特許 7514037 バッテリモジュールの保護スイッチに応用される駆動回路

(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】2024-07-02

(45)【発行日】2024-07-10

(54)【発明の名称】バッテリモジュールの保護スイッチに応用される駆動回路

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20240703BHJP

   H01M 10/44 20060101ALI20240703BHJP

   H01M 10/48 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 A

H02J7/00 S

H02J7/00 302D

H01M10/44 Q

H01M10/48 P

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023041868

(22)【出願日】2023-03-16

(65)【公開番号】P2023183371

(43)【公開日】2023-12-27

【審査請求日】2023-07-13

(31)【優先権主張番号】111122291

(32)【優先日】2022-06-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】509343390

【氏名又は名称】新盛力科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】張文帆

(72)【発明者】

【氏名】李俊傑

(72)【発明者】

【氏名】馬君▲ウェイ▼

(72)【発明者】

【氏名】陳嘉璋

【審査官】山口 大

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２１５４９８７３２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０００－２２４０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０２７３４７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１０６０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平２－２９７６１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０１Ｍ １０／４４

Ｈ０１Ｍ １０／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリモジュールの保護スイッチに応用される駆動回路であって、前記バッテリモジュールは前記保護スイッチに接続され、前記バッテリモジュールは、前記保護スイッチのターンオン時に充電又は放電を行い、前記駆動回路は、
ＰＷＭ信号によりターンオン又はターンオフが制御される反転スイッチ及び非反転スイッチ、
一端が前記反転スイッチ及び前記非反転スイッチとともに第１ノードに接続され、他端が第２ノードに接続される第１キャパシタ、
正極が前記バッテリモジュールのバッテリ総電圧に接続され、負極が前記第２ノードに接続される第１ダイオード、
正極が前記第２ノードに接続され、負極が第３ノードに接続される第２ダイオード、
一端が前記第３ノードに接続され、他端が前記バッテリ総電圧に接続されるエネルギー貯蔵装置、及び
トランジスタスイッチであって、第１端子が前記保護スイッチに接続され、第２端子が前記第３ノードに接続され、制御端子が前記バッテリ総電圧に接続される駆動スイッチ、を含み、
前記ＰＷＭ信号がハイレベルのときには、前記反転スイッチがターンオフし、前記非反転スイッチがターンオンし、前記バッテリ総電圧が前記第１キャパシタに充電することで、前記第１キャパシタに蓄積電圧が形成され、前記ＰＷＭ信号がローレベルのときには、前記反転スイッチがターンオンし、前記非反転スイッチがターンオフし、基準電圧が前記反転スイッチを介して前記第１ノードに接続されることで、前記基準電圧と前記蓄積電圧を重畳した重畳電圧が前記第２ノードに形成され、前記重畳電圧が前記バッテリ総電圧よりも高くなったときには、前記バッテリ総電圧よりも高いブースト電圧が前記エネルギー貯蔵装置に形成され、前記第１キャパシタが充電されて前記蓄積電圧が前記バッテリ総電圧と等しくなったときには、前記バッテリ総電圧と前記基準電圧を重畳した最終的なブースト電圧が前記エネルギー貯蔵装置に形成され、前記駆動スイッチがターンオンすると、前記最終的なブースト電圧が、前記駆動スイッチを通じて前記保護スイッチをターンオン駆動させる駆動回路。

【請求項2】

前記保護スイッチは、前記バッテリモジュールのハイサイドに設けられるＮチャネル電界効果トランジスタである請求項１に記載の駆動回路。

【請求項3】

前記駆動スイッチは、Ｐチャネル電界効果トランジスタ又はＰＮＰトランジスタである請求項１に記載の駆動回路。

【請求項4】

前記最終的なブースト電圧は、前記バッテリ総電圧と前記保護スイッチの閾値電圧との合計よりも高い請求項１に記載の駆動回路。

【請求項5】

前記最終的なブースト電圧と前記バッテリ総電圧との電圧差が前記駆動スイッチの閾値電圧よりも大きいとき、前記駆動スイッチはターンオンする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項6】

