JP2001061232A - 二次電池の保護回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】充電電圧・充電電流が極端に大きい充電用電源
によって二次電池の誤充電を行った場合でも、大電流に
よる連続充電や高速チャタリングを防止して充電制御用
スイッチ素子の過熱を回避できる二次電池の保護回路装
置を提供する。 【解決手段】二次電池４と充電用電源との間の充電路に
充電制御用ＦＥＴ１１を挿入し、電池電圧を充電禁止基
準電圧と比較する異常充電検出用電圧比較器１４の出力
に従って、電池電圧が充電禁止基準電圧より高い場合に
充電制御用ＦＥＴ１１をオフ状態にする保護回路装置に
おいて、異常充電電流による長時間充電やチャタリング
を防止するために、異常充電検出用電圧比較器１４が異
常充電検出状態から非異常充電検出状態に移行したと
き、立ち下がり遅延回路１５によって所定の遅延時間経
過後に極性反転回路１６およびＦＥＴ駆動回路１７を介
して充電制御用ＦＥＴ１１をオン状態にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン電
池などの二次電池の保護回路装置に係り、特に異常充電
保護機能に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、二次電池を使用した電池パック
では、二次電池を異常充電（過充電）や異常放電（過放
電）から保護する保護回路装置が内蔵されている。この
保護回路装置は、具体的には二次電池の充放電路、すな
わち二次電池と充電器や負荷が接続される外部接続端子
との間に、ＭＯＳ−ＦＥＴからなる充電制御用スイッチ
素子と放電制御用スイッチ素子を直列に挿入し、異常充
電時に充電制御用スイッチ素子をオフ状態にして充電を
停止し、異常放電時に放電制御用スイッチ素子をオフ状
態にして放電を停止させるように構成される。

【０００３】異常充電保護についてより具体的に説明す
ると、電池電圧を過充電の限界電圧に相当する基準電圧
（以下、充電禁止基準電圧という）と比較する電圧比較
器（異常充電検出用電圧比較器）を設け、この電圧比較
器の出力によって電池電圧が充電禁止基準電圧に達して
異常充電と検出されると、予め設定した充電禁止不感応
時間または充電禁止遅延時間の経過後に充電制御用スイ
ッチ素子をオフ状態にして充電電流を遮断する。

【０００４】また、この異常充電検出用電圧比較器にヒ
ステリシスを持たせ、電池電圧が充電禁止基準電圧より
所定のヒステリシス電圧だけ低い充電禁止解除電圧まで
低下した場合に、この電圧比較器の出力によって充電制
御用スイッチ素子を再度オン状態にして充電を開始させ
るようにしている。

【０００５】異常充電検出用電圧比較器にヒステリシス
を持たせない場合は、電池電圧が充電禁止基準電圧に達
して充電制御用スイッチ素子がオフ状態になり、電池電
圧が充電禁止基準電圧より低くなると充電制御用スイッ
チ素子がオン状態となって充電が再開するという充電制
御用スイッチ素子のオン／オフ動作が短時間で繰り返さ
れ、異常充電禁止動作のチャタリングが起こる。異常充
電検出用電圧比較器にヒステリシスを持たせれば、充電
制御用スイッチ素子が一旦オフ状態になると、充電禁止
解除電圧まで低下しない限りオフ状態を保持するので、
このような充電禁止動作のチャタリングが防止される。

【０００６】二次電池がリチウムイオン電池の場合を例
にとると、例えば充電禁止基準電圧は４．３５Ｖ、異常
充電検出用電圧比較器のヒステリシス（充電禁止基準電
圧と充電解除電圧との差）は通常、数ｍＶ〜３００ｍＶ
程度にそれぞれ設定される。しかし、現実にはこのヒス
テリシスが有効でない条件が存在し、そのような条件で
は異常充電禁止動作のチャタリングを避けることができ
ない。

【０００７】通常、携帯電話機などの機器の電源として
使用される二次電池は専用の充電器によって充電され
る。このような二次電池に対して、例えば自動車用鉛蓄
電池（カーバッテリ）や、鉛蓄電池用の大型充電器を充
電用電源として用いて、通常の充電器による充電電圧・
充電電流の２倍以上の高電圧・大電流で著しい誤充電を
行うと、電池電圧が急激に上昇して、瞬時に充電禁止基
準電圧に達し、充電禁止不感応時間または充電禁止遅延
時間の経過後に充電制御用スイッチ素子がオフ状態とな
り、充電が停止される。

