ハイレベルの各信号の出力の停止は、当該各信号の信号レベルをロウレベルに変化させることをいう。

【0048】

図２Ａは、図１の過放電ラッチ回路１１２の制御処理を示すフローチャートである。

【0049】

図２ＡのステップＳ１において、ハイレベルの過放電検出状態信号（放電禁止状態信号）ＳＵＶＳを制御回路１１３から受信したか否かが判断され、ＹＥＳとなるまでステップＳ１の処理で待機し、ＹＥＳとなったときに、ステップＳ２において、ハイレベルの過放電ラッチ信号ＳＵＶＬを制御回路１１３に出力する。ここで、過放電ラッチ回路１１２がハイレベルの放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬを出力している間は、過放電検出状態信号ＳＵＶＳの出力は停止されない。さらに、ステップＳ３において、放電制御ＦＥＴ１２がオフした後に、ハイレベルのＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを受信したか否かが判断され、ＹＥＳとなるまでステップＳ３の処理を待機し、ＹＥＳとなったときに、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、ハイレベルの充電器接続検出信号ＳＣＨＤを充電器接続検出回路１１５から受信したか否かが判断され、ＹＥＳとなるまでステップＳ４の処理を待機、ＹＥＳとなったときに、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、過放電ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止して当該制御処理を終了する。

【0050】

図２ＡのステップＳ３において、放電制御ＦＥＴ１２がオフした後にハイレベルのＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを受信したか否かの判断を行っている。しかし、本発明はこれに限られず、実施形態１の変形例に係る図２ＢのステップＳ３Ａにおいて、放電制御ＦＥＴ１２がオフした後にＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを受信し、もしくは所定時間が経過したか否かの判断を行ってもよい。なお、所定時間の経過はＣＰＵによる計時又は負荷２０の容量と抵抗から算出される時定数に基づいて、外部負極入力電圧ＶＭがプルアップされるために必要な当該遅延時間が経過すれば、ステップＳ３Ａの条件が満たされるように構成してもよい。

【0051】

図３は、図１の電池装置１０の動作を示す各電圧のタイミングチャートである。図３を参照して、電池装置１０における過放電検出と復帰の制御動作について説明する。図３において、ＶＭプルアップ検出閾値電圧Ｖｔｐは例えば３．２Ｖであり、充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃは例えば０．８Ｖである。なお、充電器接続の検出機能は外部負極入力電圧ＶＭのプルアップが検出されるまで無効化されている。また、電池装置１０に接続されている負荷２０の容量は比較的大きく、外部負極入力電圧ＶＭのプルアップがゆっくりと進行するものとする。

【0052】

図３の時刻ｔ１で、正極電源電圧ＶＤＤが電池電圧である４．４Ｖから２．２Ｖまで強制的にプルダウンされる。なお、強制的にプルダウンする方法は、例えば、電池電圧を外部制御によって抵抗分圧するなどして、電池電圧をそのままに正極電源端子Ｔ１の正極電源電圧ＶＤＤだけを強制的にプルダウンする。

【0053】

時刻ｔ１から所定遅延時間Ｔｄ１だけ経過した時刻ｔ２において、制御回路１１３が過放電検出状態となり、ハイレベルの過放電検出状態信号ＳＵＶＳを出力すると、過放電ラッチ回路１１２はそれを受信し、過放電ラッチ回路１１２はその過放電検出状態をラッチしてラッチ１１Ｌからハイレベルの過放電検出信号ＳＵＶＬを制御回路１１３に出力する。これに応答して、制御回路１１３は、ロウレベルの放電制御信号ＤＯを放電制御ＦＥＴ１２のゲートに出力して放電制御ＦＥＴ１２をオフする。また、時刻ｔ２を起点として、外部負極端子Ｔ２２の電圧、すなわち外部負極入力電圧ＶＭは、外部正極端子Ｔ２１との間に接続されたコンデンサ（容量負荷）の電荷が抵抗負荷によって放電されることで、徐々に電圧が上昇する。

