CN115811104A - 单元平衡电路与装置、充放电控制电路与装置及电池装置 - Google Patents

Abstract

提供一种单元平衡电路与装置、充放电控制电路与装置及电池装置，降低了伴随单元平衡动作的能量损失。单元平衡电路是与二次电池并联连接、并对n个单元各个的电压进行调整的电路，所述二次电池包含从正极朝向负极将第一单元到第n单元依次串联连接的电池组，所述单元平衡电路包括：开关电路，能够分别将与n个单元各自连接的路径打开/关闭；以及作为单元放电电阻的耗尽型FET，经由开关电路而分别与第一单元到第n单元连接。当检测出为充电器不与外部端子连接的充电器非连接状态这一情况以及从二次电池向作为负载的设备放电这一情况的至少一种情况时，开关电路切换为将第一单元到第n单元各自不与耗尽型FET连接的单元平衡停止状态。

Description

单元平衡电路与装置、充放电控制电路与装置及电池装置

技术领域

本发明涉及一种单元平衡电路、单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置。

背景技术

存在将能够充放电的二次电池的电池单元多个串联连接而构成的电池组。作为二次电池的电池组在多次反复充放电的过程中，其各电池单元的电压会产生偏离。在电池组中，若各电池单元的电压大有不同，则在对电池组进行充电时电压高的电池单元会立即过充电而停止充电，在放电时电压低的电池单元会立即过放电而停止放电，充电及放电均有可能仅完成少许。因此，在电池组中，优选为将各电池单元的电压调整为大致均等。

因此，就将电池单元间的电压的偏离抑制在规定范围内的观点而言，存在以使电池组内的电池单元间的电压一致的方式进行动作(以下，设为“单元平衡动作”)的单元平衡技术(例如，参照日本专利特开2020-124094号公报)。

日本专利特开2020-124094号公报中所公开的单元平衡动作是从电压相对高的电池单元通过放电路径而使电流流动的动作。在所述单元平衡动作中，通过使电压相对高的电池单元放电，使电压与其他电压相对低的电池单元的电压一致。在日本专利特开2020-124094号公报中所公开的充放电控制电路中，进行单元平衡动作，直到最大电压的电池单元与最小电压的电池单元的电压差控制在规定范围内。

发明内容

[发明所要解决的问题]

然而，在进行所述单元平衡动作的现有的单元平衡装置中，在最大电压的电池单元与最小电压的电池单元的电压差未控制在规定范围内的情况下持续进行单元平衡动作，未考虑各个电池单元是否为过充电等电池的状态或充电器是否连接、是否进行从电池组向设备的放电。因此，现有的单元平衡装置无法进行和电池的状态或者与充电器或作为负载的设备的连接状况相应的单元平衡动作，就节能的观点而言，存在改善的余地。

另外，现有的单元平衡装置中，作为用于进行单元平衡动作的电路，具有对各电池单元的电压进行测定的电路、以及对所测定的电压进行比较的电路，电路数量相对增多。电路数量的增大导致要测试的电路数量的增大。如此，就节省资源或成本的观点而言，电路数量相对增多的现有的单元平衡装置留有改善的余地。

本发明是鉴于所述情况而完成，其目的在于提供一种降低了伴随单元平衡动作的能量损失的单元平衡电路、单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置。另外，本发明的另一目的在于提供一种能够通过比现有结构简单的结构以与现有精度为同等以上的精度进行单元平衡动作的单元平衡电路、单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置。

[解决问题的技术手段]

本发明的至少一个实施方式的单元平衡电路是与二次电池并联连接、并对第一单元到第n单元的n个单元的各个的电压进行调整的电路，所述二次电池包含将2以上的自然数n作为串联连接的个数、且从正极朝向负极将所述第一单元到第n单元依次串联连接的电池组，所述单元平衡电路的特征在于包括：开关电路，针对n个所述单元，分别在将自己的正极端子与自己的负极端子连接的路径内包含至少一个开关，并能够基于对所述至少一个开关供给的控制信号而分别将n个路径打开/关闭；以及单元放电电阻，经由所述开关电路而分别与所述第一单元到第n单元的n个单元连接，当检测出为对所述二次电池进行充电的充电器不与外部正极端子及外部负极端子连接的充电器非连接状态这一情况以及从所述二次电池向与所述外部正极端子及所述外部负极端子连接的作为负载的设备放电这一情况的至少一种情况时，所述开关电路切换为将所述第一单元到所述第n单元各自不与所述单元放电电阻连接的单元平衡停止状态。

本发明的至少一个实施方式的单元平衡电路是与二次电池并联连接、并对第一单元及第二单元各个的电压进行调整的电路，所述二次电池包含从正极朝向负极将所述第一单元及所述第二单元串联连接的电池组，所述单元平衡电路的特征在于包括：开关电路，针对所述第一单元及所述第二单元，分别在将自己的正极端子与自己的负极端子连接的路径内包含至少一个开关，并能够基于对所述至少一个开关供给的控制信号而分别将两个路径打开/关闭；以及单元放电电阻，经由所述开关电路而分别与所述第一单元及所述第二单元连接，对于所述第一单元及所述第二单元的电压，分别设定用于对过充电状态进行检测的过充电检测电压、以及用于解除所述过充电状态的过充电解除电压，所述过充电解除电压被设定为比对所述二次电池进行充电的充电器的输出电压即充电电压的1/2倍的电压低的电压，所述过充电检测电压被设定为比所述充电电压的1/2倍的电压高且比所述充电电压低的电压，所述充电器与外部正极端子及外部负极端子连接的充电器连接状态下的所述过充电状态的解除条件是，所述第一单元及所述第二单元中超过所述过充电检测电压的单元的电压下降到所述过充电解除电压以下。

另外，本发明的一实施方式的单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置包括所述单元平衡电路。

[发明的效果]

根据本发明的一实施方式，可降低伴随单元平衡动作的能量损失。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构例的概略图。

图2是表示第一实施方式的充放电控制电路的详细的结构例的概略图。

图3是表示第一实施方式的单元平衡电路的详细的结构例的概略图。

图4是表示本发明的第二实施方式的单元平衡电路、单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构例的概略图。

图5是表示第二实施方式的充放电控制电路的详细的结构例的概略图。

图6是表示第二实施方式的单元平衡电路及单元平衡装置的详细的结构例的概略图。

图7是表示本发明的第三实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构例的概略图。

图8是表示第三实施方式的充放电控制电路的详细的结构例的概略图。

图9是表示第三实施方式的单元平衡电路的详细的结构例的概略图。

图10是表示本发明的第四实施方式的单元平衡电路、单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构例的概略图。

图11是表示第四实施方式的充放电控制电路的详细的结构例的概略图。

图12是表示第四实施方式的单元平衡电路及单元平衡装置的详细的结构例的概略图。

图13是表示本发明的第三实施方式、第四实施方式的单元平衡电路的一变形例的结构例的概略图。

[符号的说明]

1、1A、61、61A：电池装置

2、2A：二次电池

2_1：第一单元

2_2：第二单元

2_n：第n单元

2a：(二次电池的)正极

2b：(二次电池的)负极

3：放电控制FET

4：充电控制FET

5：过电流检测用电阻

6：电阻

10、10A、50、50A：充放电控制电路

11、11A：电池电压检测电路

12：过电流检测及解除电路

13：控制电路(FET控制电路及单元平衡控制电路)

15、15A、15B：单元平衡电路

16、16A、16B：开关电路

16_1、16_2、16_3、16_4、...、16_(2n-2)、16_(2n-1)、16_2n：开关

17、17B、17_1、17_2：耗尽型FET(单元放电电阻)

20、20A、60、60A：充放电控制装置

30、30A、40、40A：半导体芯片

33：控制电路(FET控制电路)

34、34A：输出电路

41、41A：单元平衡装置

43、43A：控制电路(单元平衡控制电路)

131：FET控制电路

132：单元平衡控制电路

331：判定电路

C1、C2、…、Cn：电容器

CB_CTL：单元平衡控制信号端子

CO：充电控制信号输出端子

CTL：信号输入端子

DO：放电控制信号输出端子

P+：外部正极端子

P-：外部负极端子

R1、R2、…、Rn：电阻

VC1a、…、VC(n-1)a、VC1b、…、VC(n-1)b、VC1、…、VC(n-1)、VCa、VCb：单元连接端子

VDD、VDD2：正极电源端子

VINI：过电流检测端子

VM：外部负电压输入端子

VSS：负极电源端子

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的单元平衡电路、单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置进行说明。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构例的概略图。