【０００８】このように高電圧・大電流の充電用電源を
二次電池に接続すると、充電開始後に瞬時に充電電流が
遮断されるため、実際の積算充電量は非常に僅かであ
り、充電電流が遮断されると電池電圧は瞬時に元の値に
戻ってしまう。電池電圧が元の値に戻ると、つまり充電
禁止解除電圧以下になると、充電が再開されることにな
るが、再び瞬時に電池電圧が充電禁止基準電圧に達し、
充電禁止不感応時間または充電禁止遅延時間を経て再び
充電電流が遮断されるという動作が繰り返されることに
なる。

【０００９】ここで、充電禁止不感応時間または充電禁
止遅延時間が比較的長い場合には、図３に示すように充
電制御用スイッチ素子に長い時間にわたり大電流が流れ
続けることになり、充電制御用スイッチ素子が過熱して
しまう。また、充電禁止不感応時間または充電禁止遅延
時間が比較的短い場合には、異常充電検出用電圧比較器
にヒステリシスを持たせたとしても、図４に示すように
大電流による異常充電と充電電流の遮断が高速で起こる
チャタリングのために、やはり充電制御用スイッチ素子
が過熱する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の二次電池の保護回路装置では、通常の充電器より充電
電圧・充電電流が極端に大きい充電用電源によって二次
電池の誤充電を行った場合には、充電制御用スイッチ素
子に長い時間にわたり大電流が流れ続けたり、あるいは
充電制御用スイッチ素子が大電流で高速のスイッチ素子
ング動作を強いられるために過熱し、条件によってはス
イッチ素子が破壊されたり、発火に至る可能性があっ
た。

【００１１】本発明は、このような従来の問題点を解消
するためになされたもので、通常の充電器より充電電圧
・充電電流が極端に大きい電源によって二次電池の誤充
電を行った場合でも、大電流による連続充電や大電流で
の高速チャタリングを防止して、充電制御用スイッチ素
子の過熱を回避できる二次電池の保護回路装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は充電電流の遮断動作の解除時、つまり充電
制御用スイッチ素子がオフ状態からオン状態に移行する
際に、予め設定した遅延時間を持たせることで、異常充
電による大電流が充電制御用スイッチ素子に長時間流れ
続けたり、大電流の下での高速なチャタリングが起こる
ことを防止するようにしたことを骨子としている。

【００１３】すなわち、本発明に係る二次電池の保護回
路装置は、二次電池の充電路に挿入された充電制御用ス
イッチ素子と、二次電池の異常充電を検出する異常充電
検出回路と、この異常充電検出回路の検出出力に基づい
て充電制御用スイッチ素子を制御する制御回路とを有
し、この制御回路は異常充電検出回路が異常充電検出状
態から非異常充電検出状態に移行したとき、所定の遅延
時間経過後に充電制御用スイッチ素子をオン状態にする
ことを特徴とする。

【００１４】異常充電検出回路は、二次電池の異常充電
を検出できれば、どのような構成であってもよく、例え
ば（ａ）二次電池の電圧を充電禁止基準電圧と比較し、
二次電池の電圧が充電禁止基準電圧を越えたとき異常充
電と検出する、（ｂ）二次電池の充電電流を充電遮断基
準電流と比較し、充電電流が充電遮断基準電流を越えた
とき異常充電と検出する、（ｃ）充電制御用スイッチ素
子および二次電池の少なくとも一方の温度を設定温度と
比較し、充電制御用スイッチ素子または二次電池の温度
が設定温度を越えたとき異常充電と検出する、など種々
の構成が可能である。

