JP2001145271A - Secondary battery protection method and circuit - Google Patents
Secondary battery protection method and circuitInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、リチウム
イオン電池のような、充電可能な電池（二次電池）を備
えた電池ユニットに用いられる二次電池の保護回路に関
し、特に、過放電防止機構と過充電防止機構とを備えた
二次電池の保護回路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection circuit for a secondary battery used in a battery unit having a rechargeable battery (secondary battery) such as a lithium ion battery, and more particularly to a protection circuit for preventing overdischarge. The present invention relates to a protection circuit for a secondary battery including a mechanism and an overcharge prevention mechanism.
【０００２】[0002]
【従来の技術】充電可能な電池（二次電池）のうち、特
にリチウムイオン電池は、過放電、過充電に弱いため、
過放電状態、過充電状態を検出して、過放電状態及び過
充電状態から二次電池を保護するための保護回路が不可
欠である。すなわち、保護回路は、過放電防止機構と過
充電防止機構とを備えている。尚、この保護回路には、
二次電池の放電中における過電流状態をも検出して、過
電流状態から二次電池を保護しているものもある。この
場合、保護回路は、過放電防止機構と過充電防止機構と
過電流防止機構とを備えている。但し、以下では、過放
電防止機構と過充電防止機構とを備えた、二次電池の保
護回路について説明する。2. Description of the Related Art Among rechargeable batteries (secondary batteries), lithium ion batteries are particularly vulnerable to overdischarge and overcharge.
A protection circuit for detecting the overdischarge state and the overcharge state and protecting the secondary battery from the overdischarge state and the overcharge state is indispensable. That is, the protection circuit includes an overdischarge prevention mechanism and an overcharge prevention mechanism. In addition, this protection circuit
In some cases, an overcurrent state during the discharge of the secondary battery is also detected to protect the secondary battery from the overcurrent state. In this case, the protection circuit includes an overdischarge prevention mechanism, an overcharge prevention mechanism, and an overcurrent prevention mechanism. However, a protection circuit for a secondary battery including an overdischarge prevention mechanism and an overcharge prevention mechanism will be described below.
【０００３】このような二次電池の保護回路は、例え
ば、特許第２８７２３６５号公報（以下、「先行技術文
献」と呼ぶ。）に「充電式の電源回路」として開示され
ている。以下では、この先行技術文献の記載に基づい
て、従来の二次電池の保護回路について説明する。尚、
この先行技術文献では、制御手段についての具体的な構
成について図示してはいないが、以下の説明では、その
明細書の記載に基づいて制御手段の構成を類推し、図示
して説明する。[0003] Such a protection circuit for a secondary battery is disclosed as a "rechargeable power supply circuit" in, for example, Japanese Patent No. 2872365 (hereinafter referred to as "prior art document"). Hereinafter, a conventional protection circuit for a secondary battery will be described based on the description of this prior art document. still,
This prior art document does not show a specific configuration of the control unit, but in the following description, the configuration of the control unit is analogized based on the description of the specification, and is illustrated and described.
【０００４】図４を参照して、従来の保護回路２００’
を備えた電池ユニット１００’について説明する。電池
ユニット１００’は電池パックとも呼ばれ、正極端子１
０１と負極端子１０２とを持つ。正極端子１０１及び負
極端子１０２は外部接続端子とも呼ばれる。正極端子１
０１と負極端子１０２との間には、負荷（図示せず）ま
たは充電器（図示せす）が接続される。Referring to FIG. 4, a conventional protection circuit 200 'is shown.
The battery unit 100 ′ including the battery will be described. The battery unit 100 'is also called a battery pack, and has a positive terminal 1
01 and a negative electrode terminal 102. The positive terminal 101 and the negative terminal 102 are also called external connection terminals. Positive terminal 1
A load (not shown) or a charger (not shown) is connected between 01 and the negative terminal 102.
【０００５】図示の電池ユニット１００’は、少なくと
も１個のリチウムイオン電池（単位電池）３０１を含む
二次電池３００を含む。二次電池３００はバッテリ電圧
Ｖccを発生している。この二次電池３００には保護回路
２００’が並列に接続されている。保護回路２００’
は、過放電防止回路２１０’と、過充電防止回路２２
０’とを有する。The illustrated battery unit 100 ′ includes a secondary battery 300 including at least one lithium ion battery (unit battery) 301. The secondary battery 300 generates a battery voltage Vcc. The protection circuit 200 'is connected to the secondary battery 300 in parallel. Protection circuit 200 '
Are overdischarge prevention circuit 210 'and overcharge prevention circuit 22
0 ′.
【０００６】過放電防止回路２１０’には、過放電検出
しきい値電圧Ｖth(od)が設定されている。すなわち、過
放電防止回路２１０’は、バッテリ電圧Ｖccと過放電検
出しきい値電圧Ｖth(od)とを比較し、バッテリ電圧Ｖcc
が過放電検出しきい値電圧Ｖth(od)よりも低くなると過
放電と判定して、論理ローレベルの過放電検出信号を出
力する。詳述すると、過放電防止回路２１０’は、過放
電検出しきい値電圧Ｖth(od)に対応する過放電検出用基
準電圧を発生するためのツェナーダイオード２１１と、
バッテリ電圧Ｖccを分圧する直列接続されたブリーダ抵
抗２１２，２１３から成る過放電用抵抗分圧回路と、こ
の過放電用抵抗分圧回路から発生された過放電用分圧電
圧と過放電検出用基準電圧とを比較する過放電検出コン
パレータ２１４と、この過放電検出コンパレータ２１４
の出力端子と非反転入力端子との間に接続された過放電
用ヒステリシス回路２１５’とを有する。An overdischarge detection threshold voltage Vth (od) is set in the overdischarge prevention circuit 210 '. That is, the overdischarge prevention circuit 210 'compares the battery voltage Vcc with the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), and
Is lower than the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), it is determined that overdischarge has occurred, and an overdischarge detection signal of a logic low level is output. More specifically, the over-discharge prevention circuit 210 ′ includes a Zener diode 211 for generating an over-discharge detection reference voltage corresponding to the over-discharge detection threshold voltage Vth (od),
An over-discharge resistive voltage dividing circuit composed of bleeder resistors 212 and 213 connected in series for dividing the battery voltage Vcc, a divided voltage for over-discharge generated from the over-discharge resistive voltage dividing circuit and a reference for over-discharge detection. An over-discharge detection comparator 214 for comparing a voltage with the over-discharge detection comparator 214
And a non-inverting input terminal.
【０００７】過放電用分圧電圧が過放電検出用基準電圧
よりも低くなる（すなわち、バッテリ電圧Ｖccが過放電
検出しきい値電圧Ｖth(od)よりも低くなる）と、過放電
検出コンパレータ２１４は論理ローレベルの過放電検出
信号を出力する。一方、バッテリ電圧Ｖccが、過放電検
出しきい値電圧Ｖth(od)に過放電用ヒステリシス回路２
１５’によって規定された過放電用ヒステリシス電圧Ｖ
hy(od)を加えて得られる過放電復帰電圧（Ｖth(od)＋Ｖ
hy(od)）よりも高くなると、過放電検出コンパレータ２
１４は論理ハイレベルの過放電保護解除信号を出力す
る。When the divided voltage for over-discharge becomes lower than the reference voltage for over-discharge detection (ie, the battery voltage Vcc becomes lower than the over-discharge detection threshold voltage Vth (od)), the over-discharge detection comparator 214 Outputs an overdischarge detection signal at a logic low level. On the other hand, when the battery voltage Vcc changes to the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), the overdischarge hysteresis circuit 2
Hysteresis voltage V for overdischarge specified by 15 '
overdischarge recovery voltage obtained by adding hy (od) (Vth (od) + V
hy (od)), the overdischarge detection comparator 2
Reference numeral 14 outputs a logic high level overdischarge protection release signal.
