JP2001351697A - バッテリパック - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、バッテリパックに関し、例えばリ
チウムイオン二次電池によるバッテリパックに適用し
て、一部の電界効果型トランジスタが静電気等により破
壊した場合でも、使用することができるようにする。 【解決手段】 本発明は、並列接続された充電制御用又
は放電制御用のスイッチイング素子である電界効果型ト
ランジスタ６Ａ、６Ｂのゲートにそれぞれ１０〔ｋΩ〕
以上の抵抗器２２Ａ、２２Ｂを介して制御電圧を供給す
る。
チウムイオン二次電池によるバッテリパックに適用し
て、一部の電界効果型トランジスタが静電気等により破
壊した場合でも、使用することができるようにする。 【解決手段】 本発明は、並列接続された充電制御用又
は放電制御用のスイッチイング素子である電界効果型ト
ランジスタ６Ａ、６Ｂのゲートにそれぞれ１０〔ｋΩ〕
以上の抵抗器２２Ａ、２２Ｂを介して制御電圧を供給す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリパックに
関し、例えばリチウムイオン二次電池によるバッテリパ
ックに適用することができる。本発明は、並列接続され
た充電制御用又は放電制御用のスイッチイング素子であ
る電界効果型トランジスタのゲートにそれぞれ１０〔ｋ
Ω〕以上の抵抗器を介して制御電圧を供給することによ
り、並列接続した電界効果型トランジスタにより充電電
流、放電電流を制御する構成のバッテリパックにおい
て、一部の電界効果型トランジスタが静電気等により破
壊した場合でも、使用することができるようにする。
関し、例えばリチウムイオン二次電池によるバッテリパ
ックに適用することができる。本発明は、並列接続され
た充電制御用又は放電制御用のスイッチイング素子であ
る電界効果型トランジスタのゲートにそれぞれ１０〔ｋ
Ω〕以上の抵抗器を介して制御電圧を供給することによ
り、並列接続した電界効果型トランジスタにより充電電
流、放電電流を制御する構成のバッテリパックにおい
て、一部の電界効果型トランジスタが静電気等により破
壊した場合でも、使用することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】従来、リチウムイオン二次電池によるバ
ッテリパックにおいては、制御用ＩＣによりスイッチン
グ用の電界効果型トランジスタの動作を制御することに
より、過大電圧充電、過小電圧放電を防止するようにな
されている。
ッテリパックにおいては、制御用ＩＣによりスイッチン
グ用の電界効果型トランジスタの動作を制御することに
より、過大電圧充電、過小電圧放電を防止するようにな
されている。
【０００３】すなわち図６は、バッテリパックを示す接
続図である。バッテリパック１は、所定のケースに二次
電池セル２、保護回路３を収納にして構成され、充電装
置、負荷装置に装着されると、正極外部端子４Ａ、負極
外部端子４Ｂを介してこれら充電装置、負荷装置と二次
電池セル２との間で充放電電流を入出力可能に構成され
る。
続図である。バッテリパック１は、所定のケースに二次
電池セル２、保護回路３を収納にして構成され、充電装
置、負荷装置に装着されると、正極外部端子４Ａ、負極
外部端子４Ｂを介してこれら充電装置、負荷装置と二次
電池セル２との間で充放電電流を入出力可能に構成され
る。
【０００４】バッテリパック１においては、制御用ＩＣ
５により２次電池セル２の端子電圧、正極外部端子４Ａ
及び負極外部端子４Ｂ間の端子電圧等がモニタされ、こ
のモニタ結果により充放電経路に配置されたスイッチン
グ用電界効果型トランジスタ６及び７がオンオフ制御さ
れる。すなわちこのバッテリパック１では、負極外部端
子４Ｂと二次電池セル２の負極端子との間の充放電経路
に、放電制御用及び充電制御用のＮチャンネル電界効果
型トランジスタ６及び７が直列に配置される。なお、こ
れらＮチャンネル電界効果型トランジスタ６、７には、
構造上の理由からそれぞれソース及びドレイン間に寄生
ダイオードが存在する。これによりバッテリパック１に
おいては、２次電池セル２の端子電圧が所定電圧以下に
なると、放電制御用である電界効果型トランジスタ６を
オフ状態に切り換え、過小電圧放電を防止する。また２
次電池セル２の端子電圧が所定電圧以上になると、充電
制御用である電界効果型トランジスタ７をオフ状態に切
り換え、過大電圧充電を防止するようになされている。
５により２次電池セル２の端子電圧、正極外部端子４Ａ