【００１５】また、制御回路は一つの態様によると、異
常充電検出回路が非異常充電検出状態から異常充電検出
状態に移行した後に、異常充電検出状態が所定の不感応
時間を越えて連続したとき出力が第１のレベル（例えば
“Ｌ”レベル）から第２のレベル（例えば“Ｈ”レベ
ル）に転じ、異常充電検出回路が異常充電検出状態から
非異常充電検出状態に移行したときは直ちに出力が第２
のレベルから第１のレベルに転じる限時不感応回路と、
この限時不感応回路の出力が第１のレベルから第２のレ
ベルに転じたときは直ちに出力が第１のレベルから第２
のレベルに転じ、限時不感応回路の出力が第２のレベル
から第１のレベルに転じたときは所定の遅延時間経過後
に出力が第２のレベルから第１のレベルに転じる遅延回
路と、この遅延回路の出力が第１のレベルのとき充電制
御用スイッチ素子をオン状態とし、遅延回路の出力が第
２のレベルのとき充電制御用スイッチ素子をオフ状態と
する駆動回路とにより構成される。

【００１６】このような構成の制御回路によれば、限時
不感応回路によってノイズ等による誤動作を防止でき
る。また、異常充電検出回路が異常充電検出状態から非
異常充電検出状態に移行したとき、遅延回路によって所
定の遅延時間の間は充電制御用スイッチ素子をオフ状態
に保ち、遅延時間経過後に充電制御用スイッチ素子をオ
ン状態にすることによって、所期の課題を解決できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る二次電池の保護回路装置の構成を示す図である。図
１において、保護回路装置１Ａは電池接続端子２ａ，２
ｂと外部接続端子３ａ，３ｂを有し、電池接続端子２
ａ，２ｂ間に二次電池４が接続され、外部接続端子３
ａ，３ｂ間に外部装置５が接続される。二次電池４は例
えばリチウムイオン電池であり、その定格電圧は例えば
３．８Ｖである。外部装置５としては、二次電池４の充
電時には充電用電源として専用の充電器が接続され、放
電時には負荷、つまり二次電池４を電源として使用する
各種の電子機器がそれぞれ接続される。

【００１８】次に、保護回路装置１Ａの詳細な構成につ
いて説明する。まず、二次電池４のマイナス側の充放電
路である外部接続端子３ｂと電池接続端子２ｂとの間
に、充電制御用スイッチ素子であるＦＥＴ（以下、充電
制御用ＦＥＴという）１１と、放電制御用スイッチ素子
であるＦＥＴ（以下、放電制御用ＦＥＴという）１２が
直列に接続されている。この例では充電制御用ＦＥＴ１
１および放電制御用ＦＥＴ１２として、ＮチャネルＭＯ
Ｓ−ＦＥＴを用いている。すなわち、充電制御用ＦＥＴ
１１のソースはマイナス側の外部接続端子３ｂに接続さ
れ、ドレインは放電制御用ＦＥＴ１２のドレインに接続
され、放電制御用ＦＥＴ１２のソースはマイナス側の電
池接続端子２ｂに接続される。

【００１９】Ｄ１１，Ｄ１２はそれぞれ充電制御用ＦＥ
Ｔ１１、放電制御用ＦＥＴ１２のドレイン・ソース間の
寄生ダイオードであり、充電制御用ＦＥＴ１１および放
電制御用ＦＥＴ１２は、二次電池４からの放電電流の方
向が寄生ダイオードＤ１１の順方向となり、二次電池４
への充電電流の方向が寄生ダイオードＤ１２の順方向と
なるように接続される。

【００２０】異常充電検出用電圧比較器１３は、二次電
池４の異常充電を検出するための異常充電検出回路とし
て用いられており、二次電池４の電圧（以下、電池電圧
という）Ｖｂと二次電池４に対して予め定められた充電
禁止基準電圧Ｖ１（例えば、Ｖ１＝４．３５Ｖ）を比較
し、電池電圧Ｖｂが充電禁止基準電圧Ｖ１以上になる
と、二次電池４が異常充電状態（過充電状態）になった
と判断し、出力が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに転じ
るように構成されている。

【００２１】また、異常充電検出用電圧比較器１３はい
わゆるヒステリシス特性を有し、電池電圧Ｖｂが充電禁
止基準電圧Ｖ１に達して、その出力が“Ｌ”レベルから
“Ｈ”レベルに転じた後、充電禁止基準電圧Ｖ１より低
い充電禁止解除電圧（例えば、４．０５Ｖ）まで低下し
たとき、出力が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに反転す
るように構成されている。