【0054】

例えば時刻ｔ３において正極電源電圧ＶＤＤの強制プルダウンが解除されると、正極電源電圧ＶＤＤは例えば２．２Ｖから元の電池電圧である４．４Ｖに戻る。当該時刻ｔ３から計時する期間ＴＦＣＨＧ（外部負極入力電圧ＶＭが充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃを超えるまでの期間）は、外部負極入力電圧ＶＭが充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃより低い状態が所定時間続くが、充電器接続検出は無効化を解除する条件が満たされているため、過放電検出状態のラッチが解除されることなく、放電禁止状態を維持できる。

【0055】

次いで、時刻ｔ４において、外部の負荷２０により徐々にプルアップされている外部負極入力電圧ＶＭが、例えば３．２ＶであるＶＭプルアップ検出閾値電圧Ｖｔｐを超えると、充電器接続検出機能の無効化が解除され、充電器接続が有効になる。すなわち、ＶＭプルアップ検出回路１１４はハイレベルのＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを充電器接続検出回路１１５及び過放電ラッチ回路１１２に出力する。

【0056】

次いで、時刻ｔ５において、スイッチ１７がオンされて例えば３．８Ｖの充電器３０が接続されて外部負極入力電圧ＶＭが例えば０．６Ｖまでプルダウンされる。このとき、充電器接続検出回路１１５は、ハイレベルの充電器接続検出信号ＳＣＨＤを過放電ラッチ回路１１２に出力する。ここで、充電器接続検出閾値電圧を０．８Ｖに設定しているので、充電器３０の電圧は正極電源電圧ＶＤＤより低いにも関わらず、外部負極入力電圧ＶＭが充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｐ以下にプルダウンされるので、充電器接続検出回路１１５は正しく充電器３０が接続されたことを判定できる。充電器３０の接続が検出されると、過放電ラッチ回路１１２は、ハイレベルの過放電状態ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止し、すなわち、放電検出状態ラッチ信号ＳＵＶＬがロウレベルとなる。

【0057】

なお、充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃを例えば０．８Ｖと比較的高く設定できるのは上述の通り、過放電直後のラッチと、ＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵが出力されるまでは充電器接続検出が無効化される過放電ラッチ回路１１２の復帰条件制御によって、時刻ｔ３から計時する期間ＴＦＣＨＧにおいて、充電器３０の接続が誤判定されることを防止しているからである。

【0058】

時刻ｔ５から所定の遅延時間Ｔｄ２が経過した時刻ｔ６において、制御回路１１３は過放電検出状態から正常状態に復帰する。

【0059】

以上説明したように、本発明に係る実施形態１によれば、以下の図４及び図５を参照して説明する従来技術における課題が発生せず、出荷工程の時間を短縮し、かつ、充電器３０の電圧が３．８Ｖと電池電圧よりもある程度低い場合でも、過放電検出状態から復帰することができるという特有の効果を有する。

【0060】

図４は、従来技術に係る電池装置において過放電検出状態から意図せずに過放電ラッチが解除されて復帰してしまう課題１を説明するための各電圧のタイミングチャートである。

【0061】

図１～図３を参照して説明した実施形態１では、制御回路１１３が過放電検出状態になった後、すぐに過放電ラッチ回路１１２がハイレベルの放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬを出力して過放電ラッチ状態となり、過放電ラッチ状態を解除する充電器接続検出の機能は、外部負極入力電圧ＶＭのプルアップを検出するまでマスクされていることが実施形態１の特徴であることを述べた。

【0062】

これに対して、従来技術では、充放電制御回路が過放電検出状態となった後、外部負極入力電圧ＶＭが過放電ラッチ検出閾値電圧Ｖｔｌを超えていれば、過放電検出状態をラッチする構成が一般的であり、外部負極入力電圧ＶＭがプルアップされるまでは過放電検出状態がラッチされていないので、以下で説明する過放電検出状態からの意図しない復帰が発生してしまうことがあった。なお、図４の従来技術では過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを０．８Ｖとする。