及び負極外部端子４Ｂ間の端子電圧等がモニタされ、こ
のモニタ結果により充放電経路に配置されたスイッチン
グ用電界効果型トランジスタ６及び７がオンオフ制御さ
れる。すなわちこのバッテリパック１では、負極外部端
子４Ｂと二次電池セル２の負極端子との間の充放電経路
に、放電制御用及び充電制御用のＮチャンネル電界効果
型トランジスタ６及び７が直列に配置される。なお、こ
れらＮチャンネル電界効果型トランジスタ６、７には、
構造上の理由からそれぞれソース及びドレイン間に寄生
ダイオードが存在する。これによりバッテリパック１に
おいては、２次電池セル２の端子電圧が所定電圧以下に
なると、放電制御用である電界効果型トランジスタ６を
オフ状態に切り換え、過小電圧放電を防止する。また２
次電池セル２の端子電圧が所定電圧以上になると、充電
制御用である電界効果型トランジスタ７をオフ状態に切
り換え、過大電圧充電を防止するようになされている。
【０００５】なおバッテリパック１は、図７に示すよう
に、Ｎチャンネル電界効果型トランジスタ６、７に代え
て、Ｐチャンネル電界効果型トランジスタ８、９により
スイッチイング素子を構成する場合もある。
に、Ｎチャンネル電界効果型トランジスタ６、７に代え
て、Ｐチャンネル電界効果型トランジスタ８、９により
スイッチイング素子を構成する場合もある。
【０００６】このようなバッテリパックにおいては、図
６との対比により図８に示すように、充放電電流が大き
い場合には、スイッチング素子を構成する電界効果型ト
ランジスタを並列接続して充放電電流を制御するように
なされている。すなわちバッテリパックにおいては、制
御用ＩＣより出力される制御用信号を抵抗器１０を介し
て電界効果型トランジスタ６Ａ及び６Ｂのゲートに供給
する。なおこの図８においては、放電用電界効果型トラ
ンジスタ６Ａ、６Ｂについてのみ示し、充電用の電界効
果型トランジスタについては、記載を省略する。ここで
制御用ＩＣにおける制御用信号出力端子の出力インピー
ダンスは、通常１０〔ｋΩ〕以上であり、抵抗器１０が
直列接続された等化回路に相当する。
６との対比により図８に示すように、充放電電流が大き
い場合には、スイッチング素子を構成する電界効果型ト
ランジスタを並列接続して充放電電流を制御するように
なされている。すなわちバッテリパックにおいては、制
御用ＩＣより出力される制御用信号を抵抗器１０を介し
て電界効果型トランジスタ６Ａ及び６Ｂのゲートに供給
する。なおこの図８においては、放電用電界効果型トラ
ンジスタ６Ａ、６Ｂについてのみ示し、充電用の電界効
果型トランジスタについては、記載を省略する。ここで
制御用ＩＣにおける制御用信号出力端子の出力インピー
ダンスは、通常１０〔ｋΩ〕以上であり、抵抗器１０が
直列接続された等化回路に相当する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のバッ
テリパックにおいては、携帯して使用される場合があ
り、これにより静電気による高電圧が印加される場合が
ある。このような静電気による高電圧は、６〜１５〔ｋ
Ｖ〕程度の電圧であるのに対し、電界効果型トランジス
タにおいては、数〔ｋＶ〕以上の電圧の印加により破壊
され、これによりバッテリパックにおいては、頻繁に携
帯して使用する場合等に、電界効果型トランジスタが静
電気により破壊される恐れがある。
テリパックにおいては、携帯して使用される場合があ
り、これにより静電気による高電圧が印加される場合が
ある。このような静電気による高電圧は、６〜１５〔ｋ
Ｖ〕程度の電圧であるのに対し、電界効果型トランジス
タにおいては、数〔ｋＶ〕以上の電圧の印加により破壊
され、これによりバッテリパックにおいては、頻繁に携
帯して使用する場合等に、電界効果型トランジスタが静
電気により破壊される恐れがある。
【０００８】従来のバッテリパックにおいて、図６及び
図７について上述したような、スイッチイング素子であ
る充放電制御用の電界効果型トランジスタを充放電経路
にそれぞれ１個配置した構成のバッテリパックにおいて
は、このような静電気等による電界効果型トランジスタ
の破壊により電界効果型トランジスタのソース−ドレイ
ン間抵抗値が大きな値に変化し、使用することが困難に
なる。因みにソース−ドレイン間抵抗値は、通常、１０
０〔ｍΩ〕以下であるのに対し、このように破壊すると
１〔ｋΩ〕以上となる。
図７について上述したような、スイッチイング素子であ
る充放電制御用の電界効果型トランジスタを充放電経路
にそれぞれ１個配置した構成のバッテリパックにおいて