电池装置1及充放电控制电路10分别是第一实施方式的电池装置及充放电控制电路的一实施例。电池装置1包括：包含所谓的多单元结构的电池组的二次电池2、外部正极端子P+及外部负极端子P-、放电控制场效晶体管(Field Effect Transistor，FET)3、充电控制FET 4、以及用于对二次电池2的充放电进行控制的充放电控制电路10。此外，就简化说明的观点而言，在以下的说明中，有时将外部正极端子P+及外部负极端子P-统称为“外部端子”。

充放电控制装置20是第一实施方式的充放电控制装置的一实施例。充放电控制装置20包括：外部正极端子P+及外部负极端子P-、放电控制FET 3、充电控制FET 4、以及充放电控制电路10。即，充放电控制装置20是从电池装置1省略二次电池2而得的装置。

二次电池2是包含将多个电池单元(以下，简单设为“单元”)串联连接而成的电池组的所谓的多单元电池。即，若将串联连接的单元的个数设为“n”，则n为2以上的自然数、即复数。二次电池2内的n个单元2_1、…、2_n从二次电池2的正极2a朝向二次电池2的负极2b，按所述顺序串联连接。

外部正极端子P+及外部负极端子P-例如是用于与充电器及负载等外部设备(省略图示)连接的端子。在电池装置1内，在将外部正极端子P+与外部负极端子P-连接的路径(以下，设为“外部端子间路径”)上，例如从外部正极端子P+侧依次连接有二次电池2、过电流检测用电阻5、放电控制FET 3及充电控制FET 4。

电池装置1及充放电控制装置20在外部负极端子P-侧、即低侧包括放电控制FET 3及充电控制FET 4。放电控制FET 3及充电控制FET 4均为N沟道金属氧化物半导体(N-channel metal oxide semiconductor，NMOS)晶体管，相互的漏极相连接。

放电控制FET 3包含：与放电控制信号输出端子DO连接的栅极、作为与充电控制FET 4的漏极连接的一端的漏极、以及作为与过电流检测用电阻5的一端连接的另一端的源极。

充电控制FET 4包含：与充电控制信号输出端子CO连接的栅极、作为与外部负极端子P-连接的一端的源极、以及作为与放电控制FET 3的漏极连接的另一端的漏极。

充放电控制电路10例如包括一个半导体芯片、即半导体集成电路。充放电控制电路10包括：正极电源端子VDD及正极电源端子VDD2、负极电源端子VSS、单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a及单元连接端子VC1b、…、单元连接端子VC(n-1)b、充电控制信号输出端子CO、放电控制信号输出端子DO、外部负电压输入端子VM以及过电流检测端子VINI。

正极电源端子VDD经由电阻R1而与正极2a连接，供给有来自二次电池2的正极2a的电压。正极电源端子VDD2与外部正极端子P+及正极2a连接，供给有来自二次电池2的正极2a的电压。负极电源端子VSS与负极2b连接，供给有来自负极2b的电压。

单元连接端子VC1a、单元连接端子VC1b经由电阻R2，与邻接的第一单元2_1及第二单元2_2的接点、即第一单元2_1的负极端子及第二单元2_2的正极端子连接。以下，与单元连接端子VC1a、单元连接端子VC1b同样地，单元连接端子VC2a、单元连接端子VC2b；…；单元连接端子VC(n-1)a、单元连接端子VC(n-1)b分别经由电阻R3、…、电阻Rn，与第二单元2_2的负极端子及第三单元2_3的正极端子、…、第n-1单元2_(n-1)的负极端子及第n单元2_n的正极端子连接。作为第一端子的单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a与作为第二端子的单元连接端子VC1b、…、单元连接端子VC(n-1)b构成单元连接端子对VC1a、VC1b；…；VC(n-1)a、VC(n-1)b。

此处，将电阻R1、…、电阻Rn的与第一单元2_1至第n单元2_n连接的端(图1中的左侧的端)称为第一端，将与正极电源端子VDD、单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a及负极电源端子VSS连接的端、即与第一端为相反方向的端称为第二端(图1中的右侧的端)。

在电阻R1的第二端与正极电源端子VDD的接点、和负极2b与负极电源端子VSS的接点之间，连接有用于抑制电压变动的电容器C1。以下，与电容器C1同样地，电容器C2、…、电容器Cn分别连接在电阻R2、…、电阻Rn的第二端与单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a的接点、和负极2b与负极电源端子VSS的接点之间。

充电控制信号输出端子CO是向充放电控制电路10的外部输出充电控制信号的端子，所述充电控制信号对在充放电控制电路10内生成的二次电池2的充电的停止及容许进行控制。充电控制信号输出端子CO与充电控制FET 4的栅极连接。

放电控制信号输出端子DO是向充放电控制电路10的外部输出放电控制信号的端子，所述放电控制信号对在充放电控制电路10内生成的二次电池2的放电的停止及容许进行控制。放电控制信号输出端子DO与放电控制FET 3的栅极连接。

外部负电压输入端子VM经由电阻6而与外部负极端子P-及充电控制FET 4的源极连接。

过电流检测端子VINI与过电流检测用电阻5的一端及放电控制FET 3的源极连接。

图2是表示作为第一实施方式的充放电控制电路的充放电控制电路10的更详细的结构例的概略图。

充放电控制电路10除了包括正极电源端子VDD及正极电源端子VDD2、负极电源端子VSS、单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a及单元连接端子VC1b、…、单元连接端子VC(n-1)b、充电控制信号输出端子CO、放电控制信号输出端子DO、外部负电压输入端子VM以及过电流检测端子VINI以外，还包括电池电压检测电路11、过电流检测及解除电路12、控制电路13、以及单元平衡电路15。

电池电压检测电路11是对二次电池2中包含的端子间的电压进行检测的电路。电池电压检测电路11具有：与正极电源端子VDD连接的端子、与负极电源端子VSS连接的端子、分别与单元连接端子VC1a、...、单元连接端子VC(n-1)a连接的端子、以及与控制电路13连接的端子。

过电流检测及解除电路12具有：过电流检测电路，用于对过电流状态进行检测；以及过电流解除电路，用于解除过电流状态并从过电流状态转移为通常状态。另外，过电流检测及解除电路12具有：与正极电源端子VDD连接的端子、与过电流检测端子VINI连接的端子、与外部负电压输入端子VM连接的端子、以及与控制电路13连接的端子。

控制电路13具有：与正极电源端子VDD连接的端子、与负极电源端子VSS连接的端子、与充电控制信号输出端子CO连接的端子、与放电控制信号输出端子DO连接的端子、与外部负电压输入端子VM连接的端子、与电池电压检测电路11连接的端子、与过电流检测及解除电路12连接的端子、以及与单元平衡电路15连接的端子。

另外，控制电路13具有：FET控制电路131，基于来自电池电压检测电路11的二次电池2的电压及各单元2_1、…、2_n的电压的检测信号，生成用于对二次电池2的充放电进行控制的控制信号，并供给到充电控制信号输出端子CO及放电控制信号输出端子DO；以及单元平衡控制电路132，基于来自电池电压检测电路11的二次电池2的电压及各单元2_1、…、2_n的电压的检测信号、所述负极电源端子的电压、以及外部负电压输入端子的电压，生成用于对第一单元2_1到第n单元2_n各个的电压进行调整的控制信号，并供给到单元平衡电路15。

单元平衡电路15是进行用于调整第一单元2_1到第n单元2_n各个的电压的单元平衡动作的电路。单元平衡电路15具有：与正极电源端子VDD2连接的端子、与负极电源端子VSS连接的端子、与控制电路13连接的端子、以及分别与单元连接端子VC1b、...、单元连接端子VC(n-1)b连接的端子。

图3是表示作为第一实施方式的单元平衡电路的单元平衡电路15的更详细的结构例的概略图。

单元平衡电路15包括开关电路16、以及作为单元放电电阻的耗尽型FET 17。

开关电路16设置在正极电源端子VDD2、负极电源端子VSS及单元连接端子VC1b、…、单元连接端子VC(n-1)b的各端子与耗尽型FET 17之间。

开关电路16在将单元2_1、…、单元2_n的自己的正极端子与自己的负极端子连接的n个路径内，分别具有至少一个即两个、即数量相对于二次电池2的单元数而成为两倍的2n个开关16_1、16_2、…、16_(2n-1)、16_2n。开关电路16构成为：通过具有开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n，能够打开/关闭将单元2_1、…、单元2_n的自己的正极端子与自己的负极端子连接的n个路径。