【0063】

図４の時刻ｔ１１において、正極電源電圧ＶＤＤが例えば電池電圧である４．４Ｖから２．２Ｖまで強制的にプルダウンされる。次いで、時刻ｔ１２において、充放電制御回路が過放電検出状態となり、放電制御ＦＥＴ１２がオフされる。従来技術では外部負極入力電圧ＶＭが過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを超えていないとき、ハイレベルの放電ラッチ解除信号ＳＵＶＬＲを出力してしまう。さらに、時刻ｔ１３において、電池電圧の強制プルダウンが解除されて、電池電圧である正極電源電圧ＶＤＤが例えば２．２Ｖから元の４．４Ｖに戻る。

【0064】

図４の時刻ｔ１４において、時刻ｔ１２から所定の遅延時間が経過するまで、外部負極入力電圧ＶＭが過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを超えていないので、充放電制御回路は過放電検出状態から意図せず復帰してしまうことになる。つまり、従来技術に係る回路構成において過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを比較的高くすると、意図せず過放電検出状態から復帰する、という前記課題１が生じる。

【0065】

図５は、従来技術に係る電池装置において過放電検出状態から過放電ラッチの解除に復帰できない課題２を説明するための各電圧のタイミングチャートである。

【0066】

別の従来技術によれば、上記過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを下げることで、図４で説明した充放電制御回路が過放電検出状態から意図せず復帰してしまう課題１を克服している。この従来技術においても、充放電制御回路が過放電検出状態となった後、外部負極入力電圧ＶＭが過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを超えてプルアップされたことを検出して、過放電検出状態をラッチする構成となっている。なお、図５の例では過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを０．２Ｖとしている。

【0067】

図５の時刻ｔ２１において、正極電源電圧ＶＤＤが例えば電池電圧である４．４Ｖから２．２Ｖまで強制的にプルダウンされる。次いで、時刻ｔ２２で、充放電制御回路が過放電検出状態となり、放電制御ＦＥＴがオフされる。従来技術では、外部負極入力電圧ＶＭが過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを超えていないとき、ハイレベルの放電ラッチ解除信号ＳＶＭＰＵを出力してしまう。さらに、時刻ｔ２３で、正極電源電圧ＶＤＤの強制プルダウンが解除されて、正極電源電圧ＶＤＤが例えば２．２Ｖから元の４．４Ｖに戻る。また、このとき、ちょうど外部負極入力電圧ＶＭが過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを超えて、過放電検出状態がラッチされる。その後、時刻ｔ２４で、例えば３．８Ｖの充電器が接続されて外部負極入力電圧ＶＭが例えば０．６Ｖまでプルダウンされるが、過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌである０．２Ｖを下回らないので、過放電ラッチ状態を解除することができない。つまり、過放電ラッチ閾値電圧Ｖｔｌを低く設定すると、図４を参照して説明した「意図せず保護状態から復帰してしまう」という課題１を解決できるが、「低電圧の充電器でラッチを解除できない」という別の課題２が生じる。

【0068】

従って、本発明に係る実施形態は、上述の課題１及び２を解決するものである。

【0069】

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る電池装置１０Ａの構成例を示すブロック図である。

【0070】

図６において、実施形態２に係る電池装置１０Ａは、図１の実施形態１に係る電池装置１０と比較して以下の相違点を有する。
（１）充放電制御回路１１に代えて、充放電制御回路１１Ａを備える。
（２）充放電制御回路１１Ａは充放電制御回路１１に比較して、充電開始検出回路１１６をさらに備えたことを特徴とする。
（３）過放電ラッチ回路１１２に代えて、充電開始検出回路１１６から、ハイレベルの充電開始検出信号ＳＣＨＳを受信して所定の処理をさらに行う過放電ラッチ回路１１２Ａを備える。
以下、相違点について説明する。