【００２２】この異常充電検出用電圧比較器１３の出力
は、限時不感応回路１４、立ち下がり遅延回路１５およ
び極性反転回路１６を順次介してＦＥＴ駆動回路１７に
入力される。限時不感応回路１４、立ち下がり遅延回路
１５および極性反転回路１６は、ＦＥＴ駆動回路１７を
介して充電制御用ＦＥＴ１１の制御を行う制御回路を構
成している。ＦＥＴ駆動回路１７は、その出力端子が抵
抗１８を介して充電制御用ＦＥＴ１１のゲートに接続さ
れており、極性反転回路１６の出力が“Ｌ”レベルにな
ると出力端子が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに反転す
ることにより、充電制御用ＦＥＴ１１をオフ状態にす
る。

【００２３】限時不感応回路１４は、異常充電検出用電
圧比較器１３の出力に含まれるノイズ等による誤動作を
防止するために、異常充電検出用電圧比較器１３が非異
常充電検出状態から異常充電検出状態に移行したとき、
この異常充電検出状態が所定の時間Δｔ（不感応時間）
連続すると、異常充電検出用電圧比較器１３の出力に応
じてその出力が変化する回路である。すなわち、二次電
池４の異常充電によって異常充電検出用電圧比較器１３
の出力が“Ｈ”レベルとなり、不感応時間Δｔの間連続
して“Ｈ”レベルを維持すると、限時不感応回路１４の
出力も“Ｈ”レベルとなる。不感応時間Δｔは、例えば
１００ｍｓｅｃ程度に選ばれる。

【００２４】限時不感応回路１４の出力は、立ち下がり
遅延回路１５に入力される。立ち下がり遅延回路１５
は、限時不感応回路１４の出力の立ち下がりを遅延する
回路であり、これによって限時不感応回路１４の出力が
“Ｌ”レベルになってから充電制御用ＦＥＴ１１がオン
状態になるまでに所定の遅延時間τが与えられる。この
立ち下がり遅延回路１５の遅延時間τは、例えば１．０
ｓｅｃ程度に選ばれる。立ち下がり遅延回路１５の出力
は、極性反転回路１６によって極性が反転された後、充
電制御用ＦＥＴ１１を駆動するＦＥＴ駆動回路１７に入
力される。

【００２５】なお、立ち下がり遅延回路１５の遅延時間
τの設定には、例えばキャパシタと抵抗によるＣＲ時定
数回路を用いたり、一定周期のクロック信号をカウント
するカウンタなどを用いることができる。また、立ち下
がり遅延回路１５として単安定マルチバイブレータを使
用してもよい。

【００２６】一方、異常放電検出用電圧比較器１９は、
電池電圧Ｖｂと二次電池４に対して予め定められた放電
禁止基準電圧Ｖ２（例えば、Ｖ２＝２．３Ｖ）を比較
し、電池電圧Ｖｂが放電禁止基準電圧Ｖ２以下になると
出力が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに反転するように
構成されている。ＦＥＴ駆動回路２０は、その出力端子
が抵抗２１を介して放電制御用ＦＥＴ１２のゲートに接
続され、異常放電検出用電圧比較器１９の出力が“Ｈ”
レベルになると出力端子が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベ
ルに反転することにより、放電制御用ＦＥＴ１２をオフ
状態にする。

【００２７】次に、本実施形態における保護回路装置１
の動作を説明する。 ［通常の異常充電保護動作］二次電池４の充電時には、
二次電池４が定格電圧３．７Ｖのリチウムイオン電池の
場合、外部接続端子３ａ，３ｂ間に外部装置５として例
えば出力電圧４．２Ｖ、充電電流０．５Ａ程度の充電器
が接続される。充電時、充電制御用ＦＥＴ１１および放
電制御用ＦＥＴ１２はオン状態であり、「充電器の＋側
出力端子→端子３ａ→端子２ａ→二次電池４→端子２ｂ
→放電制御用ＦＥＴ１２→充電制御用ＦＥＴ１１→充電
器の−側出力端子」の経路で充電電流が流れる。

【００２８】この充電中に充電器が故障して、出力電圧
が例えば４．４Ｖとなった場合、電池電圧Ｖｂが上昇
し、充電禁止基準電圧Ｖ１に達すると、異常充電検出用
電圧比較器１３の出力が“Ｈ”レベルとなる。この異常
充電検出用電圧比較器１３の出力がΔｔ＝１００ｍｓｅ
ｃ以上の時間連続して“Ｈ”レベルを維持すると、限時
不感応回路１４の出力が“Ｈ”レベルとなる。