此处，在开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n中，将正极电源端子VDD2、负极电源端子VSS及单元连接端子VC1b、…、单元连接端子VC(n-1)b各端子、即单元2_1、…、单元2_n的正极端子所连接的端称为第一端。另外，将与耗尽型FET 17的漏极或源极连接的端称为第二端。

开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n分别包含第一端及第二端、以及控制端。各开关16_1、16_2、…、16_(2n-1)、16_2n被构成为：根据向控制端输入的控制信号，能够对第一端及第二端的短路(闭合状态)及开放(断开状态)进行切换。

开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n中，其中一半(n个)即开关16_1及开关16_2、…、开关16_(2n-2)的第二端与耗尽型FET 17的漏极连接。剩余的一半(n个)即开关16_3、…、开关16_(2n-1)及开关16_2n的第二端与耗尽型FET 17的源极连接。

此处，将第二端与作为单元放电电阻的且为一端(第一端)的耗尽型FET 17的漏极连接的开关16_1及开关16_2、…、开关16_(2n-2)的组称为第一开关组。另外，将第二端与作为单元放电电阻的且为另一端(第二端)的耗尽型FET 17的源极连接的开关16_3、…、开关16_(2n-1)及开关16_2n的组称为第二开关组。

形成第一开关组的n个开关16_1及开关16_2、…、16_(2n-2)是切换分别与第一单元2_1到第n单元2_n的正极端子连接及不连接的开关。形成第二开关组的n个开关16_3、…、16_(2n-1)及开关16_2n是切换分别与第一单元2_1到第n单元2_n的负极端子连接及不连接的开关。

作为单元放电电阻的耗尽型FET 17例如是N型的耗尽型MOSFET。耗尽型FET 17与栅极及源极相连接(短路)。

接下来，对如所述那样构成的单元平衡电路15、充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1的动作进行说明。

充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1与以前的充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置同样地，进行向通常状态、放电禁止状态、充电禁止状态及过电流检测状态的切换动作、即二次电池2的充放电控制动作。过电流检测状态包含：放电过电流检测状态，在二次电池2放电时检测出过电流；以及充电过电流检测状态，在二次电池2充电时检测出过电流。另外，充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1进行用于调整第一单元2_1到第n单元2_n的各个的电压的单元平衡动作。

另外，在充放电控制电路10中，相当于电源电压、即正极电源端子VDD2的电压Vdd与负极电源端子VSS的电压Vss的电压差的电压区域被分割为n+1个电压区域。此处，将n+1个电压区域从电压Vdd侧依次分别称为第一电压区域、第二电压区域、…、第n电压区域及第n+1电压区域。

进而，在充放电控制电路10(更详细而言，控制电路13)中，对于第一单元2_1到第n单元2_n的各个单元，设定开始过充电保护的动作的过充电检测电压及解除(停止)过充电保护的动作的过充电解除电压。另外，在充放电控制电路10(更详细而言，控制电路13)中，作为解除过充电保护的动作的条件，设定有二次电池2的电压成为过充电解除电压以下、以及开始从二次电池2向与外部端子间连接的负载放电的条件。

首先，对二次电池2的充放电控制动作进行说明。在充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1中，电池电压检测电路11对自己的端子间的电压进行检测，并向控制电路13供给表示检测出的电压的信号。

过电流检测及解除电路12基于从过电流检测端子VINI输入的电压，对有无过电流进行检测，并向控制电路13供给表示过电流检测状态或过电流解除状态的信号。过电流检测及解除电路12在检测出过电流，从自过电流非检测状态向过电流检测状态转移的时间点起经过规定时间的情况下，输出过电流检测信号。

另一方面，过电流检测及解除电路12在过电流检测状态下，基于从外部负电压输入端子VM输入的电压来输出解除过电流状态的信号。表示由电流检测及解除电路12判定的判定结果的信号被供给到控制电路13。

控制电路13基于电池电压检测电路11输出的信号、过电流检测及解除电路12判定的判定结果以及外部负电压输入端子VM的电压Vm的至少一个，生成对放电控制FET 3及充电控制FET 4的导通/关断进行控制的充放电控制信号，并向放电控制信号输出端子DO及充电控制信号输出端子CO供给所生成的充放电控制信号，由此对放电控制FET 3及充电控制FET4的导通/关断进行控制。由FET控制电路131进行充放电控制信号的生成。

接下来，对第一单元2_1到第n单元2_n的单元平衡动作进行说明。在控制电路13中，设定有单元平衡动作的动作开始条件及动作停止条件。在充放电控制电路10中，当满足动作开始条件时单元平衡动作开始，并且当满足动作停止条件时单元平衡动作停止。

关于单元平衡动作的动作开始条件，除了在外部正极端子P+及外部负极端子P-上连接充电器而开始二次电池2的充电，在第一单元2_1到第n单元2_n的某个单元中电压上升到过充电检测电压以上，处于禁止充电的过充电状态以外，还满足以下的条件：

(I)保持充电器与外部正极端子P+及外部负极端子P-连接的状态(以下，设为“充电器连接状态”)、或者

(II)成为将充电器从外部正极端子P+及外部负极端子P-取下而不与外部正极端子P+及外部负极端子P-连接的状态(以下，设为“充电器非连接状态”)，但开始从二次电池2向与外部正极端子P+及外部负极端子P-连接的负载放电。

关于是否处于过充电状态及是否满足条件(I)或条件(II)，控制电路13基于电池电压检测电路11检测出的电压、过电流检测及解除电路12判定的判定结果、负极电源端子VSS的电压Vss及外部负电压输入端子VM的电压Vm的至少一个来进行判定。

在充放电控制电路10中，若检测出过充电状态，则充电控制FET 4从导通变为关断，停止向二次电池2充电。进而，若满足条件(I)或条件(II)的单元平衡动作的动作开始条件，则容许向单元平衡动作状态转移。

即，充放电控制电路10在满足单元平衡动作的动作开始条件后，根据由电池电压检测电路11检测出的二次电池2的电压存在于第一电压区域到第n+1电压区域的哪个电压区域，在耗尽型FET 17与第一单元2_1到第n单元2_n中的任一个并联连接的单元平衡动作状态、和耗尽型FET 17与第一单元2_1到第n单元2_n均未连接的单元平衡停止状态之间转移。

此处，若将从正极2a朝向负极2b的第一单元2_1到第n单元2_n的顺序设为“k”，则k成为满足1≦k≦n的自然数、即n以下的自然数。使用所述k，对分割后的n+1个电压区域与单元平衡动作状态及单元平衡停止状态的关系进行更具体的说明。

在二次电池2的电压存在于第k电压区域的情况下，成为耗尽型FET 17与第k个第k单元2_k并联连接的状态(以下，设为“第k单元放电状态”)。即，单元平衡动作状态包含从第一单元放电状态到第n单元放电状态的n个单元放电状态。另外，在二次电池2的电压存在于第n+1电压区域的情况下，成为单元平衡停止状态。

通过单元平衡控制电路132进行使单元平衡动作状态与单元平衡停止状态转移的控制信号、即用于调整第一单元2_1到第n单元2_n的各个的电压的控制信号的生成。

在满足单元平衡动作的动作开始条件之后，第k单元2_k的电压超过过充电解除电压的情况下，单元平衡控制电路132生成用于使充放电控制电路10形成第k单元放电状态的控制信号，并向开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n的各控制端供给。

通过对接收了用于使充放电控制电路10形成第k单元放电状态的控制信号的开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n进行打开/关闭(开放或短路)控制，对开关电路16内的路径进行切换控制，从而耗尽型FET 17与第k单元2_k并联地连接。当耗尽型FET17与第k单元2_k并联地连接时，单元平衡电流流动以降低第k单元2_k的电压。

在第k单元放电状态下，2n个开关16_1、16_2、…、16_(2n-1)、16_2n中将第k单元2_k与耗尽型FET 17并联连接的两个开关被闭合，另一方面，剩余的2n-2个被断开。通过此种开关16_1～开关16_2n的打开/关闭控制，将第一单元2_1到第n单元2_n的任一个与耗尽型FET 17并联连接。

例如，在使充放电控制电路10转移为第一单元放电状态的情况下(k＝1的情况下)，开关16_1、开关16_3被闭合，另一方面，剩余的开关16_2、开关16_4、…、开关16_2n被断开。通过所述开关16_1、…、开关16_2n的打开/关闭控制，单元平衡电路15经由正极电源端子VDD2与单元连接端子VC1b而与第一单元2_1连接。即，耗尽型FET 17与第一单元2_1并联地连接。