は、このような静電気等による電界効果型トランジスタ
の破壊により電界効果型トランジスタのソース−ドレイ
ン間抵抗値が大きな値に変化し、使用することが困難に
なる。因みにソース−ドレイン間抵抗値は、通常、１０
０〔ｍΩ〕以下であるのに対し、このように破壊すると
１〔ｋΩ〕以上となる。
【０００９】これに対して図８について上述したような
電界効果型トランジスタを並列接続した構成によるバッ
テリパックにおいては、この並列接続した電界効果型ト
ランジスタの一方だけが静電気により破壊される場合も
考えられる。この場合に、並列接続された電界効果型ト
ランジスタの数が多い場合等にあっては、各電界効果型
トランジスタの容量に余裕があり、残りの電界効果型ト
ランジスタだけでも、十分に充放電電流を流すことがで
きる場合がある。このような場合に、バッテリパックを
使用すことができれば、便利であると考えられる。とこ
ろが従来のバッテリパックにおいては、このような場合
に、使用することが困難になる問題があった。
電界効果型トランジスタを並列接続した構成によるバッ
テリパックにおいては、この並列接続した電界効果型ト
ランジスタの一方だけが静電気により破壊される場合も
考えられる。この場合に、並列接続された電界効果型ト
ランジスタの数が多い場合等にあっては、各電界効果型
トランジスタの容量に余裕があり、残りの電界効果型ト
ランジスタだけでも、十分に充放電電流を流すことがで
きる場合がある。このような場合に、バッテリパックを
使用すことができれば、便利であると考えられる。とこ
ろが従来のバッテリパックにおいては、このような場合
に、使用することが困難になる問題があった。
【００１０】すなわち図８に示す構成におけるバッテリ
パックを例に取って説明すると、制御用ＩＣは、放電制
御用電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂのゲート制御電
圧の立ち上げ及び立ち下げによりそれぞれ放電制御用電
界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂをオン状態及びオフ状
態に設定するようになされており、このオン状態に設定
する電圧が例えば二次電池セルの端子電圧とほぼ等しい
電圧に設定される。これに対してオフ状態への設定は、
このゲート制御電圧をほぼ０〔Ｖ〕に設定して実行さ
れ、リチウムイオン２次電池の場合には、２次電池セル
の端子電圧が２〔Ｖ〕まで下がると、電界効果型トラン
ジスタ６Ａ、６Ｂをオン状態からオフ状態に切り換え
る。
パックを例に取って説明すると、制御用ＩＣは、放電制
御用電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂのゲート制御電
圧の立ち上げ及び立ち下げによりそれぞれ放電制御用電
界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂをオン状態及びオフ状
態に設定するようになされており、このオン状態に設定
する電圧が例えば二次電池セルの端子電圧とほぼ等しい
電圧に設定される。これに対してオフ状態への設定は、
このゲート制御電圧をほぼ０〔Ｖ〕に設定して実行さ
れ、リチウムイオン２次電池の場合には、２次電池セル
の端子電圧が２〔Ｖ〕まで下がると、電界効果型トラン
ジスタ６Ａ、６Ｂをオン状態からオフ状態に切り換え
る。
【００１１】バッテリパックにおいて、抵抗器１０は、
抵抗値が１００〔ｋΩ〕程度に設定され、電界効果型ト
ランジスタ６Ａ、６Ｂにおいては、正常な場合、ゲート
−ソース間抵抗値が約１〜２００〔ＭΩ〕となる。これ
により制御用ＩＣ５においては、制御端子の端子電圧を
４〔Ｖ〕及び０〔Ｖ〕に設定して、それぞれ電界効果型
トランジスタ６Ａ、６Ｂのゲート電圧を４〔Ｖ〕及び０
〔Ｖ〕に設定することができる。
抵抗値が１００〔ｋΩ〕程度に設定され、電界効果型ト
ランジスタ６Ａ、６Ｂにおいては、正常な場合、ゲート
−ソース間抵抗値が約１〜２００〔ＭΩ〕となる。これ
により制御用ＩＣ５においては、制御端子の端子電圧を
４〔Ｖ〕及び０〔Ｖ〕に設定して、それぞれ電界効果型
トランジスタ６Ａ、６Ｂのゲート電圧を４〔Ｖ〕及び０
〔Ｖ〕に設定することができる。
【００１２】また電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂの
ソース−ドレイン間抵抗値を小さな値に維持する最低の
ゲート−ソース間電圧は、約１．５〔Ｖ〕程度である。