【０００８】同様に、過充電防止回路２２０’には、過
充電検出しきい値電圧Ｖth(oc)が設定されている。すな
わち、過充電防止回路２２０’は、バッテリ電圧Ｖccと
過充電検出しきい値電圧Ｖth(oc)とを比較し、バッテリ
電圧Ｖccが過充電検出しきい値電圧Ｖth(oc)よりも高く
なると過充電と判定して、論理ローレベルの過充電検出
信号を出力する。詳述すると、過充電防止回路２２０’
は、過充電検出しきい値電圧Ｖth(oc)に対応する過充電
検出用基準電圧を発生するためのツェナーダイオード２
２１と、バッテリ電圧Ｖccを分圧する直列接続されたブ
リーダ抵抗２２２，２２３から成る過充電用抵抗分圧回
路と、過充電用抵抗分圧回路から発生された過充電用分
圧電圧と過充電検出用基準電圧とを比較する過充電検出
コンパレータ２２４と、この過充電検出用コンパレータ
２２４の出力端子と反転入力端子との間に接続された過
充電用ヒステリシス回路２２５’とを有する。Similarly, an overcharge detection threshold voltage Vth (oc) is set in the overcharge prevention circuit 220 '. That is, the overcharge prevention circuit 220 ′ compares the battery voltage Vcc with the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), and when the battery voltage Vcc becomes higher than the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), It determines that the battery is charged, and outputs an overcharge detection signal of a logic low level. More specifically, the overcharge prevention circuit 220 '
Is a zener diode 2 for generating an overcharge detection reference voltage corresponding to the overcharge detection threshold voltage Vth (oc).
21, an overcharge resistor voltage divider circuit comprising bleeder resistors 222 and 223 connected in series to divide the battery voltage Vcc, and an overcharge resistor voltage divider circuit for overcharge detection and overcharge detection. An overcharge detection comparator 224 for comparing the reference voltage with an overcharge detection comparator 224, and an overcharge hysteresis circuit 225 'connected between the output terminal and the inverting input terminal of the overcharge detection comparator 224.
【０００９】過充電用分圧電圧が過充電検出用基準電圧
よりも高くなる（すなわち、バッテリ電圧Ｖccが過充電
検出しきい値電圧Ｖth(oc)よりも高くなる）と、過充電
検出コンパレータ２２４は論理ローレベルの過充電検出
信号を出力する。一方、バッテリ電圧Ｖccが、過充電検
出しきい値電圧Ｖth(oc)から過充電用ヒステリシス回路
２２５’で規定された過充電用ヒステリシス電圧Ｖhy(o
c)を引いて得られる過充電復帰電圧（Ｖth(oc)−Ｖhy(o
c)）よりも低くなると、過充電検出コンパレータ２２４
は論理ハイレベルの過充電保護解除信号を出力する。When the overcharge divided voltage becomes higher than the overcharge detection reference voltage (that is, the battery voltage Vcc becomes higher than the overcharge detection threshold voltage Vth (oc)), the overcharge detection comparator 224. Outputs an overcharge detection signal of a logic low level. On the other hand, the battery voltage Vcc is changed from the overcharge detection threshold voltage Vth (oc) to the overcharge hysteresis voltage Vhy (o) defined by the overcharge hysteresis circuit 225 '.
c) minus the overcharge release voltage (Vth (oc) -Vhy (o
c)), the overcharge detection comparator 224
Outputs an overcharge protection release signal at a logic high level.
【００１０】尚、二次電池３００の陰極（−極）と負極
端子１０２との間には、第１及び第２の電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１及びＦＥＴ２が直列接続されている。第
１の電界効果トランジスタＦＥＴ１は放電制御スイッチ
として動作し、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２は
充電制御スイッチとして動作する。[0010] First and second field effect transistors FET1 and FET2 are connected in series between the cathode (-pole) of the secondary battery 300 and the negative terminal 102. The first field-effect transistor FET1 operates as a discharge control switch, and the second field-effect transistor FET2 operates as a charge control switch.
【００１１】第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲ
ートに過放電防止回路２１０’から論理ローレベルの過
放電検出信号が供給されると、第１の電界効果トランジ
スタＦＥＴ１はオフする。一方、第１の電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１のゲートに過放電防止回路２１０’から
論理ハイレベルの過放電保護解除信号が供給されると、
第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１はオンする。同様
に、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに過
充電防止回路２２０’から論理ローレベルの過充電検出
信号が供給されると、第２の電界効果トランジスタＦＥ
Ｔ２はオフする。第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２
のゲートに過充電防止回路２２０’から論理ハイレベル
の過充電保護解除信号が供給されると、第２の電界効果
トランジスタＦＥＴ２はオンする。When a logic low level overdischarge detection signal is supplied from the overdischarge prevention circuit 210 'to the gate of the first field effect transistor FET1, the first field effect transistor FET1 is turned off. On the other hand, when a logic high level overdischarge protection release signal is supplied from the overdischarge prevention circuit 210 ′ to the gate of the first field effect transistor FET1,
The first field effect transistor FET1 turns on. Similarly, when a logic low level overcharge detection signal is supplied from the overcharge prevention circuit 220 'to the gate of the second field effect transistor FET2, the second field effect transistor FE
T2 turns off. Second field effect transistor FET2
Is supplied with a logic high level overcharge protection release signal from the overcharge prevention circuit 220 'to the gate of the second field effect transistor FET2.
【００１２】上記先行技術文献に記載されているよう
に、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１は寄生ダイオ
ードＤp1を持ち、その順方向が二次電池３００の充電方
向になるように接続されている。また、第２の電界効果
トランジスタＦＥＴ２は、寄生ダイオードＤp2を持ち、
その順方向が二次電池３００の放電方向になるように接
続されている。As described in the above-mentioned prior art document, the first field-effect transistor FET1 has a parasitic diode Dp1, and is connected so that the forward direction is the charging direction of the secondary battery 300. The second field-effect transistor FET2 has a parasitic diode Dp2,
The secondary battery 300 is connected such that its forward direction is the discharge direction.
【００１３】次に、図５をも参照して、図４に示した電
池ユニット（電池パック）１００’の動作について説明
する。最初に放電時の動作について説明し、後で充電時
の動作について説明する。Next, the operation of the battery unit (battery pack) 100 'shown in FIG. 4 will be described with reference to FIG. The operation at the time of discharging will be described first, and the operation at the time of charging will be described later.
【００１４】放電時には、正極端子１０１と負極端子１
０２との間に負荷（図示せず）が接続される。二次電池
３００が放電していくと、図５の点線で示すように、そ
のバッテリ電圧Ｖccは徐々に低下していく。そして、バ
ッテリ電圧Ｖccが過放電検出しきい値電圧Ｖth(od)より
も低くなると、過放電防止回路２１０’は論理ローレベ
ルの過放電検出信号を出力する。この過放電検出信号に
応答して、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１はオフ
し、これにより過放電が防止される。During discharging, the positive terminal 101 and the negative terminal 1
02 is connected to a load (not shown). As the secondary battery 300 discharges, its battery voltage Vcc gradually decreases as shown by the dotted line in FIG. When the battery voltage Vcc becomes lower than the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), the overdischarge prevention circuit 210 'outputs an overdischarge detection signal of a logic low level. In response to the overdischarge detection signal, the first field effect transistor FET1 is turned off, thereby preventing overdischarge.