【0071】

図６において、充電開始検出回路１１６は、外部負極入力電圧ＶＭを充電開始検出閾値電圧Ｖｔｓと比較して、ＶＭ＜Ｖｔｓであることを検出すると、充電が開始されたと判断し、そのラッチ１６Ｌから充電開始検出信号ＳＣＨＳを過放電ラッチ回路１１２Ａに出力する。ここで、実施形態２に係る充放電制御回路１１Ａは、充電開始検出閾値電圧Ｖｔｓは、外部負極電圧入力端子Ｔ１１の外部負極入力電圧ＶＭが二次電池ＳＣの負極電圧と同程度であるか、それよりも低いことを検出できる電圧であることを特徴とする。ここで、充電開始検出閾値電圧Ｖｔｓは、例えば負極電源電圧ＶＳＳ＋０Ｖで定義される電圧であり、負極電源電圧ＶＳＳを基準に考えれば、充電開始検出電圧は０Ｖであり、もしくは、例えば－０．０１Ｖなどの微小負電圧であってもよい。

【0072】

過放電ラッチ回路１１２Ａは、ＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを受信していない場合に、充電器接続検出回路１１５からの充電器接続検出信号ＳＣＨＤを無視して無効化するが、充電開始検出回路１１６からの充電開始検出信号ＳＣＨＳを無効化しないように構成されている。すなわち、過放電ラッチ回路１１２Ａは、過放電検出状態信号ＳＵＶＳを受信した直後に、外部負極入力電圧ＶＭに関わらず、ハイレベルの放電検出状態ラッチ信号ＳＵＶＬを出力し、放電禁止状態に移行して、ロウレベルの放電制御信号ＤＯを放電制御ＦＥＴ１２に出力することで、放電制御ＦＥＴ１２をオフする。過放電ラッチ回路１１２Ａは、ハイレベルの充電器接続検出信号ＳＣＨＤ又はハイレベルの充電開始検出信号ＳＣＨＳを受信すると、放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止する。

【0073】

次に、充電開始検出信号ＳＣＨＳによって、放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止する、具体的な使用ケースについて以下に説明する。

【0074】

放電制御ＦＥＴ１２がオフされた直後、もしくはそれ以前から前記のような充電器３０が接続されていた場合には、放電制御ＦＥＴ１２がオフした直後に、外部負極入力電圧ＶＭが寄生ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆ分だけプルダウンされるので、外部負極入力電圧ＶＭは放電制御ＦＥＴ１２がオフされた直後に、充電開始検出閾値電圧Ｖｔｓを下まわり、充電開始検出回路１１６がハイレベルの充電開始検出信号ＳＣＨＳを出力して、放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止する。これにより、放電制御ＦＥＴ１２がオフされた状態で、充電電流が流れ続けることを防止できるため、結果として、許容損失が比較的低い放電制御ＦＥＴ１２を電池装置１０Ａに使用することが可能となり、電池装置１０Ａのコストダウンの実現に寄与する。

【0075】

図７は、図６の過放電ラッチ回路１１２Ａの制御処理を示すフローチャートである。図７の制御処理は、図２Ａの制御処理に比較して、以下の相違点を有する。
（１）ステップＳ２と、ステップＳ３との間にステップＳ６の判断分岐処理を挿入する。ステップとＳ６では、充電開始検出信号ＳＣＨＳを受信したか否かが判断され、ＹＥＳのときはステップＳ５に進む一方、ＮＯのときはステップＳ３に進む。すなわち、ステップＳ６で、上述の条件Ｃが満たされると、上述の条件Ａ及びＢを満たしていなくとも、ステップＳ５において、放電禁止ラッチ信号の出力を停止する。ここで、条件Ｃは、上述のように、「外部負極入力電圧ＶＭに基づいて充電の開始を検出した」ことである。

【0076】

以上説明したように、実施形態２によれば、過放電検出ラッチ回路１１２Ａは、充電開始検出信号ＳＣＨＳを受信すると、充電器接続検出信号ＳＣＨＤを受信していなくとも、放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止することを特徴とする。