在使充放电控制电路10转移为第n单元放电状态的情况下(k＝n的情况下)，作为开关16_1～开关16_2n中的两个开关16_(2n-2)、16_2n被闭合，另一方面，剩余的n-2个开关16_1、…、16_(2n-3)、16_(2n-1)被断开。通过此种开关16_1～开关16_2n的打开/关闭控制，耗尽型FET 17与第n单元2_n并联地连接。

在二次电池2的电压存在于第n+1电压区域的情况下，充放电控制电路10成为单元平衡停止状态，在满足以下的单元平衡动作的动作停止条件

(i)上升到过充电检测电压以上的电压下降到过充电解除电压以下、或

(ii)(a)开始从二次电池2向作为负载的设备放电及(b)为充电器非连接状态中的至少一种

的情况下，无论二次电池2的电压如何，充放电控制电路10均成为单元平衡停止状态。

条件(i)及条件(ii)是优选为抑制单元2_1～单元2_n的放电的时机的一例。充放电控制电路10构成为，在优选为抑制此种单元2_1～单元2_n的放电的时机下，成为单元平衡停止状态。关于是否满足条件(i)或条件(ii)，控制电路13基于电池电压检测电路11检测出的电压、负极电源端子VSS的电压Vss及外部负电压输入端子VM的电压Vm的至少一个来进行判定。

在充放电控制电路10成为单元平衡停止状态的情况下，对开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n的打开/关闭进行控制，以使得单元平衡电流不从第一单元2_1到第n单元2_n中的任一个中流动。例如，开关16_2n被闭合，另一方面剩余的开关16_1、…、开关16_(2n-1)被断开，使得对于第一单元2_1到第n单元2_n的任一个而言均开放，且将单元平衡电路15与负极电源端子VSS连接。

另外，在条件(i)及条件(ii)中，条件(i)与条件(ii)(a)也是解除过充电保护的动作的条件。在满足条件(i)及条件(ii)(a)的情况下，充电控制FET 4从关断转移为导通，并且充放电控制电路10成为单元平衡动作停止状态。另外，在满足条件(ii)(b)的情况下，在未解除过充电保护的动作的状态下，充放电控制电路10成为单元平衡动作停止状态。

如所述那样，在充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1中，通过对开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n进行打开/关闭控制，可切换为单元平衡动作状态(第一单元放电状态到第n单元放电状态)及单元平衡停止状态中的任一状态。

另外，在向单元平衡停止状态进行切换时，例如在判定为从二次电池2向作为负载的设备放电的状态或充电器非连接状态的情况等的优选为抑制单元2_1～单元2_n的放电的时机下，即便最大电压的单元与最小电压的单元的电压差未控制在所述规定范围内，也中断单元平衡动作而使单元平衡动作停止。

根据本实施方式，单元平衡电路15可根据二次电池2(第一单元2_1到第n单元2_n)的状态或与充电器的连接状况，切换单元平衡动作状态与单元平衡停止状态。所述情况与以前的单元平衡装置大不相同的方面在于：在最大电压的单元与最小电压的单元的电压差未控制在规定范围内的情况下，在最大电压的单元与最小电压的单元的电压差控制在所述规定范围内之前无法切换为单元平衡停止状态。

如所述那样，单元平衡电路15及包括单元平衡电路15的充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1包括开关电路16，所述开关电路16可在欲抑制单元2_1～单元2_n的放电的时机下使单元平衡动作停止。因此，根据本实施方式，即便在最大电压的单元与最小电压的单元的电压差未控制在规定范围内的情况下，也可在优选为抑制单元2_1～2_n的放电的时机下使单元平衡动作停止，从而可降低伴随单元平衡动作的能量损失。

另一方面，单元平衡电路15及包括单元平衡电路15的充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1在如充电器连接状态或二次电池2的放电未开始的状态等那样不需要抑制单元2_1～单元2_n的放电的时机下，允许单元平衡动作、即不使单元平衡动作停止地执行。例如，通过在连接充电器的状态下长时间放置、或者在充电后不在外部端子上连接设备而仅放置二次电池2，来执行单元平衡动作，因此可在抑制过量的能量损失的同时，减小最大电压的单元与最小电压的单元的电压差。

如所述那样，单元平衡电路15及包括单元平衡电路15的充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1包括耗尽型FET 17，所述耗尽型FET 17包含：第一端，经由开关电路16而与第一单元2_1到第n单元2_n的n个正极端子连接；以及第二端，经由开关电路16而与第一单元2_1到第n单元2_n的n个负极端子连接。在单元平衡电路15及包括单元平衡电路15的充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1中，若存在一个耗尽型FET 17，则能够通过切换开关16_1～开关16_2n的打开/关闭(开放或短路)，对第一单元2_1到第n单元2_n的各个单元选取一个进行放电。

因此，在单元平衡电路15及包括单元平衡电路15的充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1中，可简化单元放电电阻的结构，并且可将发热部位限定在一个部位。

[第二实施方式]

图4是表示第二实施方式的单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构例的概略图。

电池装置61、充放电控制装置60及充放电控制电路50分别是第二实施方式的电池装置、充放电控制装置及充放电控制电路的一实施例。电池装置61及充放电控制装置60分别相对于电池装置1及充放电控制装置20而言，在包括充放电控制电路50来代替充放电控制电路10的方面不同，但其他方面相同。

另外，充放电控制电路50相对于充放电控制电路10而言，在以下方面不同：在相互不同的两个半导体芯片30及半导体芯片40上形成有FET控制电路131与单元平衡电路15的方面、包括具有FET控制电路131的控制电路33及相当于单元平衡控制电路132的控制电路43来代替具有FET控制电路131及单元平衡控制电路132的控制电路13的方面、构成为控制电路43及单元平衡电路15独立的单元平衡装置41的方面、在半导体芯片30内还包括将控制电路33与控制电路43连接的输出电路34的方面，但是除了所述不同点以外与充放电控制电路10同样地构成。

因此，在本实施方式中，以充放电控制电路50相对于充放电控制电路10的不同点为中心进行说明，省略与单元平衡电路15、充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1重复的说明。

充放电控制电路50例如分散形成在两个等多个半导体芯片30、40上。即，充放电控制电路50包括形成在半导体芯片30上的电路(参照图5)、以及形成在半导体芯片40上的电路(参照图6)。

在作为第一半导体芯片的半导体芯片30中，除了设置有充放电控制电路10所包括的正极电源端子VDD、负极电源端子VSS、单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a、充电控制信号输出端子CO、放电控制信号输出端子DO、外部负电压输入端子VM及过电流检测端子VINI以外，还设置有单元平衡控制信号端子CB_CTL。

在作为第二半导体芯片的半导体芯片40中，设置有相当于充放电控制电路10中的正极电源端子VDD2的正极电源端子VDD、相当于充放电控制电路10中的单元连接端子VC1b、…、单元连接端子VC(n-1)b的单元连接端子VC1、…、单元连接端子VC(n-1)、负极电源端子VSS及信号输入端子CTL。

在半导体芯片30中，正极电源端子VDD、负极电源端子VSS、单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a、充电控制信号输出端子CO、放电控制信号输出端子DO、外部负电压输入端子VM及过电流检测端子VINI的各端子的连接对象与充放电控制电路10相同。单元平衡控制信号端子CB_CTL与信号输入端子CTL连接。

在半导体芯片40中，正极电源端子VDD与正极2a及外部正极端子P+连接。单元连接端子VC1、…、单元连接端子VC(n-1)分别与单元2_1的负极端子及单元2_2的正极端子、…、单元2_(n-1)的负极端子及单元2_n的正极端子连接。负极电源端子VSS与负极2b连接。

图5是表示作为第二实施方式的充放电控制电路的充放电控制电路50中的、形成在半导体芯片30内的电路的更详细的结构例的概略图。

图6是表示作为第二实施方式的充放电控制电路的充放电控制电路50中的、形成在半导体芯片40内的电路、即第二实施方式的单元平衡电路及单元平衡装置的详细的结构例的概略图。

充放电控制电路50包括：正极电源端子VDD、负极电源端子VSS、单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a、充电控制信号输出端子CO、放电控制信号输出端子DO、外部负电压输入端子VM、过电流检测端子VINI及单元平衡控制信号端子CB_CTL、电池电压检测电路11、过电流检测及解除电路12、控制电路33、输出电路34、信号输入端子CTL、控制电路43、单元平衡电路15、以及单元连接端子VC1、…、单元连接端子VC(n-1)。