【００２９】限時不感応回路１４の出力は立ち下がり遅
延回路１５に入力されるが、立ち下がり遅延回路１５は
入力の立ち下がりのみを遅延させ、立ち上がりは遅延さ
せないので、限時不感応回路１４の出力が“Ｈ”レベル
になると、その出力は直ちに“Ｈ”レベルとなる。立ち
下がり遅延回路１５の出力が“Ｈ”レベルになると、極
性反転回路１６の出力が“Ｌ”レベルとなり、これに伴
いＦＥＴ駆動回路１７の出力も“Ｌ”レベルとなるた
め、充電制御用ＦＥＴ１１がオフ状態となって充電電流
が遮断され、二次電池４の異常充電保護が行われる。

【００３０】また、異常充電検出用電圧比較器１３はヒ
ステリシス特性を持っており、電池電圧Ｖｂがいったん
充電禁止基準電圧Ｖ１に達すると、この充電禁止基準電
圧Ｖ１より低い充電禁止解除電圧まで低下しない限り出
力が反転しないため、電池電圧Ｖｂが充電禁止基準電圧
Ｖ１の前後で充電制御用ＦＥＴ１１がオン・オフを繰り
返す現象、すなわち充電禁止動作のチャタリングが防止
される。

【００３１】一方、放電などにより電池電圧Ｖｂが充電
禁止解除電圧まで低下すると、異常充電検出用電圧比較
器１３の出力が“Ｌ”レベルとなり、限時不感応回路１
４を介して立ち下がり遅延回路１５に入力され、τ＝
１．０ｓｅｃ後に立ち下がり遅延回路１５の出力も
“Ｌ”レベルとなる。立ち下がり遅延回路１５の出力は
極性反転回路１６により“Ｈ”レベルに反転され、これ
によりＦＥＴ駆動回路１６の出力も“Ｈ”レベルとなる
ため、充電制御用ＦＥＴ１１はオン状態となり、再び充
電が可能となる。

【００３２】［異常放電保護動作］二次電池４の放電時
には、外部接続端子３ａ，３ｂ間に外部装置５として負
荷が接続される。この場合、充電制御用ＦＥＴ１１およ
び放電制御用ＦＥＴ１２は通常オン状態であり、「二次
電池４の＋側電極→端子２ａ→端子３ａ→負荷→端子３
ｂ→充電制御用ＦＥＴ１１→放電制御用ＦＥＴ１２→二
次電池４の−側電極」の経路で放電電流が流れる。

【００３３】この放電中に電池電圧Ｖｂが低下し、放電
禁止基準電圧Ｖ２に達すると、異常放電検出用電圧比較
器１９の出力が“Ｈ”レベルとなり、ＦＥＴ駆動回路２
０の出力が“Ｌ”レベルとなるため、放電制御用ＦＥＴ
１２がオフ状態となって、放電電流が遮断され、二次電
池４の異常放電保護が行われる。

【００３４】［著しい誤充電に対する異常充電保護動
作］次に、外部接続端子３ａ，３ｂ間に外部装置５とし
て、二次電池４であるリチウムイオン電池用の充電器に
比較して充電電圧・充電電流の大きい充電用電源、例え
ば自動車用鉛蓄電池（出力電圧１２Ｖ）を誤って接続し
て異常充電を行った場合を考える。

【００３５】外部接続端子３ａ，３ｂに自動車用鉛蓄電
池を接続すると、二次電池４には例えば１０Ａ程度とい
うような大電流が充電電流として流れる。このとき、電
池電圧Ｖｂは直ちに充電禁止基準電圧Ｖ１に達し、異常
充電検出用電圧比較器１４の出力が“Ｈ”レベルにな
る。

【００３６】この場合、先に説明した充電器故障による
異常充電時と同様に、異常充電検出用電圧比較器１３の
出力がΔｔ＝１００ｍｓｅｃ以上の時間連続して“Ｈ”
レベルを維持すると、限時不感応回路１４の出力が
“Ｈ”レベルとなり、立ち下がり遅延回路１５の出力も
直ちに“Ｈ”レベルになるため、極性反転回路１６の出
力が“Ｌ”レベル、ＦＥＴ駆動回路１７の出力も“Ｌ”
レベルとなって、充電制御用ＦＥＴ１１がオフ状態とな
り、充電電流が遮断される。従って、この場合には限時
不感応回路１４の不感応時間Δｔの間だけ、大電流によ
る異常充電が行われることになる。