【００１５】過放電であることが何らかの報知手段によ
りユーザに知らされると、ユーザは外部接続端子１０
１、１０２間から負荷を取り外し、その代りに外部接続
端子１０１、１０２間に充電器（図示せず）を接続す
る。これにより、二次電池３００の充電が開始される。
このとき、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１では、
その寄生ダイオードＤp1を介して充電電流が流れる。そ
して、二次電池３００のバッテリ電圧Ｖccが、過放電検
出しきい値電圧Ｖth(od)に過放電用ヒステリシス電圧Ｖ
hy(od)を加えて得られる過放電復帰電圧（Ｖth(od)＋Ｖ
hy(od)）よりも高くなると、過放電防止回路２１０’
は、論理ハイレベルの過放電保護解除信号を出力する。
この過放電保護解除信号に応答して、第１の電界効果ト
ランジスタＦＥＴ１はオンする。When the user is informed of the over-discharge by any notification means, the user can connect to the external connection terminal 10.
The load is removed from between the terminals 1 and 102, and a charger (not shown) is connected between the external connection terminals 101 and 102 instead. Thereby, charging of the secondary battery 300 is started.
At this time, in the first field-effect transistor FET1,
A charging current flows through the parasitic diode Dp1. Then, the battery voltage Vcc of the secondary battery 300 is changed to the overdischarge detection threshold voltage Vth (od) by the overdischarge hysteresis voltage Vth (od).
overdischarge recovery voltage obtained by adding hy (od) (Vth (od) + V
hy (od)), the overdischarge prevention circuit 210 '
Outputs an overdischarge protection release signal at a logic high level.
In response to the overdischarge protection release signal, the first field effect transistor FET1 turns on.
【００１６】したがって、充電器が端子１０１，１０２
間に接続されてから第１の電界効果トランジスタＦＥＴ
１がオンするまでの期間、第１の電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１ではその寄生ダイオードＤp1を介して充電電流
が流れ続けるので、そこでエネルギーが消費される。Therefore, the charger is connected to the terminals 101 and 102.
Connected between the first field-effect transistor FET
Until the transistor 1 is turned on, the charging current continues to flow through the parasitic diode Dp1 in the first field-effect transistor FET1, so that energy is consumed there.
【００１７】さて、このようにして二次電池３００の充
電が続けられると、そのバッテリ電圧Ｖccは、図５の実
線で示すように、徐々に上昇する。そして、バッテリ電
圧Ｖccが過充電検出しきい値電圧Ｖth(oc)よりも高くな
ると、過充電検出回路２２０’は論理ローレベルの過充
電検出信号を出力する。この過充電検出信号に応答し
て、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２はオフし、こ
れにより過充電が防止される。When the charging of the secondary battery 300 is continued in this way, the battery voltage Vcc gradually increases as shown by a solid line in FIG. Then, when the battery voltage Vcc becomes higher than the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), the overcharge detection circuit 220 'outputs an overcharge detection signal of a logic low level. In response to this overcharge detection signal, the second field effect transistor FET2 is turned off, thereby preventing overcharge.
【００１８】過充電であることが何らかの報知手段によ
りユーザに知らされると、ユーザは充電が完了したと判
断する。そして、ユーザは、外部接続端子１０１、１０
２間から充電器を取り外し、その代りに外部接続端子１
０１、１０２間に負荷を接続する。これにより、二次電
池３００から負荷への放電が開始される。このとき、第
２の電界効果トランジスタＦＥＴ２では、その寄生ダイ
オードＤp2を介して放電電流が流れる。そして、二次電
池３００のバッテリ電圧Ｖccが、過充電検出しきい値電
圧Ｖth(oc)から過充電用ヒステリシス電圧Ｖhy(oc)を引
いて得られる過充電復帰電圧（Ｖth(oc)−Ｖhy(oc)）よ
りも低くなると、過充電検出回路２２０’は論理ハイレ
ベルの過充電保護解除信号を出力する。この過充電保護
解除信号に応答して、第２の電界効果トランジスタＦＥ
Ｔ２はオンする。When the user is informed of overcharging by some notification means, the user determines that charging is completed. Then, the user connects the external connection terminals 101, 10
Remove the charger between the two, and instead connect the external connection terminal 1
A load is connected between 01 and 102. Thereby, discharging from the secondary battery 300 to the load is started. At this time, a discharge current flows through the parasitic diode Dp2 in the second field effect transistor FET2. The overcharge recovery voltage (Vth (oc) -Vhy (Vth (oc)) obtained by subtracting the overcharge hysteresis voltage Vhy (oc) from the overcharge detection threshold voltage Vth (oc) is obtained as the battery voltage Vcc of the secondary battery 300. oc)), the overcharge detection circuit 220 'outputs a logic high level overcharge protection release signal. In response to the overcharge protection release signal, the second field effect transistor FE
T2 turns on.
【００１９】したがって、負荷が端子１０１，１０２間
に接続されてから第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２
がオンするまでの期間、第２の電界効果トランジスタＦ
ＥＴ２ではその寄生ダイオードＤp2を介して放電電流が
流れ続けるので、そこでエネルギーが消費される。Therefore, after the load is connected between the terminals 101 and 102, the second field-effect transistor FET2
The second field-effect transistor F
In ET2, the discharge current continues to flow through the parasitic diode Dp2, so that energy is consumed there.
【００２０】[0020]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の保護回路２００’では、外部接続端子１０１，１０２
間に負荷を接続した放電時において、一旦、過放電防止
回路２１０’で過放電状態が検出されて第１の電界効果
トランジスタＦＥＴ１がオフすると、その後に、たとえ
外部接続端子１０１、１０２間に充電器を接続したとし
ても、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１はオンしな
い。すなわち、過放電用ヒステリシス回路２１５’で規
定されている過充電用ヒステリシス電圧Ｖhy(od)によっ
て決まる時間の間、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ
１ではその寄生ダイオードＤp１を介して充電電流が流
れ続ける。この時間の間、第１の電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１ではエネルギーが消費されることになる。その
為、この期間が余りに長いと、第１の電界効果トランジ
スタＦＥＴ１で熱が発生し、この発生した熱により第１
の電界効果トランジスタＦＥＴ１が破壊する虞がある。As described above, in the conventional protection circuit 200 ', the external connection terminals 101 and 102 are provided.
At the time of discharging with a load connected therebetween, once the overdischarge state is detected by the overdischarge prevention circuit 210 'and the first field effect transistor FET1 is turned off, then, even if the external connection terminals 101 and 102 are charged, The first field-effect transistor FET1 does not turn on even if the device is connected. That is, during the time determined by the overcharge hysteresis voltage Vhy (od) defined by the overdischarge hysteresis circuit 215 ', the first field effect transistor FET
At 1, the charging current continues to flow through the parasitic diode Dp1. During this time, the first field effect transistor FET1 consumes energy. Therefore, if this period is too long, heat is generated in the first field-effect transistor FET1, and the generated heat causes the first field-effect transistor FET1 to generate the first heat.
Field-effect transistor FET1 may be destroyed.