在半导体芯片30中，形成有充放电控制电路50中的正极电源端子VDD、负极电源端子VSS、单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a、充电控制信号输出端子CO、放电控制信号输出端子DO、外部负电压输入端子VM、过电流检测端子VINI及单元平衡控制信号端子CB_CTL、电池电压检测电路11、过电流检测及解除电路12、控制电路33、以及输出电路34。

控制电路33具有：与正极电源端子VDD连接的端子、与负极电源端子VSS连接的端子、与充电控制信号输出端子CO连接的端子、与放电控制信号输出端子DO连接的端子、与外部负电压输入端子VM连接的端子、与电池电压检测电路11连接的端子、与过电流检测及解除电路12连接的端子、以及与输出电路34连接的端子。

另外，控制电路33具有：FET控制电路131，生成用于对二次电池2的充放电进行控制的控制信号，并向充电控制信号输出端子CO及放电控制信号输出端子DO供给；以及判定电路331，对在单元平衡电路15中连接的端子间的路径、即开关电路16内的路径进行判定。

输出电路34是用于从半导体芯片30向半导体芯片40输出表示在单元平衡电路15中连接的端子间的路径的信号的电路。输出电路34具有：与正极电源端子VDD连接的端子、与负极电源端子VSS连接的端子、分别与单元连接端子VC1a、…、单元连接端子VC(n-1)a连接的端子、与控制电路33连接的端子、以及与单元平衡控制信号端子CB_CTL连接的端子。

另一方面，在半导体芯片40中形成有单元平衡装置41。单元平衡装置41是第二实施方式的单元平衡装置的一实施例。单元平衡装置41包括：充放电控制电路50中的正极电源端子VDD、负极电源端子VSS、单元平衡电路15、单元连接端子VC1、…、单元连接端子VC(n-1)、信号输入端子CTL、以及控制电路43。

在单元平衡装置41中，正极电源端子VDD经由开关16_1而与耗尽型FET 17的漏极连接。若以开关16_1为中心进行说明，则开关16_1包含：第一端，与正极电源端子VDD连接；第二端，与耗尽型FET 17的漏极连接；以及控制端，与控制电路43连接。

负极电源端子VSS经由开关16_2n而与耗尽型FET 17的源极连接。若以开关16_2n为中心进行说明，则开关16_2n包含：第一端，与负极电源端子VSS连接；第二端，与耗尽型FET17的源极连接；以及控制端，与控制电路43连接。

单元连接端子VC1到单元连接端子VC(n-1)分别经由形成第一开关组的开关而与耗尽型FET 17的漏极连接，并经由形成第二开关组的开关而与耗尽型FET 17的源极连接。

例如，单元连接端子VC1经由开关16_2而与耗尽型FET 17的漏极连接，经由开关16_3而与耗尽型FET 17的源极连接。以下，与单元连接端子VC1同样地，到单元连接端子VC(n-1)为止经由开关而与耗尽型FET 17的漏极及源极连接。单元连接端子VC(n-1)经由开关16_(2n-1)而与耗尽型FET 17的源极连接。

作为单元平衡控制电路的控制电路43与信号输入端子CTL连接。另外，控制电路43与开关16_1、开关16_2、…、开关16_(2n-1)、开关16_2n的各控制端连接。

单元平衡电路15是第二实施方式的单元平衡电路的一实施例。充放电控制电路50中的单元平衡电路15相对于充放电控制电路10中的单元平衡电路15而言，在形成于与形成有FET控制电路131的半导体芯片30不同的半导体芯片40上的方面不同，但其他方面相同，因此在本实施方式中标注相同的符号而省略说明。

接下来，对如所述那样构成的单元平衡装置41、充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61的动作进行说明。

充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61相对于充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1而言，分别在单元平衡装置41中进行单元平衡动作的方面不同，但在进行所述二次电池2的充放电控制动作及单元平衡动作的方面并无实质性的不同。因此，在本实施方式中，以充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61中的单元平衡动作为中心进行说明，使用充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1中的二次电池2的充放电控制动作的说明而省略二次电池2的充放电控制动作。

关于充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61中的单元平衡动作，首先，控制电路33基于电池电压检测电路11检测出的电压、负极电源端子VSS的电压Vss及外部负电压输入端子VM的电压Vm，判定形成第一单元放电状态到第n单元放电状态及单元平衡停止状态的哪一状态，并向输出电路34供给表示判定结果的信号。

表示判定结果的信号是表示在单元平衡电路15中连接的端子间的路径的信号，例如，可应用针对每个开关16_1、16_2、…、16_(2n-1)、16_2n表示进行转移的打开/关闭状态的信号、或表示为了形成转移的打开/关闭状态而是否需要打开/关闭状态的转移的信号。

输出电路34将表示判定结果的信号、即表示在单元平衡电路15中连接的端子间的路径的信号，转换为能够从单元平衡控制信号端子CB_CTL向半导体芯片40的信号输入端子CTL传输的形式，并供给到单元平衡控制信号端子CB_CTL。

将供给到半导体芯片30的单元平衡控制信号端子CB_CTL的信号传输到半导体芯片40的信号输入端子CTL，并从信号输入端子CTL供给到控制电路43。控制电路43基于所供给的信号，生成用于对开关16_1、开关16_2、...、开关16_(2n-1)、开关16_2n的打开/关闭进行控制的控制信号。控制电路43将所生成的控制信号供给到开关16_1、开关16_2、...、开关16_(2n-1)、开关16_2n的各控制端。开关电路16接收来自控制电路43的控制信号，执行或停止单元平衡动作。

如此，根据单元平衡电路15以及包括单元平衡电路15的单元平衡装置41、充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61，虽然存在将充放电控制电路10中的控制电路13分为控制电路33及控制电路43、与将控制电路33及控制电路43关联的输出电路34来构成的不同点，但其动作实质上相同。因此，根据单元平衡电路15、单元平衡装置41、充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61，可获得与充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1相同的效果。

另外，在充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61中，进行单元平衡动作的单元平衡装置41形成在与负责二次电池2的充放电控制动作的半导体芯片30不同的半导体芯片40上。由于将伴随单元平衡动作而发热的耗尽型FET 17配设在半导体芯片30的外部，因此可提供不易受到由单元平衡动作产生的热的影响的充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61。

[第三实施方式]

第三实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置从结构方面而言，与二次电池2的单元的个数为n(n≧2)个的情况下的第一实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置中二次电池2A的单元的个数为两个的情况、即n＝2的情况相对应。因此，若对于第一实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的说明而言设为n＝2进行替换，则成为第三实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构的说明。

因此，在本实施方式中，省略或简化与第一实施方式重复的说明，并以与第一实施方式不同的方面为中心进行说明。此外，在第三实施方式及第四实施方式的说明中，不将n＝2的情况下的单元连接端子VC(n-1)a及单元连接端子VC(n-1)b称为单元连接端子VC1a及单元连接端子VC1b，而称为单元连接端子VCa及单元连接端子VCb。

单元平衡电路15A、充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A(参照图7至图9)分别是第三实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的一实施例，是单元平衡电路15、充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1(参照图1至图3)的二次电池2为包含所谓的二单元结构的电池组的二次电池2A的情况。此处，电池电压检测电路11A、单元平衡电路15A及开关电路16A分别是与二次电池2A相对应的电池电压检测电路11、单元平衡电路15及开关电路16。

开关电路16A具有数量相对于二次电池2A的单元数即两个而成为两倍的四个开关16_1、16_2、16_3、16_4(参照图9)。开关电路16构成为：通过具有开关16_1～开关16_4，能够打开/关闭将第一单元2_1的正极端子与负极端子连接的第一路径、及将第二单元2_2的正极端子与负极端子连接的第二路径。此处，在开关16_1、开关16_2、开关16_3、开关16_4中，将第一单元2_1及第二单元2_2的与正极端子或负极端子连接的端称为第一端，将与耗尽型FET 17的漏极或源极连接的端称为第二端。

接下来，对单元平衡电路15A、充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A的动作进行说明。

充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A中的二次电池2A的充放电控制动作与所述充放电控制电路10、充放电控制装置20及电池装置1中的二次电池2的充放电控制动作相同。另外，充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A进行用于调整第一单元2_1及第二单元2_2的各个的电压的单元平衡动作。

在充放电控制电路10A(更详细而言，控制电路13)中，对于第一单元2_1及第二单元2_2各个单元，设定开始过充电保护的动作的过充电检测电压VCU(＞0)及解除(停止)过充电保护的动作的过充电解除电压VCL(＞0)。另外，在充放电控制电路10A(更详细而言，控制电路13)中，作为解除过充电保护的动作的条件，设定有二次电池2A的电压低于过充电解除电压VCL、以及开始从二次电池2A向与外部端子间连接的负载放电的条件。