【0077】

図８は、図６の電池装置１０Ａの動作を示す各電圧のタイミングチャートであり、電池装置１０Ａに係る過放電検出と復帰の制御動作を示す。図８において、
（１）ＶＭプルアップ検出閾値電圧Ｖｔｐは、例えば３．２Ｖであり、
（２）充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃは、例えば０．８Ｖであり、
（３）充電開始検出閾値電圧Ｖｔｓは、例えば－０．１Ｖである。

【0078】

なお、この実施形態２では、充電器接続検出の機能はＶＭプルアップが検出されるまで無効化されているが、充電開始検出の機能は無効化されていない。また、図８の時刻ｔ３１より前の時点で、電池装置１０Ａには例えば最大５．０Ｖまで出力可能な充電器３０が接続されているものとする。

【0079】

図８の時刻ｔ３１において、正極電源電圧ＶＤＤが例えば電池電圧である４．４Ｖから２．２Ｖまで強制的にプルダウンされる。次いで、時刻ｔ３１から所定の遅延時間Ｔｄ３が経過した時刻ｔ３２において、制御回路１１３は過放電検出状態となり、ロウレベルの放電制御信号ＤＯを放電制御ＦＥＴ１２のゲートに出力することで放電制御ＦＥＴ１２をオフする。しかし、放電制御ＦＥＴ１２がオフされると、充電電流が放電制御ＦＥＴ１２の寄生ダイオードＤ１を流れるので、外部負極入力電圧ＶＭが寄生ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖｆ分だけプルダウンされ、充電開始検出閾値電圧Ｖｔｓを下回る。このとき、充電器接続検出回路１１５は無効化されているので、ハイレベルの充電器接続検出信号ＳＣＨＤを受信しないが、充電開始検出回路１１６は無効化されていないので、充電開始検出信号ＳＣＨＳを出力し、出力を始めたばかりの放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止する。

【0080】

次いで、時刻ｔ３３において、正極電源電圧ＶＤＤの強制プルダウンが解除されて、正極電源電圧ＶＤＤは例えば２．２Ｖから元の４．４Ｖに戻る。そして、時刻ｔ３３から所定の遅延時間Ｔｄ４だけ経過した時刻ｔ３４において、制御回路１１３は過放電検出状態から正常に復帰する。

【0081】

以上説明したように、実施形態２によれば、スイッチ１７がオンされて充電器３０が接続されている状態で、充放電制御回路１１Ａが過放電検出状態となって、放電制御ＦＥＴ１２がオフした場合には、外部負極入力電圧ＶＭに基づいて充電が開始されたことを検出可能としている。充放電制御回路１１Ａが充電開始検出信号ＳＣＨＳに基づいて充電開始を検出すると、充電器接続検出信号ＳＣＨＤの有無に関わらず、放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力が停止される。従って、電池電圧である正極電源電圧ＶＤＤが過放電検出電圧Ｖｄｅを超えていれば、充放電制御回路１１Ａは所定の遅延時間Ｔｄ４の経過後に、過放電検出状態から復帰する。これにより、放電制御ＦＥＴ１２の寄生ダイオードＤ１経由で充電電流が流れ続けて、放電制御ＦＥＴ１２に与えるダメージを軽減することができる。

【0082】

また、実施形態２では、実施形態１で説明した以下の作用効果も奏する。
（１）充放電制御回路１１Ａが放電制御信号をハイレベルからロウレベルに切り替えて放電を禁止した直後に、充放電制御回路１１Ａが充電器接続を誤判定して強制スタンバイから誤復帰することがない。
（２）充電器接続検出閾値電圧Ｖｔｃを比較的高い電圧に設定することができるので、低い電圧の充電器３０が接続された場合にも、確実にそれを検出して、充放電制御回路１１Ａは放電制御信号ＤＯをロウレベルからハイレベルに切り替えられる。