【００２１】また、従来の保護回路２００’では、外部
接続端子１０１，１０２間に充電器を接続した充電時に
おいて、一旦、過充電防止回路２２０’で過充電状態が
検出されて第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２がオフ
すると、その後に、たとえ外部接続端子１０１、１０２
間に負荷を接続したとしても、第２の電界効果トランジ
スタＦＥＴ２はオンしない。すなわち、過充電用ヒステ
リシス回路２２５’で規定されている過充電用ヒステリ
シス電圧Ｖhy(oc)によって決まる時間の間、第２の電界
効果トランジスタＦＥＴ２ではその寄生ダイオードＤp2
を介して放電電流が流れ続ける。この時間の間、第２の
電界効果トランジスタＦＥＴ２ではエネルギーが消費さ
れることになる。その為、この期間が余りに長いと、第
２の電界効果トランジスタＦＥＴ２で熱が発生し、この
発生した熱により第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２
が破壊する虞がある。Further, in the conventional protection circuit 200 ', when charging is performed by connecting a charger between the external connection terminals 101 and 102, the overcharge prevention circuit 220' once detects the overcharge state and outputs the second electric field. When the effect transistor FET2 is turned off, thereafter, even if the external connection terminals 101, 102
Even if a load is connected in between, the second field effect transistor FET2 does not turn on. That is, during the time determined by the overcharge hysteresis voltage Vhy (oc) defined by the overcharge hysteresis circuit 225 ', the second field-effect transistor FET2 has its parasitic diode Dp2.
, The discharge current continues to flow. During this time, energy is consumed in the second field effect transistor FET2. Therefore, if this period is too long, heat is generated in the second field-effect transistor FET2, and the generated heat causes the second field-effect transistor FET2 to generate heat.
May be destroyed.
【００２２】したがって、本発明の課題は、放電制御ス
イッチおよび充電制御スイッチが破壊するのを防止する
ことができる、二次電池の保護回路を提供することにあ
る。Accordingly, an object of the present invention is to provide a protection circuit for a secondary battery, which can prevent the discharge control switch and the charge control switch from being destroyed.
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、二次電
池（３００）から外部接続端子（１０１，１０２）間に
接続された負荷（４００）へ流す放電電流を放電制御ス
イッチ（ＦＥＴ１）のオン／オフにより制御すると共
に、前記外部接続端子（１０１，１０２）間に接続され
た充電器（５００）から前記二次電池（３００）へ流す
充電電流を充電制御スイッチ（ＦＥＴ２）のオン／オフ
により制御することにより、前記二次電池（３００）を
保護する方法において、前記外部接続端子（１０１，１
０２）間に前記負荷（４００）を接続した放電時又は自
然放電した放電時に、前記二次電池（３００）の両端の
電圧（Ｖcc）が所定の過放電検出しきい値電圧（Ｖth(o
d)）よりも低くなったときに前記放電制御スイッチ（Ｆ
ＥＴ１）をオフし、前記外部接続端子（１０１，１０
２）間に前記負荷（４００）の代りに前記充電器（５０
０）を接続したときに前記放電制御スイッチ（ＦＥＴ
１）を直ちにオンし、前記外部接続端子（１０１，１０
２）間に前記充電器（５００）を接続した充電時に、前
記二次電池（３００）の両端の電圧（Ｖcc）が所定の過
充電検出しきい値電圧（Ｖth(oc)）よりも高くなったと
きに前記充電制御スイッチ（ＦＥＴ２）をオフし、前記
外部接続端子（１０１，１０２）間に前記充電器（５０
０）の代りに前記負荷（４００）を接続したときに前記
充電制御スイッチ（ＦＥＴ２）を直ちにオンするステッ
プを含むことを特徴とする二次電池の保護方法が得られ
る。According to the present invention, a discharge control switch (FET1) controls a discharge current flowing from a secondary battery (300) to a load (400) connected between external connection terminals (101, 102). And a charging current flowing from the charger (500) connected between the external connection terminals (101, 102) to the secondary battery (300) by turning on / off a charging control switch (FET2). In the method of protecting the secondary battery (300) by controlling by turning off the external connection terminal (101, 1).
02), the voltage (Vcc) across the secondary battery (300) is changed to a predetermined overdischarge detection threshold voltage (Vth (o) at the time of discharging when the load (400) is connected or at the time of spontaneous discharging.
d)) when the discharge control switch (F
ET1) is turned off, and the external connection terminals (101, 10) are turned off.
2) the charger (50) instead of the load (400) during
0) is connected to the discharge control switch (FET)
1) is immediately turned on, and the external connection terminals (101, 10) are turned on.
At the time of charging with the charger (500) connected during 2), the voltage (Vcc) across the secondary battery (300) becomes higher than a predetermined overcharge detection threshold voltage (Vth (oc)). Turns off the charge control switch (FET2), and connects the charger (50) between the external connection terminals (101, 102).
The method for protecting a secondary battery according to the present invention includes a step of immediately turning on the charge control switch (FET2) when the load (400) is connected in place of (0).
【００２４】また、本発明によれば、二次電池（３０
０）から外部接続端子（１０１，１０２）間に接続され
た負荷（４００）へ流す放電電流を放電制御スイッチ
（ＦＥＴ１）のオン／オフにより制御すると共に、前記
外部接続端子（１０１，１０２）間に接続された充電器
（５００）から前記二次電池（３００）へ流す充電電流
を充電制御スイッチ（ＦＥＴ２）のオン／オフにより制
御することにより、前記二次電池（３００）を保護する
回路において、前記外部接続端子（１０１，１０２）間
に前記負荷（４００）を接続した放電時又は自然放電し
た放電時に、前記二次電池（３００）の両端の電圧（Ｖ
cc）が所定の過放電検出しきい値電圧（Ｖth(od)）より
も低くなったときに前記放電制御スイッチ（ＦＥＴ１）
をオフする手段と、前記外部接続端子（１０１，１０
２）間に前記負荷（４００）の代りに前記充電器（５０
０）を接続したときに前記放電制御スイッチ（ＦＥＴ
１）を直ちにオンする手段と、前記外部接続端子（１０
１，１０２）間に前記充電器（５００）を接続した充電
時に、前記二次電池（３００）の両端の電圧（Ｖcc）が
所定の過充電検出しきい値電圧（Ｖth(oc)）よりも高く
なったときに前記充電制御スイッチ（ＦＥＴ２）をオフ
する手段と、前記外部接続端子（１０１，１０２）間に
前記充電器（５００）の代りに前記負荷（４００）を接
続したときに前記充電制御スイッチ（ＦＥＴ２）を直ち
にオンする手段と、を有することを特徴とする二次電池
の保護回路が得られる。According to the present invention, the secondary battery (30
0) to the load (400) connected between the external connection terminals (101, 102) is controlled by turning on / off a discharge control switch (FET1), and between the external connection terminals (101, 102). A circuit for protecting the secondary battery (300) by controlling the charging current flowing from the charger (500) connected to the secondary battery (300) to the secondary battery (300) by turning on / off a charge control switch (FET2). When the load (400) is connected between the external connection terminals (101, 102) or when the discharge is spontaneously discharged, the voltage (V) across the secondary battery (300) is reduced.
cc) becomes lower than a predetermined overdischarge detection threshold voltage (Vth (od)) when the discharge control switch (FET1)
And means for turning off the external connection terminals (101, 10).