前記反転スイッチは、第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチを含み、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチはいずれも前記トランジスタスイッチであり、前記第１スイッチの第１端子は前記基準電圧に接続され、第２端子はグランドに接続され、制御端子は前記ＰＷＭ信号を受信し、前記第２スイッチの第１端子はグランドに接続され、第２端子は前記基準電圧に接続され、制御端子は前記第１スイッチの前記第１端子に接続され、前記第３スイッチの第１端子は前記第１ノードに接続され、第２端子は前記基準電圧に接続され、制御端子は前記第２スイッチの前記第１端子に接続され、前記ＰＷＭ信号が前記ハイレベルのときには、前記第１スイッチがターンオンし、前記第２スイッチがターンオンし、前記第３スイッチがターンオフし、前記ＰＷＭ信号が前記ローレベルのときには、前記第１スイッチがターンオフし、前記第２スイッチがターンオフし、前記第３スイッチがターンオンする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項7】

前記第１スイッチは、Ｎチャネル電界効果トランジスタ又はＮＰＮトランジスタであり、前記第２スイッチ及び前記第３スイッチは、それぞれ、Ｐチャネル電界効果トランジスタ又はＰＮＰトランジスタである請求項６に記載の駆動回路。

【請求項8】

前記非反転スイッチは前記トランジスタスイッチであり、前記非反転スイッチの第１端子は前記第１ノードに接続され、第２端子はグランドに接続され、制御端子は前記ＰＷＭ信号を受信し、前記ＰＷＭ信号が前記ハイレベルのとき、前記非反転スイッチはターンオンし、前記ＰＷＭ信号が前記ローレベルのとき、前記非反転スイッチはターンオフする請求項１に記載の駆動回路。

【請求項9】

前記非反転スイッチは、Ｎチャネル電界効果トランジスタ又はＮＰＮトランジスタである請求項８に記載の駆動回路。

【請求項10】

更に、電圧レギュレータを含み、前記電圧レギュレータは、前記バッテリ総電圧に接続され、且つ前記バッテリ総電圧を利用して前記基準電圧を調節する請求項１に記載の駆動回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、駆動回路に関し、特に、バッテリモジュールの保護スイッチに応用される駆動回路に関する。

【背景技術】

【0002】

科学技術の進歩に伴って、様々な電子機器が次第に人々の生活にとって不可欠なツールとなっている。電子機器をいつでもどこでも使用できるよう、通常、多くの電子機器の内部にはバッテリモジュールが設置されている。電子機器は、バッテリモジュールから供給されるエネルギーによって動作する。

【0003】

バッテリモジュールの使用上の安全性のために、通常、バッテリモジュールは、ハイサイド（例えば、正極）に保護スイッチが装着されており、使用する電子機器に保護スイッチを介して電気的に接続される。バッテリモジュールに異常（例えば、過電流）又は不適切使用（例えば、バッテリの正極と負極の接続ミス）が発生した場合には、バッテリモジュールに異常又は不適切使用が発生したままで充電或いは放電が継続されることに伴うバッテリモジュールの被害を保護スイッチのターンオフ制御によって回避可能である。

【0004】

バッテリモジュールは、ＭＯＳ電界効果トランジスタ（例えば、ＮＭＯＳ電界効果トランジスタ）を保護スイッチとしている。また、これまでのものは、通常、集積ＩＣ（例えば、ドライバＩＣ）を使用して保護スイッチを駆動させている。集積ＩＣは、保護スイッチのゲートに対し、バッテリモジュールのバッテリ総電圧よりも大きな制御信号を付与することで、保護スイッチをターンオン駆動させて、バッテリモジュールによる充放電動作を可能とする。