【0083】

さらに、実施形態２によれば、充電器接続検出の無効化が解除される前に、充電器３０が接続されたケースにおいて、充電開始検出信号ＳＣＨＳに基づいて、放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止する制御を追加することで、充電器３０が放電制御ＦＥＴ１２の寄生ダイオードＤ１経由で電流を流した場合には、即座に放電制御ＦＥＴ１２をロウレベルからハイレベルに切り替えられる。

【0084】

さらに補足すると、実施形態２で追加した充電開始検出に基づく復帰ロジックの制御は、放電制御ＦＥＴ１２に与えるダメージを軽減することが目的であるので、この目的を鑑みれば、充電開始検出信号ＳＣＨＳが出力された場合には、できる限り短時間で放電制御ＦＥＴ１２がオンすることが望ましい。そのため、放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を停止するとともに、電池電圧に関わらず充放電制御回路１１Ａを過放電検出状態から復帰させる制御を行うように制御ロジック回路を構成してもよい。

【0085】

（変形例１）
図９は、変形例１に係る電池装置の動作を示す各電圧のタイミングチャートである。

【0086】

以上の実施形態１及び２では、充電器接続検出回路１１５のマスクの解除は、ＶＭプルアップ検出回路１１４の電圧検出に基づいて発生されるＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵによって解除されるとした。しかし、本発明はこれに限らず、ある特定の条件を満たした後でなければ充電器接続を検出できないことが、図４と図５で説明した課題１及び２を解決するために必要となることが、本発明の趣旨である。例えば、図９に示すように、放電制御ＦＥＴ１２がオフされてから、外部負極入力電圧ＶＭが十分にプルアップされるために必要な、所定の遅延時間Ｔｄ５が経過する時刻ｔ８までは充電器接続検出回路１１５が無効化される、というように、充放電制御回路１１，１１Ａ，１１Ｂの制御ロジックを構成しても良い。そして、時刻ｔ８で、ハイレベルのＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵが出力される。なお、所定の遅延時間Ｔｄ５は負荷容量と負荷抵抗から計算される時定数を考慮して選択される。このように所定の遅延時間Ｔｄ５によって充電器接続検出回路を無効化する制御ロジックを構成した場合においても、実施形態２で述べた充電開始検出を備える構成であった場合には、所定の遅延時間Ｔｄ５が経過していなくとも、放電禁止ラッチ信号ＳＵＶＬの出力を解除するように構成する。

【0087】

（変形例２）
図１０は、変形例２に係る電池装置の動作を示す各電圧のタイミングチャートである。図９の変形例１では、放電制御ＦＥＴ１２がオフされてから所定の遅延時間Ｔｄ５が経過したときに、ＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵが出力されている。しかし、本発明はこれに限らず、図１０に示すように、時刻ｔ４において、外部の負荷２０により徐々にプルアップされている外部負極入力電圧ＶＭが、例えば３．２ＶであるＶＭプルアップ検出閾値電圧Ｖｔｐを超えてから、所定の遅延時間Ｔｄ６だけ経過した後、時刻ｔ７で、ハイレベルのＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを出力するように構成してもよい。

【0088】

（変形例３）
図１１は変形例３に係る電池装置１０Ｂの構成例を示すブロック図である。図１１の変形例３に係る電池装置１０Ｂは、図６の電池装置１０Ａに比較して、以下の相違点を有する。
（１）充放電制御回路１１Ａに代えて、充放電制御回路１１Ｂを備える。
（２）過放電ラッチ回路１１２Ａに代えて、強制スタンバイラッチ回路１１２Ｂを備える。
（３）充放電制御回路１１Ｂは、強制スタンバイ信号入力端子Ｔ１４及び強制スタンバイ検出回路１１７をさらに備える。
以下、相違点について説明する。

【0089】

図１１において、強制スタンバイ検出回路１１７は、強制スタンバイ信号入力端子Ｔ１４に入力される強制スタンバイ信号ＶＣＴＬを検出して、ハイレベルの強制スタンバイ検出信号ＳＦＳＤを制御回路１１３に出力する。