2) the charger (50) instead of the load (400) during
0) is connected to the discharge control switch (FET)
1) means for turning on immediately, and the external connection terminal (10)
At the time of charging with the charger (500) connected between (1, 102), the voltage (Vcc) across the secondary battery (300) is higher than a predetermined overcharge detection threshold voltage (Vth (oc)). Means for turning off the charge control switch (FET2) when the voltage rises, and charging when the load (400) is connected between the external connection terminals (101, 102) instead of the charger (500). Means for immediately turning on the control switch (FET2).
【００２５】上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易
にするために付したものであり、一例にすぎず、これら
に限定されないのは勿論である。The reference numerals in parentheses are provided for easy understanding of the present invention, and are merely examples, and it is a matter of course that the present invention is not limited to these.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２７】図１を参照して、本発明の一実施の形態に
係る保護回路２００を備えた電池ユニット（電池パッ
ク）１００について説明する。図示の保護回路２００
は、過放電防止回路および過充電防止回路の構成が図４
に示したものと相違している点を除いて、図４に示した
保護回路２００’と同様の構成を有する。したがって、
過放電防止回路および過充電防止回路に、それぞれ、参
照符号２１０および２２０を付し、図４に示したものと
同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、
説明の簡略化のためにそれらの説明については省略す
る。Referring to FIG. 1, a battery unit (battery pack) 100 including a protection circuit 200 according to one embodiment of the present invention will be described. The illustrated protection circuit 200
The configuration of the overdischarge prevention circuit and the overcharge prevention circuit is shown in FIG.
4 has the same configuration as that of the protection circuit 200 'shown in FIG. Therefore,
The overdischarge prevention circuit and the overcharge prevention circuit are denoted by reference numerals 210 and 220, respectively, and those having the same functions as those shown in FIG.
For simplification of the description, the description thereof will be omitted.
【００２８】尚、ツェナーダイオード２１１，２２１
は、これに限定らず、他の基準電圧回路を使用する事が
できる。The Zener diodes 211 and 221
Is not limited to this, and another reference voltage circuit can be used.
【００２９】図示の過放電防止回路２１０は、過放電用
ヒステリシス回路２１５’の代りに、充電器接続検出回
路２１５と、第１及び第２の過放電制御用スイッチ２１
６，２１７と、過放電制御用出力段２１８とを備えてい
る点を除いて、図４に示した過放電防止回路２１０’と
同様の構成を有する。The overdischarge prevention circuit 210 shown in the figure includes a charger connection detection circuit 215 and first and second overdischarge control switches 21 instead of the overdischarge hysteresis circuit 215 '.
6, 217 and an over-discharge control output stage 218, and have the same configuration as the over-discharge prevention circuit 210 'shown in FIG.
【００３０】充電器接続検出回路２１５は、負極端子１
０２に接続され、外部接続端子１０１，１０２間に充電
器５００が接続されたか否かを検出する。第１の過放電
制御用スイッチ２１６は過放電用抵抗分圧回路と電源端
子との間に接続され、第２の過放電制御用スイッチ２１
７は過放電検出コンパレータ２１４の出力端子と過放電
制御用出力段２１８との間に接続されている。第１及び
第２の過放電制御用スイッチ２１６，２１７は、後述す
るように、充電器接続検出回路２１５によってオン又は
オフされる。過放電制御用出力段２１８は、第２の過放
電制御用スイッチ２１７と放電制御スイッチである第１
の電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートとの間に設け
られている。The charger connection detection circuit 215 is connected to the negative terminal 1
02 and detects whether or not the charger 500 is connected between the external connection terminals 101 and 102. The first over-discharge control switch 216 is connected between the over-discharge resistive voltage dividing circuit and the power supply terminal.
7 is connected between the output terminal of the over-discharge detection comparator 214 and the output stage 218 for over-discharge control. The first and second overdischarge control switches 216 and 217 are turned on or off by the charger connection detection circuit 215 as described later. The overdischarge control output stage 218 includes a second overdischarge control switch 217 and a first overdischarge control switch 217.
And the gate of the field effect transistor FET1.
【００３１】一方、図示の過充電防止回路２２０は、過
充電用ヒステリシス回路２２５’の代りに、負荷接続検
出回路２２５と、第１及び第２の過充電制御用スイッチ
２２６，２２７と、過充電制御用出力段２２８とを備え
ている点を除いて、図４に示した過充電防止回路２２
０’と同様の構成を有する。On the other hand, the overcharge prevention circuit 220 shown in the figure is replaced with a load connection detection circuit 225, first and second overcharge control switches 226 and 227, and an overcharge hysteresis circuit 225 '. Except for having the control output stage 228, the overcharge prevention circuit 22 shown in FIG.
It has the same configuration as 0 ′.
【００３２】負荷接続検出回路２２５は、負極端子１０
２に接続され、外部接続端子１０１、１０２間に負荷４
００が接続されたか否かを検出する。第１の過充電制御
用スイッチ２２６は過充電用抵抗分圧回路と接地端子と
の間に接続され、第２の過充電制御用スイッチ２２７は
過充電検出コンパレータ２２４の出力端子と過充電制御
用出力段２２８との間に接続されている。第１及び第２
の過充電制御用スイッチ２２６，２２７は、後述するよ
うに、負荷接続検出回路２２５によってオン又はオフさ
れる。過充電制御用出力段２２８は、第２の過充電制御
用スイッチ２２７と充電制御スイッチである第２の電界
効果トランジスタＦＥＴ２のゲートとの間に設けられて
いる。The load connection detection circuit 225 is connected to the negative terminal 10.
2 and a load 4 between the external connection terminals 101 and 102.
00 is detected as to whether or not it is connected. The first overcharge control switch 226 is connected between the overcharge resistance voltage dividing circuit and the ground terminal, and the second overcharge control switch 227 is connected between the output terminal of the overcharge detection comparator 224 and the overcharge control. It is connected between the output stage 228. First and second
The overcharge control switches 226 and 227 are turned on or off by the load connection detection circuit 225 as described later. The overcharge control output stage 228 is provided between the second overcharge control switch 227 and the gate of the second field-effect transistor FET2 that is a charge control switch.
【００３３】次に、図２及び図３を参照して、図１に示
した電池パック２００の動作について説明する。最初
に、図２を参照して、放電してから復帰するまでの動作
について説明し、その後で、図３を参照して、充電して
から復帰するまでの動作について説明する。Next, the operation of the battery pack 200 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. First, with reference to FIG. 2, an operation from discharge to return will be described, and then, with reference to FIG. 3, an operation from charge to return will be described.
【００３４】図２に加えて図１を参照して、放電時に
は、正極端子１０１と負極端子１０２との間に負荷４０
０が接続される。したがって、充電器接続検出回路２１
５は充電器５００が接続されたことを検出できないの
で、第１及び第２の過放電制御用スイッチ２１６，２１
７をオン状態にする。Referring to FIG. 1 in addition to FIG. 2, at the time of discharging, a load 40 is connected between the positive terminal 101 and the negative terminal 102.
0 is connected. Therefore, the charger connection detection circuit 21
5 cannot detect that the charger 500 is connected, so that the first and second overdischarge control switches 216, 21
7 is turned on.
【００３５】尚、負荷接続検出回路２２５では、負荷４
００が接続されたことを検出するので、第１及び第２の
過充電制御用スイッチ２２６，２２７を強制的にオフ状
態にする。その為、過充電制御用出力段２２８はオン制
御信号を第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲート
へ送出する。このオン制御信号に応答して、第２の電界
効果トランジスタＦＥＴ２はオン状態になっている。In the load connection detection circuit 225, the load 4
00 is detected, the first and second overcharge control switches 226 and 227 are forcibly turned off. Therefore, the overcharge control output stage 228 sends an ON control signal to the gate of the second field effect transistor FET2. In response to this ON control signal, the second field effect transistor FET2 is in the ON state.