【0005】

一般的に、集積ＩＣは一定の駆動電流しか供給しない。よって、集積ＩＣが同時に複数の並列に接続された保護スイッチを駆動しようとする場合には、駆動力が明らかに不足する。また、バッテリモジュールの電気供給時間を増やすために、バッテリモジュールの内部に設置されるセルの数は多ければ多いほどよい。従って、市場のバッテリモジュールのバッテリ総電圧は１００Ｖを超えることが多い。しかし、半導体材料の特性上の要因から、集積ＩＣの駆動電圧には、例えば７５Ｖといった乗り越え難い電圧限界が存在する。つまり、集積ＩＣの駆動電圧はバッテリモジュールのバッテリ総電圧よりも低い場合が多く、結果として、バッテリモジュールの保護スイッチを駆動できなくなっている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、バッテリモジュールのハイサイドにおける保護スイッチに応用され、且つ、反転スイッチ、非反転スイッチ、キャパシタ、エネルギー貯蔵装置及び駆動スイッチを含む駆動回路を提供する。駆動回路は、動作時に、ＰＷＭ信号を利用して反転スイッチ及び非反転スイッチのターンオン又はターンオフを制御することで、キャパシタの充電プログラムを実行するか、基準電圧とキャパシタの蓄積電圧との重畳を実行する。そして、基準電圧とキャパシタの蓄積電圧を重畳した電圧がバッテリモジュールのバッテリ総電圧よりも大きくなったとき、エネルギー貯蔵装置においてバッテリ総電圧よりも高いブースト電圧が取得される。続いて、キャパシタが更に充電されて、蓄積電圧がバッテリ総電圧と等しくなったとき、エネルギー貯蔵装置において、バッテリ総電圧と基準電圧を重畳した最終的なブースト電圧が取得される。この最終的なブースト電圧は、バッテリ総電圧と保護スイッチの閾値電圧との合計よりも高くなる。その後、最終的なブースト電圧が、ゲート駆動電圧となって保護スイッチをターンオン駆動可能とする。

【0007】

本発明は、バッテリモジュールのバッテリ総電圧に保護スイッチの閾値電圧よりも高い基準電圧を重畳することで、重畳により得られるブースト電圧が、バッテリ総電圧と保護スイッチの閾値電圧との合計よりも常に高くなり得るようにする駆動回路を提供する。これにより、バッテリモジュールが超高圧のバッテリモジュールであったとしても、駆動回路は、適時に超高圧のゲート駆動電圧を供給して保護スイッチをターンオン駆動させられる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的のために、本発明は、バッテリモジュールの保護スイッチに応用される駆動回路を提供する。バッテリモジュールは保護スイッチに接続される。バッテリモジュールは、保護スイッチのターンオン時に充電又は放電を行う。駆動回路は、ＰＷＭ信号によりターンオン又はターンオフが制御される反転スイッチ及び非反転スイッチと、一端が反転スイッチ及び非反転スイッチとともに第１ノードに接続され、他端が第２ノードに接続される第１キャパシタと、正極がバッテリモジュールのバッテリ総電圧に接続され、負極が第２ノードに接続される第１ダイオードと、正極が第２ノードに接続され、負極が第３ノードに接続される第２ダイオードと、一端が第３ノードに接続され、他端がバッテリ総電圧に接続されるエネルギー貯蔵装置と、トランジスタスイッチであって、第１端子が保護スイッチに接続され、第２端子が第３ノードに接続され、制御端子がバッテリ総電圧に接続される駆動スイッチ、を含む。ＰＷＭ信号がハイレベルのときには、反転スイッチがターンオフし、非反転スイッチがターンオンし、バッテリ総電圧が第１キャパシタに充電することで、第１キャパシタに蓄積電圧が形成される。ＰＷＭ信号がローレベルのときには、反転スイッチがターンオンし、非反転スイッチがターンオフし、基準電圧が反転スイッチを介して第１ノードに接続されることで、基準電圧と蓄積電圧を重畳した重畳電圧が第２ノードに形成され、重畳電圧がバッテリ総電圧よりも高くなったときには、バッテリ総電圧よりも高いブースト電圧がエネルギー貯蔵装置に形成される。第１キャパシタが充電されて蓄積電圧がバッテリ総電圧と等しくなったときには、バッテリ総電圧と基準電圧を重畳した最終的なブースト電圧がエネルギー貯蔵装置に形成される。駆動スイッチがターンオンすると、最終的なブースト電圧が、駆動スイッチを通じて保護スイッチをターンオン駆動させる。