これによりバッテリパックにおいては、制御端子の端子
電圧を４〔Ｖ〕及び０〔Ｖ〕に設定して、それぞれ電界
効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂをオン状態及びオフ状態
に設定することができる。
ソース−ドレイン間抵抗値を小さな値に維持する最低の
ゲート−ソース間電圧は、約１．５〔Ｖ〕程度である。
これによりバッテリパックにおいては、制御端子の端子
電圧を４〔Ｖ〕及び０〔Ｖ〕に設定して、それぞれ電界
効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂをオン状態及びオフ状態
に設定することができる。
【００１３】これに対して、電界効果型トランジスタが
静電気等により破壊された場合、電界効果型トランジス
タのゲート−ソース間抵抗は、１〔ｋΩ〕程度に低下す
る。これにより例えば電界効果型トランジスタ６Ａが静
電気により破壊した場合、正常な側の電界効果型トラン
ジスタ６Ｂにおいても、ゲート−ソース間電圧がほぼ０
〔Ｖ〕に立ち下がり、これにより結局、電界効果型トラ
ンジスタ６Ｂをオン状態に設定することが困難になる。
なお図９は、充電制御用の電界効果型トランジスタを省
略して図８に示す構成のバッテリパックの構成における
各部の抵抗値を示すものであり、電界効果型トランジス
タのソース−ドレイン間抵抗値は、２つの電界効果型ト
ランジスタ６Ａ、６Ｂの総合の抵抗値である。これによ
り二次電池セル２の端子電圧が４〔Ｖ〕の場合でも、静
電破壊後にあっては、電界効果型トランジスタのソース
−ドレイン間抵抗値が２〔ｋΩ〕であることにより、負
荷が短絡した場合でも２〔ｍＡ〕（４〔Ｖ〕÷２〔ｋ
Ω〕）の放電電流しか供給できないことが判る。これに
より１個の電界効果型トランジスタが静電破壊された場
合、バッテリパックにおいては、通常の放電電流である
３〔ｍＡ〕〜１０〔Ａ〕の放電電流を供給できなくな
る。
静電気等により破壊された場合、電界効果型トランジス
タのゲート−ソース間抵抗は、１〔ｋΩ〕程度に低下す
る。これにより例えば電界効果型トランジスタ６Ａが静
電気により破壊した場合、正常な側の電界効果型トラン
ジスタ６Ｂにおいても、ゲート−ソース間電圧がほぼ０
〔Ｖ〕に立ち下がり、これにより結局、電界効果型トラ
ンジスタ６Ｂをオン状態に設定することが困難になる。
なお図９は、充電制御用の電界効果型トランジスタを省
略して図８に示す構成のバッテリパックの構成における
各部の抵抗値を示すものであり、電界効果型トランジス
タのソース−ドレイン間抵抗値は、２つの電界効果型ト
ランジスタ６Ａ、６Ｂの総合の抵抗値である。これによ
り二次電池セル２の端子電圧が４〔Ｖ〕の場合でも、静
電破壊後にあっては、電界効果型トランジスタのソース
−ドレイン間抵抗値が２〔ｋΩ〕であることにより、負
荷が短絡した場合でも２〔ｍＡ〕（４〔Ｖ〕÷２〔ｋ
Ω〕）の放電電流しか供給できないことが判る。これに
より１個の電界効果型トランジスタが静電破壊された場
合、バッテリパックにおいては、通常の放電電流である
３〔ｍＡ〕〜１０〔Ａ〕の放電電流を供給できなくな
る。
【００１４】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、並列接続した電界効果型トランジスタにより充電電
流、放電電流を制御する構成のバッテリパックにおい
て、一部の電界効果型トランジスタが静電気等により破
壊した場合でも、使用することができるバッテリパック
を提案しようとするものである。
で、並列接続した電界効果型トランジスタにより充電電
流、放電電流を制御する構成のバッテリパックにおい
て、一部の電界効果型トランジスタが静電気等により破
壊した場合でも、使用することができるバッテリパック
を提案しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、複数の電界効果型トランジスタの
各々のゲートが、１０〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して、
制御電圧を入力するようにする。
め本発明においては、複数の電界効果型トランジスタの
各々のゲートが、１０〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して、
制御電圧を入力するようにする。
【００１６】複数の電界効果型トランジスタの各々のゲ
ートが、１０〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して、制御電圧