【００３６】このとき、二次電池３００のバッテリ電圧
Ｖccは、まだ過放電検出しきい値電圧Ｖth(od)よりも高
いので、過放電検出コンパレータ２１４は論理ハイレベ
ルの信号を出力している。この論理ハイレベルの信号に
応答して、過放電制御用出力段２１８はオン制御信号を
第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートへ送出す
る。このオン制御信号に応答して、第１の電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ１はオン状態になっている。At this time, since the battery voltage Vcc of the secondary battery 300 is still higher than the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), the overdischarge detection comparator 214 outputs a signal of a logic high level. In response to this logic high level signal, the overdischarge control output stage 218 sends an on control signal to the gate of the first field effect transistor FET1. In response to the ON control signal, the first field effect transistor FET1 is in the ON state.
【００３７】さて、二次電池３００が放電していくと、
図２の矢印で示すように、そのバッテリ電圧Ｖccは徐々
に低下していく。そして、バッテリ電圧Ｖccが過放電検
出しきい値電圧Ｖth(od)よりも低くなると、過放電防止
回路２１０は論理ローレベルの過放電検出信号を出力す
る。この過放電検出信号に応答して、過放電制御用出力
段２１８はオフ制御信号を第１の電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１のゲートへ送出する。このオフ制御信号に応答
して、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１はオフし、
これにより過放電が防止される。Now, as the secondary battery 300 discharges,
As shown by the arrow in FIG. 2, the battery voltage Vcc gradually decreases. When the battery voltage Vcc becomes lower than the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), the overdischarge prevention circuit 210 outputs a logic low level overdischarge detection signal. In response to the overdischarge detection signal, the overdischarge control output stage 218 sends an off control signal to the gate of the first field effect transistor FET1. In response to the off control signal, the first field effect transistor FET1 turns off,
This prevents overdischarge.
【００３８】過放電であることが何らかの報知手段によ
りユーザに知らされると、ユーザは外部接続端子１０
１、１０２間から負荷４００を取り外し、その代りに外
部接続端子１０１、１０２間に充電器５００を接続す
る。これにより、二次電池３００の充電が開始される。
つまり、負荷４００を取り外した状態で、二次電池３０
０の内部抵抗分により、バッテリ電圧Ｖccが過放電検出
しきい値電圧Ｖth(od)以上迄上がっても第１の電界効果
トランジスタＦＥＴ１はオンしない。即ち、充電器５０
０が接続されない限り第１の電界効果トランジスタＦＥ
Ｔ１はオンしない。When the user is informed of the over-discharge by any notification means, the user can use the external connection terminal 10.
The load 400 is removed from between the terminals 1 and 102, and the charger 500 is connected between the external connection terminals 101 and 102 instead. Thereby, charging of the secondary battery 300 is started.
In other words, with the load 400 removed, the secondary battery 30
Even if the battery voltage Vcc rises to the overdischarge detection threshold voltage Vth (od) or more due to the internal resistance of 0, the first field effect transistor FET1 does not turn on. That is, the charger 50
0 unless the first field-effect transistor FE
T1 does not turn on.
【００３９】充電器５００が接続されたことを充電器接
続検出回路２１５が検出すると、充電器接続検出回路２
１５は、第１及び第２の過放電制御用スイッチ２１６，
２１７を強制的にオフ状態にする。これにより、その
為、過放電制御用出力段２１８はオン制御信号を第１の
電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートへ送出する。こ
のオン制御信号に応答して、第１の電界効果トランジス
タＦＥＴ１はオン状態になる。When the charger connection detection circuit 215 detects that the charger 500 is connected, the charger connection detection circuit 2
15 is a first and second overdischarge control switch 216,
217 is forcibly turned off. Thus, the overdischarge control output stage 218 sends an ON control signal to the gate of the first field effect transistor FET1. In response to the ON control signal, the first field effect transistor FET1 is turned on.
【００４０】このように、外部接続端子１０１、１０２
間に充電器５００を接続すると、第１の電界効果トラン
ジスタＦＥＴ１は直ちに強制的にオン状態とされる。し
たがって、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１におい
て無駄なエネルギーが消費されることなく、第１の電界
効果トランジスタＦＥＴ１で熱が発生するのを防止する
ことができる。その結果、第１の電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１が破壊するのを防止することが可能となる。As described above, the external connection terminals 101 and 102
When the charger 500 is connected in between, the first field-effect transistor FET1 is immediately forcibly turned on. Therefore, generation of heat in the first field-effect transistor FET1 can be prevented without wasting energy in the first field-effect transistor FET1. As a result, it is possible to prevent the first field-effect transistor FET1 from being broken.
【００４１】ここで、たとえ二次電池３００のバッテリ
電圧Ｖccが過放電検出しきい値電圧Ｖth(od)よりも低か
ろうと高かろうと、外部接続端子１０１，１０２間に充
電器５００が接続されている限り、第１の電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ１はオン状態である。したがって、二次
電池３００の充電が可能である。これに対して、二次電
池３００のバッテリ電圧Ｖccが過放電検出しきい値電圧
Ｖth(od)よりも低い状態で、誤って外部接続端子１０
１，１０２間に負荷４００を接続したとする。この場合
には、過放電防止回路２１０がオフ制御信号を第１の電
界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートへ送出するので、
第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１はオフ状態のまま
であり、放電は不可能である。Here, regardless of whether the battery voltage Vcc of the secondary battery 300 is lower or higher than the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), the charger 500 is connected between the external connection terminals 101 and 102. , The first field-effect transistor FET1 is on. Therefore, the secondary battery 300 can be charged. On the other hand, when the battery voltage Vcc of the secondary battery 300 is lower than the overdischarge detection threshold voltage Vth (od), the external connection terminal 10
It is assumed that a load 400 is connected between 1, 102. In this case, the overdischarge prevention circuit 210 sends the off control signal to the gate of the first field effect transistor FET1,
The first field-effect transistor FET1 remains in the off state, and discharge is impossible.
【００４２】図３に加えて図１を参照して、充電時に
は、正極端子１０１と負極端子１０２との間に充電器５
００が接続される。したがって、負荷接続検出回路２２
５は負荷４００が接続されたことを検出できないので、
第１及び第２の過充電制御用スイッチ２２６，２２７を
オン状態にする。Referring to FIG. 1 in addition to FIG. 3, during charging, charger 5 is connected between positive electrode terminal 101 and negative electrode terminal 102.
00 is connected. Therefore, the load connection detection circuit 22
5 cannot detect that the load 400 is connected,
The first and second overcharge control switches 226 and 227 are turned on.
【００４３】尚、充電器接続検出回路２１５では、充電
器５００が接続されたことを検出するので、第１及び第
２の過放電制御用スイッチ２１６，２１７を強制的にオ
フ状態にする。その為、過放電制御用出力段２１８はオ
ン制御信号を第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲ
ートへ送出する。このオン制御信号に応答して、第１の
電界効果トランジスタＦＥＴ１はオン状態になってい
る。Since the charger connection detection circuit 215 detects that the charger 500 has been connected, the first and second overdischarge control switches 216 and 217 are forcibly turned off. Therefore, the overdischarge control output stage 218 sends an ON control signal to the gate of the first field effect transistor FET1. In response to the ON control signal, the first field effect transistor FET1 is in the ON state.