在一般的充放电控制电路中，过充电解除电压VCL被设定为过充电检测电压VCU以下。另一方面，在充放电控制电路10A中，过充电检测电压VCU被设定为比与外部端子间连接的充电器的输出电压即充电电压VCH(＞0)的1/2倍的电压(以下，简单设为“基准电压”)高且比充电电压VCH低的电压。另外，过充电解除电压VCL被设定为比基准电压低的电压。即，过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU被设定为在未满充电电压VCH的范围内，夹着基准电压。

所述的设定范围是用于使第一单元2_1及第二单元2_2的电压在无过充电的情况下平衡的设定。可在满足所述设定条件的同时，设定更优选的过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU的设定条件。关于更优选的过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU的设定条件，在后述的第一单元2_1及第二单元2_2的单元平衡动作的说明内进行说明。

接下来，对第一单元2_1及第二单元2_2的单元平衡动作进行说明。在充放电控制电路10A中，与所述充放电控制电路10同样地，当满足动作开始条件时开始单元平衡动作，并且当满足动作停止条件时停止单元平衡动作。即，充放电控制电路10A在满足单元平衡动作的动作开始条件之后，根据由电池电压检测电路11A检测出的第一单元2_1及第二单元2_2的各电压，在单元平衡动作状态与单元平衡停止状态之间转移。

接下来，对第一单元2_1的电压及第二单元2_2的电压与单元平衡动作状态及单元平衡停止状态的关系进行更具体的说明。

在第一单元2_1的电压为过充电检测电压VCU以上且检测出第一单元2_1的过充电状态的情况下，成为耗尽型FET 17与第一单元2_1并联连接的状态(以下，设为“第一单元放电状态”)。在第二单元2_2的电压为过充电检测电压VCU以上且检测出第二单元2_2的过充电状态的情况下，成为耗尽型FET 17与第二单元2_2并联连接的状态(以下，设为“第二单元放电状态”)。另外，在均未检测出第一单元2_1的电压及第二单元2_2的电压的过充电状态的情况下，成为与第一单元2_1及第二单元2_2均未连接的单元平衡停止状态。

通过单元平衡控制电路132进行使单元平衡动作状态与单元平衡停止状态转移的控制信号、即用于调整第一单元2_1及第二单元2_2的各个的电压的控制信号的生成。例如，在满足单元平衡动作的动作开始条件之后，检测出第一单元2_1的过充电状态的情况下，充放电控制电路10A转移为第一单元放电状态，之后转移为单元平衡停止状态。当第一单元2_1的放电停止时，第一单元2_1的电压成为过充电解除电压VCL，另一方面，由于二次电池2的结构及充电电压VCH的关系，第二单元2_2的电压成为满足过充电解除电压VCL以上且未满基准电压(＝VCH/2)的规定电压。所述规定电压是由过充电检测电压VCU与基准电压的差分决定的电压。

此外，在满足单元平衡动作的动作开始条件之后，检测出第二单元2_2的过充电状态的情况下，在针对第一单元2_1的说明中，内容是分别将第一单元2_1及第一单元放电状态置换为第二单元2_2及第二单元放电状态。即，在第二单元2_2的放电停止之后，第二单元2_2的电压成为过充电解除电压VCL，第一单元2_1的电压成为满足过充电解除电压VCL以上且未满基准电压的规定电压。

接下来，对更优选的过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU的设定条件进行说明。在单元平衡动作中，若通过放电而下降的电压大，则与通过放电而下降的电压小的情况相比，到单元平衡动作完成为止的时间变长。就缩短单元平衡动作的时间的观点而言，优选为过充电检测电压VCU及过充电解除电压VCL差小。其中，过充电检测电压VCU及过充电解除电压VCL差根据考虑了过充电检测与过充电解除的动作稳定性的设计事项决定，因此也有可能难以采用得过小。

另一方面，过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU优选为基准电压与过充电解除电压VCL的差(VCH/2-VCL)、和过充电检测电压VCU与基准电压的差(VCU-VCH/2)的偏移小。即，两者的差的绝对值|VCU+VCL-VCH|越接近0越优选，更优选为0(零)。这是因为，两者的差的绝对值|VCU+VCL-VCH|越接近0，越可减小单元平衡动作完成时的第一单元2_1的电压与第二单元2_2的电压的差。

此外，根据所述的过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU各自可采用的范围，两者的差的绝对值|VCU+VCL-VCH|采用比基准电压(＝VCH/2)小的值。即，满足下述式(1)。

0≦|VCU+VCL-VCH|＜VCH/2---(1)

当展开所述式(1)的绝对值来整理式时，可引导出下述式(2)。

VCH/2＜VCU+VCL＜3VCH/2---(2)

式(2)表示能够在包括充电电压VCH的范围内设定过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU的和。当减小两者的差的绝对值|VCU+VCL-VCH|时，式(2)的上限及下限成为朝向充电电压VCH而缩小范围的形式。

更优选的两者的差的绝对值|VCU+VCL-VCH|成为0的情况是过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU的和变得与充电电压VCH相等的情况。即，是满足下述式(3)的情况。

VCU+VCL＝VCH---(3)

根据本实施方式，作为用于进行单元平衡动作的电路，只要包括以下电路即可，即，单元平衡控制电路132，生成用于对第一单元2_1及第二单元2_2的各个的电压进行调整的控制信号；以及单元平衡电路15A，单元平衡电流可从作为切换对象的第一单元2_1或第二单元2_2经由单元放电电阻而流动。即，相对于具有对各电池单元的电压进行测定的电路与对所测定的电压进行比较的电路的以前的用于进行单元平衡动作的电路而言，用于进行本实施方式的单元平衡动作的电路中电路数少且可简化结构。另一方面，可使第一单元2_1及第二单元2_2中的检测出过充电检测电压VCU的单元的单元平衡动作后的电压下降到作为目标电压的过充电解除电压VCL。

另外，在包括单元平衡电路15A的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A中，例如通过在连接充电器的状态下长时间放置、或者在充电后不将设备与外部端子连接而仅放置二次电池2A，来执行单元平衡动作。如此，可使包括单元平衡电路15A的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A容易地执行单元平衡动作，可将第一单元2_1的电压及第二单元2_2的电压的偏差抑制得小。

进而，在包括单元平衡电路15A的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A中，通过将过充电检测电压VCU及过充电解除电压VCL的设定值设定为优选的范围内，可将单元平衡动作完成时的第一单元2_1的电压及第二单元2_2的电压的偏差抑制得更小。即，可使单元平衡动作完成时的第一单元2_1的电压及第二单元2_2的电压一致而为更接近的电压。

更优选为只要设定过充电检测电压VCU及过充电解除电压VCL以满足所述式(3)即可。通过设定满足所述式(3)的过充电检测电压VCU及过充电解除电压VCL，可使单元平衡动作完成时的第一单元2_1的电压及第二单元2_2的电压一致而为相同的电压。

另外，在包括单元平衡电路15A的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A中，可根据二次电池2A(第一单元2_1及第二单元2_2)的状态或与充电器的连接状况，切换单元平衡动作状态与单元平衡停止状态。另外，在向单元平衡动作状态转移时，在确认到满足所述单元平衡动作的动作开始条件即条件(I)或条件(II)后进行转移，因此可抑制伴随无用的单元平衡动作的二次电池2A的放电。

单元平衡电路15A及包括单元平衡电路15A的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A包括耗尽型FET 17，所述耗尽型FET 17包含：第一端，经由开关电路16A而与第一单元2_1及第二单元2_2的正极端子连接；以及第二端，经由开关电路16A而与第一单元2_1及第二单元2_2的负极端子连接。在单元平衡电路15A及包括单元平衡电路15A的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A中，若存在一个耗尽型FET 17，则能够通过切换开关16_1～开关16_4的打开/关闭(开放或短路)，对第一单元2_1及第二单元2_2选取一个进行放电。

因此，在单元平衡电路15A及包括单元平衡电路15A的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A中，可简化单元放电电阻的结构，并且能够进行与现有精度同等或现有精度以上的精度的单元平衡动作。

此外，所述的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A即便在第一单元2_1及第二单元2_2中检测出过充电检测电压VCU的单元下降到过充电解除电压VCL之前，在满足特定的条件的情况下，也可设定单元平衡动作的动作停止条件。在单元平衡动作的动作停止条件中，例如设定有优选为抑制第一单元2_1及第二单元2_2的放电的时机。