【0009】

本発明の一実施例において、保護スイッチは、バッテリモジュールのハイサイドに設けられるＮチャネル電界効果トランジスタである。

【0010】

本発明の一実施例において、駆動スイッチは、Ｐチャネル電界効果トランジスタ又はＰＮＰトランジスタである。

【0011】

本発明の一実施例において、最終的なブースト電圧は、バッテリ総電圧と保護スイッチの閾値電圧との合計よりも高い。

【0012】

本発明の一実施例において、最終的なブースト電圧とバッテリ総電圧との電圧差が駆動スイッチの閾値電圧よりも大きいとき、駆動スイッチはターンオンする。

【0013】

本発明の一実施例において、反転スイッチは、第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチを含む。第１スイッチ、第２スイッチ及び第３スイッチはいずれもトランジスタスイッチである。第１スイッチの第１端子は基準電圧に接続され、第２端子はグランドに接続され、制御端子はＰＷＭ信号を受信する。第２スイッチの第１端子はグランドに接続され、第２端子は基準電圧に接続され、制御端子は第１スイッチの第１端子に接続される。第３スイッチの第１端子は第１ノードに接続され、第２端子は基準電圧に接続され、制御端子は第２スイッチの第１端子に接続される。ＰＷＭ信号がハイレベルのときには、第１スイッチがターンオンし、第２スイッチがターンオンし、第３スイッチがターンオフする。ＰＷＭ信号がローレベルのときには、第１スイッチがターンオフし、第２スイッチがターンオフし、第３スイッチがターンオンする。

【0014】

本発明の一実施例において、第１スイッチは、Ｎチャネル電界効果トランジスタ又はＮＰＮトランジスタであり、第２スイッチ及び第３スイッチは、それぞれ、Ｐチャネル電界効果トランジスタ又はＰＮＰトランジスタである。

【0015】

本発明の一実施例において、非反転スイッチはトランジスタスイッチであり、非反転スイッチの第１端子は第１ノードに接続され、第２端子はグランドに接続され、制御端子はＰＷＭ信号を受信する。ＰＷＭ信号がハイレベルのとき、非反転スイッチはターンオンし、ＰＷＭ信号がローレベルのとき、非反転スイッチはターンオフする。

【0016】

本発明の一実施例において、非反転スイッチは、Ｎチャネル電界効果トランジスタ又はＮＰＮトランジスタである。

【0017】

本発明の一実施例において、更に、電圧レギュレータを含む。電圧レギュレータは、バッテリ総電圧に接続され、且つバッテリ総電圧を利用して基準電圧を調節する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、ＰＷＭ信号がハイレベルの際に本発明の駆動回路が動作する場合の概略回路図である。

【図2】図２は、ＰＷＭ信号がローレベルの際に本発明の駆動回路が動作する場合の概略回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１及び図２を参照する。これらは、それぞれ、ＰＷＭ信号がハイレベルの際に本発明の駆動回路が動作する場合の概略回路図と、ＰＷＭ信号がローレベルの際に本発明の駆動回路が動作する場合の概略回路図である。本発明の駆動回路は、バッテリモジュールの保護スイッチを開閉制御すべく、バッテリモジュールに応用される。まず、図１に示すように、バッテリモジュール１００はカスケード接続される複数のセル１１を含む。これらのセル１１がカスケード接続されてバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴを形成している。バッテリモジュール１００の正極は正の入力／出力（Ｉｎｐｕｔ＋／Ｏｕｔｐｕｔ＋）１０１に接続され、負極は負の入力／出力（Ｉｎｐｕｔ－／Ｏｕｔｐｕｔ－）１０２に接続される。保護スイッチ１３は、バッテリモジュール１００のハイサイドに設けられる。例えば、保護スイッチ１３は、正の入力／出力（Ｉｎｐｕｔ＋／Ｏｕｔｐｕｔ＋）１０１とバッテリモジュール１００の正極との間に設けられる。本発明において、保護スイッチ１３は、Ｎチャネル電界効果トランジスタ（例えば、ＮＭＯＳ電界効果トランジスタ）のようなトランジスタスイッチである。