【００４４】このとき、二次電池３００のバッテリ電圧
Ｖccは、まだ過充電検出しきい値電圧Ｖth(oc)よりも低
いので、過充電検出コンパレータ２２４は論理ハイレベ
ルの信号を出力している。この論理ハイレベルの信号に
応答して、過充電制御用出力段２２８はオン制御信号を
第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートへ送出す
る。このオン制御信号に応答して、第２の電界効果トラ
ンジスタＦＥＴ２はオン状態になっている。At this time, since the battery voltage Vcc of the secondary battery 300 is still lower than the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), the overcharge detection comparator 224 outputs a logical high level signal. In response to this logic high level signal, the overcharge control output stage 228 sends an on control signal to the gate of the second field effect transistor FET2. In response to this ON control signal, the second field effect transistor FET2 is in the ON state.
【００４５】さて、このようして二次電池３００の充電
が続けられると、そのバッテリ電圧Ｖccは、図３の矢印
で示すように、徐々に上昇する。そして、バッテリ電圧
Ｖccが過充電検出しきい値電圧Ｖth(oc)よりも高くなる
と、過充電検出コンパレータ２２４は論理ローレベルの
過充電検出信号を出力する。この過充電検出信号に応答
して、過充電制御用出力段２２８はオフ制御信号を第２
の電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートへ送出する。
このオフ制御信号に応答して、第２の電界効果トランジ
スタＦＥＴ２はオフし、これにより過充電が防止され
る。When the charging of the secondary battery 300 is continued in this manner, the battery voltage Vcc gradually increases as shown by the arrow in FIG. When the battery voltage Vcc becomes higher than the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), the overcharge detection comparator 224 outputs a logic low level overcharge detection signal. In response to the overcharge detection signal, the overcharge control output stage 228 outputs the off control signal to the second
To the gate of the field effect transistor FET2.
In response to the off control signal, the second field effect transistor FET2 is turned off, thereby preventing overcharging.
【００４６】過充電であることが何らかの報知手段によ
りユーザに知らされると、ユーザは充電が完了したと判
断する。そして、ユーザは、外部接続端子１０１、１０
２間から充電器５００を取り外し、その代りに外部接続
端子１０１、１０２間に負荷４００を接続する。これに
より、二次電池３００から負荷５００への放電が開始さ
れる。つまり充電器５００を取り外した状態で、二次電
池３００の内部抵抗分により、バッテリ電圧Ｖccが過充
電検出しきい値電圧Ｖth(oc)以下迄下がっても第２の電
界効果トランジスタＦＥＴ２はオンしない。即ち、負荷
４００を接続しない限り第２の電界効果トランジスタＦ
ＥＴ２はオンしない。When the user is informed of the overcharging by any notification means, the user determines that the charging is completed. Then, the user connects the external connection terminals 101, 10
The charger 500 is removed from between the two, and the load 400 is connected between the external connection terminals 101 and 102 instead. Thus, discharging from the secondary battery 300 to the load 500 is started. That is, with the charger 500 removed, the second field-effect transistor FET2 does not turn on even if the battery voltage Vcc falls below the overcharge detection threshold voltage Vth (oc) due to the internal resistance of the secondary battery 300. . That is, unless the load 400 is connected, the second field effect transistor F
ET2 does not turn on.
【００４７】負荷４００が接続されたことを負荷接続検
出回路２２５が検出すると、負荷接続検出回路２２５
は、第１及び第２の過充電制御用スイッチ２２６，２２
７を強制的にオフ状態にする。その為、過充電制御用出
力段２２８はオン制御信号を第２の電界効果トランジス
タＦＥＴ２のゲートへ送出する。このオン制御信号に応
答して、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２はオン状
態になる。When the load connection detection circuit 225 detects that the load 400 is connected, the load connection detection circuit 225
Are the first and second overcharge control switches 226, 22
7 is forcibly turned off. Therefore, the overcharge control output stage 228 sends an ON control signal to the gate of the second field effect transistor FET2. In response to this ON control signal, the second field effect transistor FET2 is turned on.
【００４８】このように、外部接続端子１０１、１０２
間に負荷４００を接続すると、第２の電界効果トランジ
スタＦＥＴ２は直ちに強制的にオン状態とされる。した
がって、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２において
無駄なエネルギーが消費されることなく、第２の電界効
果トランジスタＦＥＴ２で熱が発生するのを防止するこ
とができる。その結果、第２の電界効果トランジスタＦ
ＥＴ２が破壊するのを防止することが可能となる。As described above, the external connection terminals 101 and 102
When the load 400 is connected therebetween, the second field-effect transistor FET2 is immediately forcibly turned on. Therefore, generation of heat in the second field-effect transistor FET2 can be prevented without wasting energy in the second field-effect transistor FET2. As a result, the second field effect transistor F
ET2 can be prevented from being destroyed.
【００４９】ここで、たとえ二次電池３００のバッテリ
電圧Ｖccが過充電検出しきい値電圧Ｖth(oc)よりも高か
ろうと低かろうと、外部接続端子１０１，１０２間に負
荷４００が接続されている限り、第２の電界効果トラン
ジスタＦＥＴ２はオン状態である。したがって、負荷４
００への放電が可能である。これに対して、二次電池３
００のバッテリ電圧Ｖccが過充電検出しきい値電圧Ｖth
(oc)よりも高い状態で、誤って外部接続端子１０１，１
０２間に充電器５００を接続したとする。この場合に
は、過充電防止回路２２０がオフ制御信号を第２の電界
効果トランジスタＦＥＴ２のゲートへ送出するので、第
２の電界効果トランジスタＦＥＴ２はオフ状態のままで
あり、充電は不可能である。Here, regardless of whether the battery voltage Vcc of the secondary battery 300 is higher or lower than the overcharge detection threshold voltage Vth (oc), the load 400 is connected between the external connection terminals 101 and 102. As long as there is, the second field effect transistor FET2 is on. Therefore, load 4
A discharge to 00 is possible. On the other hand, the secondary battery 3
00 is the overcharge detection threshold voltage Vth
(oc), the external connection terminals 101, 1
It is assumed that the charger 500 is connected during the period 02. In this case, since the overcharge prevention circuit 220 sends an off control signal to the gate of the second field effect transistor FET2, the second field effect transistor FET2 remains in the off state, and charging is not possible. .
【００５０】以上、本発明について実施の形態によって
説明を例に挙げて説明してきたが、本発明は上述した実
施の形態に限定しないのは勿論である。すなわち、本発
明は、過放電時に充電器が接続されたときには直ちに強
制的に放電制御スイッチをオン状態にすることにより過
放電から復帰ができ、また、過充電時に負荷が接続され
たときには直ちに強制的に充電制御スイッチをオン状態
にすることにより過充電から復帰する構成であれば、ど
のような構成を採用しても良いのは勿論である。As described above, the present invention has been described by taking the embodiment as an example, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. In other words, according to the present invention, it is possible to recover from overdischarge by forcibly turning on the discharge control switch immediately when a charger is connected during overdischarge, and to immediately forcibly when a load is connected during overcharge. Of course, any configuration may be employed as long as it is configured to recover from overcharge by turning on the charge control switch.
【００５１】尚、本発明によれば、寄生ダイオードを有
しない電界効果トランジスタＦＥＴにも適用する事がで
きる。According to the present invention, the present invention can be applied to a field effect transistor FET having no parasitic diode.