【００３７】このように大電流で異常充電を行うと、異
常充電開始後直ぐに充電電流が遮断され、二次電池４は
極めて僅かな充電量しか充電されないため、電池電圧Ｖ
ｂは瞬時にほぼ充電前の値に戻って充電禁止基準電圧Ｖ
１より低くなり、さらに充電禁止解除電圧よりも低くな
るため、異常充電検出用電圧比較器１４の出力が“Ｌ”
レベルとなる。異常充電検出用電圧比較器１４の出力は
限時不感応回路１５に入力されるが、異常充電検出用電
圧比較器１４の出力変化は“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベ
ルへの変化なので、限時不感応回路１５で変化を受ける
ことなく立ち下がり遅延回路１６に入力される。

【００３８】立ち下がり遅延回路１６の出力は、上述の
ように異常充電検出用電圧比較器１４の出力が“Ｈ”レ
ベルから“Ｌ”レベルに変化した時点からτ＝１．０ｓ
ｅｃ後に“Ｌ”レベルとなる。立ち下がり遅延回路１５
の出力は極性反転回路１６により“Ｈ”レベルに反転さ
れ、ＦＥＴ駆動回路１７の出力も“Ｈ”レベルとなるた
め、充電制御用ＦＥＴ１１はオン状態となり、異常充電
が再開される。異常充電が再開すると、電池電圧Ｖｂは
直ちに充電禁止基準電圧Ｖ１に達するので、充電電流が
遮断される。以下、同様の動作が繰り返される。

【００３９】このように外部装置５として自動車用鉛蓄
電池のような高電圧・大電流の充電用電源を誤って接続
した場合には、Δｔ＝１００ｍｓｅｃの異常充電状態と
τ＝１．０ｓｅｃの充電遮断状態が交互に繰り返され
る。従って、充電制御用ＦＥＴ１１に大電流が長時間流
れたり、大電流による異常充電と充電電流の遮断が高速
で繰り返されるチャタリング現象が起こったりすること
がなくなり、充電制御用スイッチ素子１１の過熱を防止
できる。

【００４０】次に、図２〜図４を用いて本発明の効果に
ついて説明する。図２は、本実施形態で説明した保護回
路装置１Ａを用いた場合の異常充電時の充電電流の時間
波形を示す図である。図３および図４は、いずれも従来
の保護回路装置を用いた場合の異常充電時の充電電流の
時間波形を示す図であり、図３は充電禁止不感応時間ま
たは充電禁止遅延時間が比較的長い場合、図４は充電禁
止不感応時間または充電禁止遅延時間が比較的短い場合
である。測定条件は、二次電池としてリチウムイオン電
池を２本直列にして使用し、充電用電源には１２Ｖの自
動車用鉛蓄電池を使用した。

【００４１】自動車用鉛蓄電池を充電用電源として接続
すると、通常の充電器を用いた場合と異なり充電電流は
正しく制御されないため、図２〜図４のいずれの場合も
１０数Ａもの大電流が流れる。

【００４２】ここで、図３では充電禁止不感応時間また
は充電禁止遅延時間が長いため、異常充電による大電流
が連続して流れ、充電制御用ＦＥＴが過熱してしまう。
一方、図４では充電禁止不感応時間または充電禁止遅延
時間が短いため、異常充電による大電流が連続して流れ
ることはないが、充電禁止不感応時間または充電禁止遅
延時間の周期で高速に異常充電と大電流の遮断が繰り返
されるため、やはり充電制御用ＦＥＴが過熱する。

【００４３】これに対し、本実施形態によると図２に示
すように、異常充電による大電流が流れるのは限時不感
応回路１４による不感応時間Δｔの間だけであり、この
後は立ち下がり遅延回路１５の遅延時間τにわたり充電
電流が遮断される。従って、充電禁止不感応時間または
充電禁止遅延時間を比較的長くとった場合でも、遅延時
間τを充電時間（不感応時間Δｔ）より十分に長く設定
することにより、充電電流の遮断中に充電制御用ＦＥＴ
１１の温度を低下させて、ＦＥＴ１１の過熱を避けるこ
とができる。