【0090】

制御回路１１３は、ハイレベルの強制スタンバイ検出信号ＳＦＳＤを受信してから所定の遅延時間Ｔｄ１後に、ハイレベルの強制スタンバイ検出状態信号ＳＦＳＳを強制スタンバイラッチ回路１１２Ｂに出力し、放電制御端子Ｔ１２を介して放電制御ＦＥＴ１２のゲートにロウレベルの放電制御信号ＤＯを出力し、二次電池ＳＣからの放電を禁止する。

【0091】

強制スタンバイラッチ回路１１２Ｂは、ハイレベルの強制スタンバイ検出状態信号ＳＦＳＳを受信すると、そのラッチ１１Ｌからハイレベルの強制スタンバイラッチ信号ＳＦＳＬを出力し、ハイレベルの充電器接続検出信号ＳＣＨＤを受信すると、ハイレベルの強制スタンバイラッチ信号ＳＦＳＬの出力を停止する。さらに、制御回路１１３は、強制スタンバイラッチ回路１１２Ｂからハイレベルの強制スタンバイラッチ信号ＳＦＳＬを受信している間は、ハイレベルの強制スタンバイ検出状態信号ＳＦＳＳを出力し続けるように構成される。なお、ハイレベルの各信号の出力の停止は、当該各信号の信号レベルをロウレベルに変化させることをいう。

【0092】

図１２は図１１の強制スタンバイラッチ回路１１２Ｂの制御処理を示すフローチャートである。図１２の制御処理は、図７の制御処理に比較して以下の相違点を有する。
（１）ステップＳ１に代えて、ステップＳ１Ｂを備える。ステップＳ１Ｂにおいて、ハイレベルの強制スタンバイ検出状態信号ＳＦＳＳを受信したか否かが判断される。
（２）ステップＳ２に代えて、ステップＳ２Ｂを備える。ステップＳ２Ｂにおいて、ハイレベルの強制スタンバイラッチ信号ＳＦＳＬが出力される。
（３）ステップＳ５に代えて、ステップＳ５Ｂを備える。ステップＳ５Ｂにおいて、ロウレベルの強制スタンバイラッチ信号ＳＦＳＬが出力される。

【0093】

すなわち、上述の実施形態１及び２では、強制スタンバイにエントリする手段の一例として強制的に過放電検出させる方法で説明を行った。しかし、変形例３では、充放電制御回路１１Ｂが強制スタンバイ信号入力端子Ｔ１４及び強制スタンバイ検出回路１１７をさらに備え、外部からの強制スタンバイ信号ＶＣＴＬを受けて、強制スタンバイ検出回路１１７が強制スタンバイ検出信号ＳＦＳＤを出力し、強制スタンバイ検出信号ＳＦＳＤが入力された制御回路１１３が、所定の遅延時間後に強制スタンバイ検出状態信号ＳＦＳＳを出力して、放電制御信号ＤＯをロウレベルに制御することによって、強制スタンバイにエントリする手段を用いてもよい。

【0094】

なお、変形例３は実施形態２に対する適用例を示したが、本発明はこれに限らず、実施形態１に対して適用してもよい。

【0095】

また、充放電制御回路１１Ｂは過放電ラッチ回路１１２Ａと、強制スタンバイラッチ回路１１２Ｂを両方備えてもよい。このとき、過放電ラッチ回路１１２Ａと、強制スタンバイラッチ回路１１２Ｂは共通する回路部分をもつように構成してもよい。

【0096】

（別の変形例）
さらに、充電器接続検出が復帰の条件に含まれる機能は全て、本発明の対象となる。

【0097】

以上の実施形態１、２及び変形例において、図１、図６及び図１１の制御回路１１３は、ＶＭプルアップ検出回路１１４から、ハイレベルのＶＭプルアップ検出信号ＳＶＭＰＵを受信すると、充放電制御回路１１，１１Ａ，１１Ｂをパワーダウン状態にするパワーダウン信号を出力するように構成してもよい。