【００５２】[0052]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、過放電時に充電器が接続されたときには直ちに強
制的に放電制御スイッチをオンにし過放電から復帰し、
また、過充電時に負荷が接続されたときには直ちに強制
的に充電制御スイッチをオンにし過充電から復帰してい
るので、無駄なエネルギーが放電制御スイッチおよび充
電制御スイッチで消費されることなく、放電制御スイッ
チおよび充電制御スイッチで熱が発生するのを防止する
ことができる。その結果、放電制御スイッチおよび充電
制御スイッチが破壊するのを防止することが可能とな
る。As is apparent from the above description, according to the present invention, when the charger is connected during overdischarge, the discharge control switch is forcibly turned on immediately to recover from overdischarge.
In addition, when a load is connected during overcharge, the charge control switch is forcibly turned on immediately to return from overcharge, so that wasteful energy is not consumed by the discharge control switch and the charge control switch. Generation of heat by the switch and the charge control switch can be prevented. As a result, it is possible to prevent the discharge control switch and the charge control switch from being destroyed.
【００５３】この様に負荷を検出、又は充電器を検出す
る事により、電界効果トランジスタＦＥＴをオンさせる
度、電界効果トランジスタＦＥＴの寄生ダイオードを通
して充放電する事はなく、電界効果トランジスタＦＥＴ
に電力的負担をかける事がなく、安全にスイッチ操作を
行う事ができる。By detecting the load or the charger in this manner, each time the field effect transistor FET is turned on, the field effect transistor FET does not charge / discharge through the parasitic diode.
The switch can be operated safely without imposing a power burden on the switch.
【図１】本発明の一実施形態による二次電池の保護回路
を備えた電池パックの構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a battery pack including a protection circuit for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１に示した電池パックにおける、放電してか
ら復帰するまでの動作を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of the battery pack shown in FIG. 1 from discharge to return.
【図３】図１に示した電池パックにおける、充電してか
ら復帰するまでの動作を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an operation of the battery pack shown in FIG. 1 from charging to recovery.
【図４】従来の二次電池の保護回路を備えた電池パック
の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional battery pack including a secondary battery protection circuit.
【図５】図４に示した二次電池の保護回路の動作を説明
するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the protection circuit for the secondary battery shown in FIG.
１００ 電池ユニット（電池パック） １０１ 正極端子 １０２ 負極端子 ２００ 保護回路 ２１０ 過放電防止回路 ２１１ ツェナーダイオード ２１２，２１３ ブリーダ抵抗 ２１４ 過放電検出コンパレータ ２１５ 充電器接続検出回路 ２１６，２１７ 過放電制御用スイッチ ２１８ 過放電制御用出力段 ２２０ 過充電防止回路 ２２１ ツェナーダイオード ２２２，２２３ ブリーダ抵抗 ２２４ 過充電検出コンパレータ ２２５ 負荷接続検出回路 ２２６，２２７ 過充電制御用スイッチ ２２８ 過充電制御用出力段 REFERENCE SIGNS LIST 100 Battery unit (battery pack) 101 Positive terminal 102 Negative terminal 200 Protection circuit 210 Overdischarge prevention circuit 211 Zener diode 212, 213 Bleeder resistance 214 Overdischarge detection comparator 215 Charger connection detection circuit 216, 217 Overdischarge control switch 218 Over Output stage for discharge control 220 Overcharge prevention circuit 221 Zener diode 222, 223 Bleeder resistance 224 Overcharge detection comparator 225 Load connection detection circuit 226, 227 Overcharge control switch 228 Overcharge control output stage
Claims (2)
た負荷へ流す放電電流を放電制御スイッチのオン／オフ
により制御すると共に、前記外部接続端子間に接続され
た充電器から前記二次電池へ流す充電電流を充電制御ス
イッチのオン／オフにより制御することにより、前記二
次電池を保護する方法において、 前記外部接続端子間に前記負荷を接続した放電時又は自
然放電した放電時に、前記二次電池の両端の電圧が所定
の過放電検出しきい値電圧よりも低くなったときに前記
放電制御スイッチをオフし、 前記外部接続端子間に前記負荷の代りに前記充電器を接
続したときに前記放電制御スイッチを直ちにオンし、 前記外部接続端子間に前記充電器を接続した充電時に、
前記二次電池の両端の電圧が所定の過充電検出しきい値
電圧よりも高くなったときに前記充電制御スイッチをオ
フし、 前記外部接続端子間に前記充電器の代りに前記負荷を接
続したときに前記充電制御スイッチを直ちにオンするス
テップを含むことを特徴とする二次電池の保護方法。1. A discharge current flowing from a secondary battery to a load connected between external connection terminals is controlled by turning on / off a discharge control switch, and a secondary battery is charged from a charger connected between the external connection terminals to the secondary battery. A method for protecting the secondary battery by controlling a charging current flowing to a battery by turning on / off a charge control switch, wherein the discharge is performed when the load is connected between the external connection terminals or when the natural discharge occurs. When the voltage at both ends of the secondary battery becomes lower than a predetermined overdischarge detection threshold voltage, the discharge control switch is turned off, and the charger is connected between the external connection terminals instead of the load. Immediately turn on the discharge control switch at the time of charging with the charger connected between the external connection terminals,
The charge control switch was turned off when the voltage at both ends of the secondary battery became higher than a predetermined overcharge detection threshold voltage, and the load was connected between the external connection terminals instead of the charger. Occasionally turning on the charge control switch immediately.
た負荷へ流す放電電流を放電制御スイッチのオン／オフ
により制御すると共に、前記外部接続端子間に接続され
た充電器から前記二次電池へ流す充電電流を充電制御ス
イッチのオン／オフにより制御することにより、前記二
次電池を保護する回路において、 前記外部接続端子間に前記負荷を接続した放電時又は自
然放電した放電時に、前記二次電池の両端の電圧が所定
の過放電検出しきい値電圧よりも低くなったときに前記
放電制御スイッチをオフする手段と、 前記外部接続端子間に前記負荷の代りに前記充電器を接
続したときに前記放電制御スイッチを直ちにオンする手
段と、 前記外部接続端子間に前記充電器を接続した充電時に、
前記二次電池の両端の電圧が所定の過充電検出しきい値
電圧よりも高くなったときに前記充電制御スイッチをオ
フする手段と、 前記外部接続端子間に前記充電器の代りに前記負荷を接
続したときに前記充電制御スイッチを直ちにオンする手
段と、を有することを特徴とする二次電池の保護回路。2. A discharge current flowing from a secondary battery to a load connected between external connection terminals is controlled by turning on / off a discharge control switch. In the circuit for protecting the secondary battery by controlling the charging current flowing to the battery by turning on / off a charge control switch, at the time of discharging when the load is connected between the external connection terminals or at the time of discharging by natural discharge, Means for turning off the discharge control switch when the voltage across the secondary battery becomes lower than a predetermined overdischarge detection threshold voltage, and connecting the charger instead of the load between the external connection terminals Means for immediately turning on the discharge control switch when the battery charger is connected between the external connection terminals,
Means for turning off the charge control switch when the voltage across the secondary battery becomes higher than a predetermined overcharge detection threshold voltage; and loading the load instead of the charger between the external connection terminals. Means for immediately turning on the charge control switch when connected.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP32131999A JP2001145271A (en) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | Secondary battery protection method and circuit |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP32131999A JP2001145271A (en) | 1999-11-11 | 1999-11-11 | Secondary battery protection method and circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=18131271
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| JP (1) | JP2001145271A (en) |
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1999
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