【００４４】（第２の実施形態）図５は、本発明の第２
の実施形態に係る二次電池の保護回路装置の構成を示す
図である。図１に示した第１の実施形態との相違点を説
明すると、本実施形態の保護回路装置１Ｂにおいては、
二次電池４のプラス側の充放電路である外部接続端子３
ａと電池接続端子２ａとの間に充電電流を検出するため
の電流検出用抵抗３１が挿入されると共に、この電流検
出用抵抗３１での電圧降下を検出するための差動増幅器
３２が設けられている。

【００４５】そして、差動増幅器３２の出力が充電電流
検出電圧として異常充電検出用電圧比較器１３に入力さ
れ、充電遮断基準電圧Ｖ３と比較される。この充電遮断
基準電圧Ｖ３は、充電遮断基準電流（充電電流を遮断す
る際の限界の充電電流）に相当する電圧である。従っ
て、本実施形態の場合、異常充電検出用電圧比較器１３
は実質的に充電電流を充電遮断基準電流と比較し、充電
電流が充電遮断基準電流を越えたとき異常充電と検出す
ることになる。これ以外の構成および動作は、第１の実
施形態と同様であるので、説明を省略する。

【００４６】（第３の実施形態）図６は、本発明の第３
の実施形態に係る二次電池の保護回路装置の構成を示す
図である。図１に示した第１の実施形態との相違点を説
明すると、本実施形態の保護回路装置１Ｃでは、充電制
御用ＦＥＴ１１の近傍に温度センサ４１、例えばサーミ
スタが設置される。そして、温度センサ４１の抵抗値変
化が温度検出回路４２により電圧に変換されて異常充電
検出用電圧比較器１３に入力され、設定温度基準電圧Ｖ
４と比較される。設定温度基準電圧Ｖ４は、充電電流を
遮断する際の限界の温度に相当する電圧である。

【００４７】従って、本実施形態では異常充電検出用電
圧比較器１３は実質的に充電制御用ＦＥＴ１１の温度を
設定温度と比較し、ＦＥＴ１１の温度が設定温度を越え
たとき異常充電と検出することになる。これ以外の構成
および動作は、第１の実施形態と同様であるので、説明
を省略する。

【００４８】ここでは、充電制御用ＦＥＴ１１の温度を
検出するようにしたが、破線で示すように二次電池４の
近傍に温度センサ４３を設置し、二次電池４の温度が設
定温度を越えたとき異常充電と検出するようにしても同
様である。勿論、充電制御用ＦＥＴ１１の温度および二
次電池４の温度の両方から異常充電を検出するようにし
てもよい。

【００４９】なお、上記各実施形態では立ち下がり遅延
回路１５とＦＥＴ駆動回路１７との間に極性反転回路１
６を挿入したが、ＦＥＴ駆動回路１７に極性反転回路１
６の機能を持たせてもよい。

【００５０】また、上記各実施形態では充電制御用ＦＥ
Ｔ１１と放電制御用ＦＥＴ１２を二次電池４のマイナス
側の充放電路に挿入したが、プラス側の充放電路に挿入
しても構わない。

【００５１】さらに、上記各実施形態では異常充電保護
と異常放電保護の両方の機能を有する保護回路装置につ
いて述べたが、異常充電保護の機能のみを有する保護回
路装置にも本発明を適用することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では充電電
流の遮断動作解除時、つまり異常充電検出回路が異常充
電検出状態から非異常充電検出状態に移行して、充電制
御用スイッチ素子をオフ状態からオン状態に移行させる
際に、直ぐにはスイッチ素子をオン状態とせず、所定の
遅延時間を持たせからオン状態にすることにより、異常
充電による大電流が充電制御用スイッチ素子に長時間流
れ続けたり、大電流に対する高速なチャタリングが起こ
ることを防止できる。

【００５３】従って、本発明によると、例えば自動車用
鉛蓄電池や、鉛蓄電池用の大型充電器のような高電圧・
大電流の電源を間違えてリチウムイオン電池などの二次
電池に充電用電源として接続した場合でも、充電制御用
スイッチ素子が過熱するのを避けることができ、保護回
路装置としての信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る二次電池の保護
回路装置の構成を示す図