【0020】

次に、駆動回路２００は、反転スイッチ２１、非反転スイッチ２２、第１キャパシタ２３、第１ダイオード２４、第２ダイオード２５、エネルギー貯蔵装置２６及び駆動スイッチ２７を含む。駆動回路２００は、ＰＷＭ信号２０１を受信し、ＰＷＭ信号２０１を利用して反転スイッチ２１及び非反転スイッチ２２のターンオン又はターンオフを制御する。ＰＷＭ信号２０１は、バッテリ管理システム（ＢＭＳ）又はバッテリ管理チップにより生成可能である。ＰＷＭ信号２０１がハイレベルのとき、反転スイッチ２１はターンオフし、非反転スイッチ２２はターンオンする。また、ＰＷＭ信号２０１がローレベルのとき、反転スイッチ２１はターンオンし、非反転スイッチ２２はターンオフする。

【0021】

更に、反転スイッチ２１は、第１スイッチ２１１、第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３を含む。第１スイッチ２１１、第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３はいずれもトランジスタスイッチである。第１スイッチ２１１は、Ｎチャネル電界効果トランジスタ又はＮＰＮトランジスタとしてもよく、第２スイッチ２１２及び第３スイッチ２１３は、Ｐチャネル電界効果トランジスタ（例えば、ＰＭＯＳ電界効果トランジスタ）又はＰＮＰトランジスタとしてもよい。第１スイッチ２１１の第１端子（ドレイン又はコレクタ）は基準電圧Ｖ_ＲＥＦに接続され、第２端子（ソース又はエミッタ）はグランドに接続され、制御端子（ゲート又はベース）は第１抵抗Ｒ１を通じてＰＷＭ信号２０１を受信する。第２スイッチ２１２の第１端子（ドレイン又はコレクタ）は第２抵抗Ｒ２を介してグランドに接続され、第２端子（ソース又はエミッタ）は基準電圧Ｖ_ＲＥＦに接続される。また、制御端子（ゲート又はベース）は、第３抵抗Ｒ３を介して第１スイッチ２１１の第１端子に接続され、第４抵抗Ｒ４を介して第２スイッチ２１２の第２端子に接続される。第３スイッチ２１３の第１端子（ドレイン又はコレクタ）は第５抵抗Ｒ５を介して第１ノード２８１に接続され、第２端子（ソース又はエミッタ）は第６抵抗Ｒ６を介して基準電圧Ｖ_ＲＥＦに接続され、制御端子（ゲート又はベース）は第２スイッチ２１２の第１端子に接続される。

【0022】

また、非反転スイッチ２２は単一のトランジスタスイッチであり、Ｎチャネル電界効果トランジスタ又はＮＰＮトランジスタとしてもよい。非反転スイッチ２２の第１端子（ドレイン又はコレクタ）は第７抵抗Ｒ７を介して第１ノード２８１に接続され、第２端子（ソース又はエミッタ）はグランドに接続され、制御端子（ゲート又はベース）は、第８抵抗Ｒ８を通じてＰＷＭ信号２１０を受信する。