作为优选为抑制第一单元2_1及第二单元2_2的放电的时机的一例，是如下情况，即满足

(i)开始从二次电池2A向作为负载的设备放电、以及

(ii)处于充电器未连接状态

的至少一种。关于是否满足条件(i)或条件(ii)，控制电路13或控制电路33基于电池电压检测电路11检测出的电压、负极电源端子VSS的电压Vss及外部负电压输入端子VM的电压Vm的至少一个来进行判定。

根据此种即便在检测出过充电检测电压VCU的单元下降到过充电解除电压VCL之前也设定有单元平衡动作的动作停止条件的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A，由于在欲抑制第一单元2_1及第二单元2_2的放电的时机下停止单元平衡动作因此可降低伴随单元平衡动作的能量损失。

[第四实施方式]

图10是表示第四实施方式的单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构例的概略图，图11是表示作为第四实施方式的充放电控制电路的充放电控制电路50A的更详细的结构例的概略图，图12是作为第四实施方式的单元平衡电路的单元平衡电路15A的更详细的结构例的概略图。

第四实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置从结构方面而言，与二次电池2的单元的个数为n(n≧2)个的情况下的第二实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置中二次电池2A的单元的个数为两个的情况、即n＝2的情况相对应。因此，若对于第二实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的说明而言设为n＝2进行替换，则成为第四实施方式的单元平衡电路、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置的结构的说明。

另外，第四实施方式与第三实施方式的关系和第二实施方式与第一实施方式的关系相同。即，电池装置61A及充放电控制装置60A分别相对于电池装置1A及充放电控制装置20A而言，在包括充放电控制电路50A来代替充放电控制电路10A的方面不同，其他方面相同。

进而，充放电控制电路50A相对于充放电控制电路10A而言，在以下方面不同，即在相互不同的两个半导体芯片30A及半导体芯片40A上形成有FET控制电路131与单元平衡电路15A的方面、包括具有FET控制电路131的控制电路33及相当于单元平衡控制电路132的控制电路43A来代替具有FET控制电路131及单元平衡控制电路132的控制电路13的方面、构成为控制电路43A及单元平衡电路15A独立的单元平衡装置41A的方面、在半导体芯片30A内还包括将控制电路33与控制电路43A连接的输出电路34A的方面，但是除了所述不同点以外与充放电控制电路10A同样地构成。因此，在本实施方式中，省略或简化与第一实施方式、第二实施方式、及第三实施方式重复的说明，以与第一实施方式、第二实施方式、及第三实施方式不同的方面为中心进行说明。

单元平衡电路15A、充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A是单元平衡电路15、充放电控制电路50、充放电控制装置60及电池装置61(参照图4至图6)的二次电池2为二次电池2A的情况。此处，半导体芯片30A、半导体芯片40A、输出电路34A、单元平衡装置41A及控制电路43A分别是与二次电池2A相对应的半导体芯片30、半导体芯片40、输出电路34、单元平衡装置41及控制电路43。

以所述方式构成的单元平衡装置41A、充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A相对于充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A而言，分别在单元平衡装置41A中进行单元平衡动作的方面不同，但在进行所述二次电池2A的充放电控制动作及单元平衡动作的方面并无实质性的不同。另外，单元平衡装置41A的动作相对于单元平衡装置41的动作而言，在设定有单元平衡动作的更优选的过充电解除电压VCL及过充电检测电压VCU的设定条件的方面不同，但在其他方面并无实质性的不同。

若进行具体说明，则关于充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A中的单元平衡动作，首先，控制电路33基于电池电压检测电路11A检测出的电压、负极电源端子VSS的电压Vss及外部负电压输入端子VM的电压Vm，判定形成第一单元放电状态、第二单元放电状态及单元平衡停止状态的哪一状态，并向输出电路34A供给表示判定结果的信号。表示判定结果的信号是表示在单元平衡电路15A中连接的端子间的路径的信号，例如，可应用针对每个开关16_1～16_4表示进行转移的打开/关闭状态的信号、或表示为了形成转移的打开/关闭状态而是否需要打开/关闭状态的转移的信号。

输出电路34A将表示判定结果的信号、即表示在单元平衡电路15A中连接的端子间的路径的信号，转换为能够从单元平衡控制信号端子CB_CTL向半导体芯片40A的信号输入端子CTL传输的形式，并向单元平衡控制信号端子CB_CTL供给。

将供给到半导体芯片30A的单元平衡控制信号端子CB_CTL的信号传输到半导体芯片40A的信号输入端子CTL，并从信号输入端子CTL供给到控制电路43A。控制电路43A基于所供给的信号，生成用于分别对开关16_1～开关16_4的打开/关闭进行控制的控制信号。控制电路43A将所生成的控制信号供给到开关16_1～开关16_4的各控制端。开关电路16A接收来自控制电路43A的控制信号，执行或停止单元平衡动作。

根据本实施方式，在单元平衡电路15A及包括单元平衡电路15A的单元平衡装置41A、充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A中，控制电路13被分为控制电路33及控制电路43A、与将控制电路33及控制电路43A关联的输出电路34A来构成。另一方面，单元平衡电路15A、单元平衡装置41A、充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A的动作与单元平衡电路15A以及包括单元平衡电路15A的充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A的动作实质上相同。因此，根据单元平衡电路15A、单元平衡装置41A、充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A，可获得与充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A相同的效果。

另外，在充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A中，进行单元平衡动作的单元平衡装置41A形成在与负责二次电池2A的充放电控制动作的半导体芯片30A不同的半导体芯片40A上。由于将伴随单元平衡动作而发热的耗尽型FET 17配设在半导体芯片30A的外部，因此可提供不易受到由单元平衡动作产生的热的影响的充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A。

此外，本发明并不限定于所述实施方式本身，在实施阶段，能够除所述例子以外以各种方式来实施，并可在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。

所述的充放电控制装置20、充放电控制装置60、充放电控制装置20A、充放电控制装置60A以及电池装置1、电池装置61、电池装置1A、电池装置61A是在外部端子间路径中的外部负极端子P-侧、即低侧包括放电控制FET 3及充电控制FET 4的结构例，但并不限定于所述结构例。实施方式的充放电控制装置及电池装置也可在外部正极端子P+侧、即高侧包括放电控制FET 3及充电控制FET 4。

所述的充放电控制电路10、充放电控制电路50、充放电控制电路10A、充放电控制电路50A是包括过电流检测端子VINI的结构例，但并不限定于所述结构例。另外，所述的充放电控制装置20、充放电控制装置60、充放电控制装置20A、充放电控制装置60A以及电池装置1、电池装置61、电池装置1A、电池装置61A是包括过电流检测用电阻5及过电流检测端子VINI的结构例，但并不限定于所述结构例。在实施方式的充放电控制电路中，过电流检测端子VINI可为任意的结构部件且可被省略。在实施方式的充放电控制装置及电池装置中，过电流检测用电阻5及过电流检测端子VINI可为任意的结构部件且可被省略。

所述的充放电控制电路10、充放电控制电路50、充放电控制电路10A、充放电控制电路50A、充放电控制装置20、充放电控制装置60、充放电控制装置20A、充放电控制装置60A以及电池装置1、电池装置61、电池装置1A、电池装置61A是包括耗尽型FET 17作为单元放电电阻的结构例，但单元放电电阻并不限定于耗尽型FET 17。单元放电电阻只要是具有电流限制功能的元件即可，例如可为晶体管的导通电阻、电阻元件或它们的组合。

在形成本实施方式的单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置及电池装置时，也可将充放电控制电路10、充放电控制电路10A分为单元平衡电路15、单元平衡电路15A、与其他电池电压检测电路11、电池电压检测电路11A、过电流检测及解除电路12以及控制电路13，分别形成在不同的半导体芯片上。

另外，所述的充放电控制电路50、充放电控制电路50A、充放电控制装置60、充放电控制装置60A以及电池装置61、电池装置61A是单元平衡装置41、单元平衡装置41A包括控制电路43、控制电路43A的例子，但并不限定于所述例子。在形成本实施方式的单元平衡装置、充放电控制电路、充放电控制装置以及电池装置时，控制电路43、控制电路43A也可未必包括在单元平衡装置41、单元平衡装置41A中。只要能够向单元平衡装置41、单元平衡装置41A内的开关电路16、开关电路16A供给所需的控制信号，则控制电路43、控制电路43A也可包括在例如半导体芯片30、半导体芯片30A等的单元平衡装置41、单元平衡装置41A的外部。