【図２】同実施形態に係る二次電池の保護回路装置にお
ける異常充電時の充電電流波形を示す図

【図３】充電禁止不感応時間または充電禁止遅延時間が
比較的長い従来の二次電池の保護回路装置における異常
充電痔の充電電流波形を示す図

【図４】充電禁止不感応時間または充電禁止遅延時間が
比較的短い従来の二次電池の保護回路装置における異常
充電時の充電電流波形を示す図

【図５】本発明の第２の実施形態に係る二次電池の保護
回路装置の構成を示す図

【図６】本発明の第３の実施形態に係る二次電池の保護
回路装置の構成を示す図

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…保護回路装置 ２ａ，２ｂ…電池接続端子 ３ａ，３ｂ…外部接続端子 ４…二次電池 ５…外部装置（充電用電源または負荷） １１…充電制御用ＦＥＴ １２…放電制御用ＦＥＴ １３…異常充電検出用電圧比較器（異常充電検出回路） １４…限時不感応回路 １５…立ち下がり遅延回路 １６…極性反転回路 １７…充電制御用ＦＥＴの駆動回路 １９…異常放電検出用電圧比較器 ２０…放電制御用ＦＥＴの駆動回路 ３１…電流検出用抵抗 ３２…差動増幅器 ４１，４３…温度センサ ４２…温度検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｈ０２Ｊ 7/10 Ｎ (72)発明者 疋田 浩一 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社エイ・ティーバッテリー内 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA01 CA11 CB01 CB02 CC02 DA04 DA13 EA06 FA04 GA01 GC02 5H030 AA06 AA10 AS06 AS14 FF22 FF42 FF43 FF52

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次電池の充電路に挿入された充電制御用
   スイッチ素子と、 前記二次電池の異常充電を検出する異常充電検出回路
   と、 前記異常充電検出回路の検出出力に基づいて前記充電制
   御用スイッチ素子を制御する制御回路とを有し、 前記制御回路は、前記異常充電検出回路が異常充電検出
   状態から非異常充電検出状態に移行したとき、所定の遅
   延時間経過後に前記充電制御用スイッチ素子をオン状態
   にすることを特徴とする二次電池の保護回路装置。
2. 【請求項２】前記異常充電検出回路は、前記二次電池の
   電圧を充電禁止基準電圧と比較し、二次電池の電圧が充
   電禁止基準電圧を越えたとき異常充電と検出することを
   特徴とする請求項１記載の二次電池の保護回路装置。
3. 【請求項３】前記異常充電検出回路は、前記二次電池の
   充電電流を充電遮断基準電流と比較し、充電電流が充電
   遮断基準電流を越えたとき異常充電と検出することを特
   徴とする請求項１記載の二次電池の保護回路装置。
4. 【請求項４】前記異常充電検出回路は、前記充電制御用
   スイッチ素子または前記二次電池の少なくとも一方の温
   度を設定温度と比較し、充電制御用スイッチ素子または
   二次電池の温度が設定温度を越えたとき異常充電と検出
   することを特徴とする請求項１記載の二次電池の保護回
   路装置。
5. 【請求項５】前記制御回路は、 前記異常充電検出回路が非異常充電検出状態から異常充
   電検出状態に移行した後に、異常充電検出状態が所定の
   不感応時間を越えて連続したとき出力が第１のレベルか
   ら第２のレベルに転じ、前記異常充電検出回路が異常充
   電検出状態から非異常充電検出状態に移行したときは直
   ちに出力が第２のレベルから第１のレベルに転じる限時
   不感応回路と、 前記限時不感応回路の出力が第１のレベルから第２のレ
   ベルに転じたときは直ちに出力が第１のレベルから第２
   のレベルに転じ、前記限時不感応回路の出力が第２のレ
   ベルから第１のレベルに転じたときは所定の遅延時間経
   過後に出力が第２のレベルから第１のレベルに転じる遅
   延回路と、 前記遅延回路の出力が第１のレベルのとき前記充電制御
   用スイッチ素子をオン状態とし、前記遅延回路の出力が
   第２のレベルのとき前記充電制御用スイッチ素子をオフ
   状態とする駆動回路とを有することを特徴とする請求項
   １記載の二次電池の保護回路装置。