【0098】

以上の実施形態１、２及び変形例では、放電制御ＦＥＴ１２及び充電制御ＦＥＴ１３が、二次電池ＣＳの負極端子（すなわち、負極電源端子Ｔ２）と外部負極端子Ｔ２２との間に直列に接続されているものとして説明した。しかし、本発明はこれに限らず、放電制御ＦＥＴ１２及び充電制御ＦＥＴ１３は、二次電池ＣＳの正極端子（すなわち、正極電源端子Ｔ１）と、外部正極端子Ｔ２１との間に直列に接続されていてもよい。この場合を変形例４とし、図１３に変形例４に係る電池装置１０Ｃの構成例を示す。

【0099】

図１３の電池装置１０Ｃは、充放電制御回路１１，１１Ａ，１１Ｂに代えて、充放電制御回路１１Ｃを備える。ここで、外部負極入力電圧ＶＭを監視する外部負極電圧入力端子Ｔ１１の代わりに、外部正極端子Ｔ２１の外部正極入力電圧ＶＰを監視するための外部正極電圧入力端子Ｔ１１Ｃを有し、ＶＭプルアップ検出回路１１４の代わりにＶＰプルダウン検出回路を有してもよい。この場合、本実施形態で説明した外部負極入力電圧ＶＭのプルアップ及びプルダウンの動きは、変形例４の外部正極入力電圧ＶＰでは極性が反転した動きとなる。

【0100】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更や組み合わせが可能であることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0101】

以上詳述したように、本発明によれば、電池装置の充放電制御回路が放電制御ＦＥＴをオフしている状態において、所定値よりも低い電圧の充電器が接続された場合にも、充電器が接続されたことを確実に検出できる。

【符号の説明】

【0102】

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 電池装置
１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 充放電制御回路
１１Ｌ，１４Ｌ，１６Ｌ ラッチ
１２ 放電制御電界効果トランジスタ（放電制御ＦＥＴ）
１３ 充電制御電界効果トランジスタ（充電制御ＦＥＴ）
１６，１７ スイッチ
２０ 負荷
３０ 充電器
１１１ 過放電検出回路
１１２，１１２Ａ 過放電ラッチ回路
１１２Ｂ 強制スタンバイラッチ回路
１１３ 制御回路
１１４ ＶＭプルアップ検出回路
１１５ 充電器接続検出回路
１１６ 充電開始検出回路
１１７ 強制スタンバイ検出回路
ＳＣ 二次電池
Ｔ１ 正極電源端子
Ｔ２ 負極電源端子
Ｔ１１ 外部負極電圧入力端子
Ｔ１２ 放電制御端子
Ｔ１３ 充電制御端子
Ｔ１４ 強制スタンバイ信号入力端子
Ｔ２１ 外部正極端子
Ｔ２２ 外部負極端子
ＣＯ 充電制御信号
ＤＯ 放電制御信号
ＳＣＨＤ 充電器接続検出信号
ＳＣＨＳ 充電開始検出信号
ＳＦＳＤ 強制スタンバイ検出信号
ＳＦＳＳ 強制スタンバイ検出状態信号
ＳＦＳＬ 強制スタンバイラッチ信号
ＳＵＶＤ 過放電検出信号
ＳＵＶＳ 過放電検出状態信号
ＳＵＶＬ 過放電ラッチ信号
ＳＶＭＰＵ ＶＭプルアップ検出信号
ＳＵＶＬＲ 放電ラッチ解除信号
Ｖｄｅ 過放電検出電圧
ＶＤＤ 正極電源電圧
ＶＳＳ 負極電源電圧
ＶＭ 外部負極入力電圧
Ｖｔｐ ＶＭプルアップ検出閾値電圧
Ｖｔｃ 充電器接続検出閾値電圧
Ｖｔｌ 過放電ラッチ閾値電圧
Ｖｔｓ 充電開始検出閾値電圧

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】