在充放电控制电路50A、充放电控制装置60A及电池装置61A中，与充放电控制电路10A、充放电控制装置20A及电池装置1A同样地，即便在检测出过充电检测电压VCU的单元下降到过充电解除电压VCL之前，在满足特定的条件的情况下，也可设定单元平衡动作的动作停止条件。

所述的单元平衡电路15A并不限定于图9及图12所例示的结构，也可根据开关电路16A及单元放电电阻的结构，采用图13所示的单元平衡电路15B等其他结构。

图13是表示作为本发明的实施方式的单元平衡电路的一变形例的单元平衡电路15B的结构例的概略图。

单元平衡电路15B相对于单元平衡电路15A而言，包括开关电路16B及耗尽型FET17B(17_1、17_2)代替开关电路16A及作为单元放电电阻的耗尽型FET 17来构成。如此，关于开关电路16B的结构，只要能够打开/关闭经由单元放电电阻而分别与第一单元2_1及第二单元2_2连接的路径，则不追究其结构及开关数。

例如，若单元放电电阻为包含纵向排列连接的耗尽型FET 17_1、耗尽型FET 17_2的耗尽型FET 17B，则可利用如图13所例示的开关电路16B那样的具有三个开关16_1、16_2、16_3的结构，切换第一单元放电状态、第二单元放电状态或单元平衡停止状态。在图13所例示的开关电路16B中，为了形成第一单元放电状态，只要闭合开关16_1、开关16_3并断开开关16_2即可。为了形成第二单元放电状态，只要闭合开关16_2、开关16_3并断开开关16_1即可。为了形成单元平衡停止状态，只要断开全部的开关16_1、16_2、16_3，或者闭合开关16_2并断开开关16_1、开关16_3即可。

此外，开关电路16B可设为省略了开关16_3的具有两个开关16_1、16_2的结构。在具有两个开关16_1、16_2的开关电路16B的情况下，为了形成第一单元放电状态，只要闭合开关16_1并断开开关16_2即可。为了形成第二单元放电状态，只要闭合开关16_2并断开开关16_1即可。为了形成单元平衡停止状态，只要断开两个开关16_1、16_2即可。

这些实施方式或其变形包含在本发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求的范围中所记载的发明及其均等的范围中。

Claims (10)

1.一种单元平衡电路，是与二次电池并联连接、并对第一单元到第n单元的n个单元的各个的电压进行调整的电路，所述二次电池包含将2以上的自然数n作为串联连接的个数、且从正极朝向负极将所述第一单元到第n单元依次串联连接的电池组，所述单元平衡电路的特征在于包括：

开关电路，针对n个所述单元，分别在将自己的正极端子与自己的负极端子连接的路径内包含至少一个开关，并能够基于对所述至少一个开关供给的控制信号而分别将n个路径打开/关闭；以及

单元放电电阻，经由所述开关电路而分别与所述第一单元到第n单元的n个单元连接，

在满足为对所述二次电池进行充电的充电器不与外部正极端子及外部负极端子连接的充电器非连接状态这一情况、以及从所述二次电池向与所述外部正极端子及所述外部负极端子连接的作为负载的设备放电这一情况的至少一种情况时，所述开关电路切换为将所述第一单元到所述第n单元各自不与所述单元放电电阻连接的单元平衡停止状态。

2.根据权利要求1所述的单元平衡电路，其中在将n以下的自然数即k设为从所述正极朝向所述负极串联连接的单元的顺序的情况下，

在满足从所述正极朝向所述负极作为第k个单元的第k单元的电压为开始过充电保护的动作的过充电检测电压以上、以及

为所述充电器与所述外部正极端子及所述外部负极端子连接的充电器连接状态这一情况及未开始从所述二次电池向作为所述负载的设备放电这一情况的任一种情况时，所述开关电路接受所述控制信号的供给，并切换为将所述第k单元与所述单元放电电阻连接的第k单元放电状态。

3.根据权利要求2所述的单元平衡电路，其中在满足所述第k单元的电压从所述过充电检测电压以上下降到过充电解除电压以下这一情况、或者为所述充电器非连接状态以及开始从所述二次电池向作为所述负载的设备放电这一情况的至少一种情况时，所述开关电路接受所述控制信号的供给，从所述第k单元放电状态转移为所述单元平衡停止状态。

4.一种单元平衡电路，是与包含将2以上的自然数n作为串联连接的个数且从正极朝向负极将第一单元到第n单元依次串联连接的电池组的二次电池并联连接、并对所述第一单元到第n单元的n个单元的各个的电压进行调整的电路中的、对所述自然数n为2时的第一单元及第二单元的各个的电压进行调整的电路，所述单元平衡电路的特征在于包括：

开关电路，针对所述第一单元及所述第二单元，分别在将自己的正极端子与自己的负极端子连接的路径内包含至少一个开关，并能够基于对所述至少一个开关供给的控制信号而分别将两个路径打开/关闭；以及

单元放电电阻，经由所述开关电路而分别与所述第一单元及所述第二单元连接，

对于所述第一单元及所述第二单元的电压，分别设定用于对过充电状态进行检测的过充电检测电压、以及用于解除所述过充电状态的过充电解除电压，

所述过充电解除电压被设定为比对所述二次电池进行充电的充电器的输出电压即充电电压的1/2倍的电压低的电压，

所述过充电检测电压被设定为比所述充电电压的1/2倍的电压高且比所述充电电压低的电压，

所述充电器与外部正极端子及外部负极端子连接的充电器连接状态下的所述过充电状态的解除条件是，所述第一单元及所述第二单元中超过所述过充电检测电压的单元的电压下降到所述过充电解除电压以下。

5.根据权利要求4所述的单元平衡电路，其中所述过充电解除电压及所述过充电检测电压被设定为：在所述过充电检测电压与所述过充电解除电压的和可取的范围内包含与所述充电电压相等的值。

6.一种单元平衡装置，包括：

如权利要求1所述的单元平衡电路；

单元平衡控制电路，生成所述控制信号，并将生成的所述控制信号供给至所述至少一个开关；

正极电源端子，经由所述开关电路而与所述单元放电电阻的第一端连接；

负极电源端子，经由所述开关电路而与所述单元放电电阻的第二端连接；以及

信号输入端子，与所述单元平衡控制电路连接。

7.一种充放电控制电路，用于对所述二次电池的充放电进行控制，所述充放电控制电路的特征在于，包括：

正极电源端子，供给有来自所述二次电池的正极的电压；

负极电源端子，供给有来自所述二次电池的负极的电压；

单元连接端子对，其是一对分别与邻接的两个单元的接点连接的第一端子及第二端子；

外部负电压输入端子，与所述外部负极端子连接；

充电控制信号输出端子，输出对所述二次电池的充电的停止及容许进行控制的充电控制信号；

放电控制信号输出端子，输出对所述二次电池的放电的停止及容许进行控制的放电控制信号；

电池电压检测电路，分别与所述正极电源端子、所述第一端子及所述负极电源端子连接，基于从所述正极电源端子、所述第一端子及所述负极电源端子供给的电压，对所述二次电池的电压及各单元的电压进行检测；

场效晶体管控制电路，基于来自所述电池电压检测电路的所述二次电池的电压及各单元的电压的检测信号，生成所述充电控制信号及所述放电控制信号；

单元平衡控制电路，基于所述二次电池的电压及各单元的电压的检测信号、所述负极电源端子的电压及所述外部负电压输入端子的电压，生成供给到所述至少一个开关的控制信号；以及

如权利要求1所述的单元平衡电路，

所述第二端子与所述单元平衡电路连接。

8.根据权利要求7所述的充放电控制电路，其中所述充放电控制电路形成在多个半导体芯片上，

所述单元平衡电路形成在与形成有所述场效晶体管控制电路的第一半导体芯片不同的第二半导体芯片上。

9.一种充放电控制装置，其特征在于，包括：

如权利要求7所述的充放电控制电路；

所述外部正极端子及所述外部负极端子；

充电控制场效晶体管，包含与所述充电控制信号输出端子连接的栅极和与所述外部负极端子连接的一端；以及

放电控制场效晶体管，包含与所述放电控制信号输出端子连接的栅极和与所述充电控制场效晶体管的另一端连接的一端。

10.一种电池装置，其特征在于，包括：

如权利要求7所述的充放电控制电路；

所述二次电池；

所述外部正极端子及所述外部负极端子；

充电控制场效晶体管，包含与所述充电控制信号输出端子连接的栅极和与所述外部负极端子连接的一端；以及

放电控制场效晶体管，包含与所述放电控制信号输出端子连接的栅极和与所述充电控制场效晶体管的另一端连接的一端。

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