【0023】

続いて、第１キャパシタ２３の一端は、反転スイッチ２１及び非反転スイッチ２２とともに第１ノード２８１に接続され、他端は第２ノード２８２に接続される。第１ダイオード２４の正極はバッテリモジュール１００のバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴに接続され、負極は第２ノード２８２に接続される。第２ダイオード２５の正極は第２ノード２８２に接続され、負極は第３ノード２８３に接続される。エネルギー貯蔵装置２６は、少なくとも１つのキャパシタで構成されるとともに、一端が第３ノード２８３に接続され、他端がバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴに接続される。駆動スイッチ２７もまたトランジスタスイッチであり、例えば、Ｐチャネル電界効果トランジスタ又はＰＮＰトランジスタである。駆動スイッチ２７の第１端子（ドレイン又はコレクタ）は保護スイッチ１３に接続され、第２端子（ソース又はエミッタ）は第３ノード２８３に接続され、制御端子（ゲート又はベース）はバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴに接続される。そのほか、駆動回路２００は、更に、例えば電圧コンバータといった電圧レギュレータ２９を含む。電圧レギュレータ２９は、バッテリモジュール１００に接続され（図示しない）、バッテリモジュール１００のバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴを利用して基準電圧Ｖ_ＲＥＦを調節する。例えば、電圧レギュレータ２９は、１００Ｖ以上のバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴを１２Ｖの基準電圧Ｖ_ＲＥＦに調節する。本発明では、基準電圧Ｖ_ＲＥＦは、保護スイッチ１３の閾値電圧Ｖ_ＴＨ（例えば、Ｖ_ＧＳ）以上である。

【0024】

具体的に、駆動回路２００は、動作時にＰＷＭ信号２０１を受信する。図１に示すように、ＰＷＭ信号２０１がハイレベルのときには、反転スイッチ２１の第１スイッチ２１１がターンオンし、第２スイッチ２１２がターンオンし、第３スイッチ２１３がターンオフし、非反転スイッチ２２がターンオンし、バッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴが第１キャパシタ２３に充電することで、第１キャパシタ２３に蓄電により蓄積電圧Ｖ_Ｓが形成される。図２に示すように、ＰＷＭ信号２０１がローレベルのときには、反転スイッチ２１の第１スイッチ２１１がターンオフし、第２スイッチ２１２がターンオフし、第３スイッチ２１３がターンオンし、非反転スイッチ２２がターンオフする。これにより、基準電圧Ｖ_ＲＥＦが、ターンオンした第３スイッチ２１３を介して第１ノード２８１に電気的に接続されることで、蓄積電圧Ｖ_Ｓと基準電圧Ｖ_ＲＥＦを重畳した電圧Ｖ_Ｃ＝Ｖ_Ｓ＋Ｖ_ＲＥＦが第２ノード２８２に形成される。

【0025】

そして、ＰＷＭ信号２０１がハイレベルとローレベルの切り替えを繰り返し行い、第１キャパシタ２３がバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴによって充電され続ける。これにより、第２ノード２８２における重畳電圧Ｖ_Ｃがバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴよりも高くなったとき、エネルギー貯蔵装置２６にブースト電圧Ｖ_Ｂ＝Ｖ_Ｓ＋Ｖ_ＲＥＦが形成される。

【0026】

ＰＷＭ信号２０１が引き続きハイレベルとローレベルの切り替えを繰り返し行い、第１キャパシタ２３がバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴによって充電され続けることで、第１キャパシタ２３に形成される蓄積電圧Ｖ_Ｓはバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴと等しくなる。すると、バッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴと等しい当該蓄積電圧Ｖ_Ｓ＝Ｖ_ＢＡＴに基準電圧Ｖ_ＲＥＦが重畳されることで、第２ノード２８２に重畳電圧Ｖ_Ｃ＝Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_ＲＥＦが形成される。そして、エネルギー貯蔵装置２６に、最終的なブースト電圧Ｖ_ＢＦ＝Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_ＲＥＦが形成される。

【0027】

最終的なブースト電圧Ｖ_ＢＦ＝Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_ＲＥＦがエネルギー貯蔵装置２６に形成されたあと、最終的なブースト電圧Ｖ_ＢＦ＝Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_ＲＥＦとバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴとの電圧差Ｖ_ｄ＝Ｖ_ＲＥＦが駆動スイッチ２７の閾値電圧Ｖ_ＴＨ（例えば、Ｖ_ＳＧ）よりも大きくなることで、駆動スイッチ２７がターンオン駆動される。その後、最終的なブースト電圧Ｖ_ＢＦ＝Ｖ_ＢＡＴ＋Ｖ_ＲＥＦが保護スイッチ１３のゲート駆動電圧となることで、駆動スイッチ２７により保護スイッチ１３がターンオン駆動される。

【0028】

よって、本発明の駆動回路２００は、ＰＷＭ信号２０１によりスイッチ２１，２２のターンオン又はターンオフを制御することで、第１キャパシタ２３の充電、又は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと第１キャパシタ２３の蓄積電圧Ｖ_Ｓとの重畳を実行する。そして、基準電圧Ｖ_ＲＥＦと第１キャパシタ２３の蓄積電圧Ｖ_Ｓを重畳した電圧Ｖ_ｃがバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴよりも大きくなったとき、エネルギー貯蔵装置２６においてバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴよりも高いブースト電圧Ｖ_Ｂが取得される。続いて、第１キャパシタ２３が更に充電されて、蓄積電圧Ｖ_Ｓがバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴと等しくなったとき、エネルギー貯蔵装置２６において、バッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴと基準電圧Ｖ_ＲＥＦを重畳した最終的なブースト電圧Ｖ_ＢＦが取得される。この最終的なブースト電圧Ｖ_ＢＦは、バッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴと保護スイッチ１３の閾値電圧Ｖ_ＴＨとの合計よりも高くなる。これにより、最終的なブースト電圧Ｖ_ＢＦが、ゲート駆動電圧となって保護スイッチ１３をターンオン駆動可能とする。

【0029】

このように実施することで、本発明における駆動回路２００の回路設計では、バッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴをベースに、保護スイッチ１３の閾値電圧Ｖ_ＴＨよりも高い基準電圧Ｖ_ＲＥＦを更に重畳することで、重畳により得られる最終的なブースト電圧Ｖ_ＢＦがバッテリ総電圧Ｖ_ＢＡＴと保護スイッチ１３の閾値電圧Ｖ_ＴＨとの合計よりも常に高くなるようにする。よって、バッテリモジュール１００が超高圧のバッテリモジュール１００であったとしても、本発明の駆動回路２００は、適時に超高圧のゲート駆動電圧を供給して保護スイッチ１３をターンオン駆動させられる。

【0030】

加えて、本発明の好ましい実施例において、第１キャパシタ２３及びエネルギー貯蔵装置２６には、大容量のキャパシタを蓄電素子として選択してもよく、反転スイッチ２１及び非反転スイッチ２２には、耐圧性の高いトランジスタをスイッチング素子として選択してもよい。これにより、本発明の駆動回路２００を高圧のバッテリモジュール１００における保護スイッチ１３の駆動に応用可能となる。

【0031】

以上の記載は本発明の一実施例にすぎず、本発明の実施範囲を限定するものではない。即ち、本発明の特許請求の範囲に記載する形状、構造、特徴及び精神に基づきなされる等価の変形及び改変は、いずれも本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0032】

１００ バッテリモジュール
１０１ 正の入力／出力
１０２ 負の入力／出力
１１ セル
１３ 保護スイッチ
２００ 駆動回路
２０１ ＰＷＭ信号
２１ 反転スイッチ
２１１ 第１スイッチ
２１２ 第２スイッチ
２１３ 第３スイッチ
２２ 非反転スイッチ
２３ 第１キャパシタ
２４ 第１ダイオード
２５ 第２ダイオード
２６ エネルギー貯蔵装置
２７ 駆動スイッチ
２８１ 第１ノード
２８２ 第２ノード
２８３ 第３ノード
２９ 電圧レギュレータ
Ｒ１ 第１抵抗
Ｒ２ 第２抵抗
Ｒ３ 第３抵抗
Ｒ４ 第４抵抗
Ｒ５ 第５抵抗
Ｒ６ 第６抵抗
Ｒ７ 第７抵抗
Ｒ８ 第８抵抗

【図1】

【図2】