を入力するようにすれば、何れかの電界効果型トランジ
スタが静電気等により破壊されてゲート−ソース間抵抗
値が極端に小さな抵抗値になった場合でも、他の電界効
果型トランジスタのゲート電圧の低下を防止することが
でき、これにより他の電界効果型トランジスタにより充
電電流、放電電流を制御することができる。
ートが、１０〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して、制御電圧
を入力するようにすれば、何れかの電界効果型トランジ
スタが静電気等により破壊されてゲート−ソース間抵抗
値が極端に小さな抵抗値になった場合でも、他の電界効
果型トランジスタのゲート電圧の低下を防止することが
でき、これにより他の電界効果型トランジスタにより充
電電流、放電電流を制御することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。
発明の実施の形態を詳述する。
【００１８】（１）第１の実施の形態 （１−１）第１の実施の形態の構成 図８との対比により示す図１は、本発明の第１の実施の
形態に係るバッテリパックを示す接続図である。このバ
ッテリパック２１において、図８について上述したバッ
テリパックと同一の構成は、対応する符号を付して示
し、重複した説明は省略する。なおこのバッテリパック
２１においては、放電制御用の電界効果型トランジスタ
のみについて示すが、充電制御用の電界効果型トランジ
スタについても、この放電制御用の電界効果型トランジ
スタと同様に構成される。
形態に係るバッテリパックを示す接続図である。このバ
ッテリパック２１において、図８について上述したバッ
テリパックと同一の構成は、対応する符号を付して示
し、重複した説明は省略する。なおこのバッテリパック
２１においては、放電制御用の電界効果型トランジスタ
のみについて示すが、充電制御用の電界効果型トランジ
スタについても、この放電制御用の電界効果型トランジ
スタと同様に構成される。
【００１９】このバッテリパック２１において、各電界
効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂは、それぞれ抵抗器２２
Ａ及び２２Ｂを介して制御ＩＣより制御電圧を入力す
る。ここでこれら抵抗器２２Ａ及び２２Ｂは、何れかの
電界効果型トランジスタが静電気等により破壊してゲー
ト−ソース間抵抗値が小さな値になっても、他方の電界
効果型トランジスタをオン状態に切り換え可能なゲート
電圧が制御電圧の立ち上がりにより印加されるように、
抵抗値が選定される。
効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂは、それぞれ抵抗器２２
Ａ及び２２Ｂを介して制御ＩＣより制御電圧を入力す
る。ここでこれら抵抗器２２Ａ及び２２Ｂは、何れかの
電界効果型トランジスタが静電気等により破壊してゲー
ト−ソース間抵抗値が小さな値になっても、他方の電界
効果型トランジスタをオン状態に切り換え可能なゲート
電圧が制御電圧の立ち上がりにより印加されるように、
抵抗値が選定される。
【００２０】すなわち保護ＩＣ５の制御電圧について
は、制御電圧の出力インピーダンスをＲＯＵＴ、抵抗器
２２Ａ及び２２Ｂの抵抗値をそれぞれＲ２２Ａ及びＲ２
２Ｂ、電界効果型トランジスタ６Ａ及び６Ｂのゲート−
ソース間抵抗をそれぞれＲ６Ａ及びＲ６Ｂとおくと、図
２（Ａ）に示すように表される。ここで静電気等により
電界効果型トランジスタ６Ａが破壊されたとすると、電
界効果型トランジスタ６Ａのゲート−ソース間抵抗Ｒ６
Ａは、数〔ｋΩ〕となるのに対し、正常な側の電界効果
型トランジスタ６Ｂのゲート−ソース間抵抗Ｒ６Ｂは、
約１００〔ＭΩ〕と大きな値となることにより、他方の
電界効果型トランジスタをオン状態に切り換え可能なゲ
ート電圧が制御電圧の立ち上がりにより印加されるよう
に、抵抗器２２Ａ及び２２Ｂの抵抗値Ｒ２２Ａ及びＲ２
２Ｂを選定するとすると、この等化回路においては、図
２（Ｂ）に示すように表すことができる。
は、制御電圧の出力インピーダンスをＲＯＵＴ、抵抗器
２２Ａ及び２２Ｂの抵抗値をそれぞれＲ２２Ａ及びＲ２
２Ｂ、電界効果型トランジスタ６Ａ及び６Ｂのゲート−
ソース間抵抗をそれぞれＲ６Ａ及びＲ６Ｂとおくと、図
２（Ａ）に示すように表される。ここで静電気等により
電界効果型トランジスタ６Ａが破壊されたとすると、電
界効果型トランジスタ６Ａのゲート−ソース間抵抗Ｒ６
Ａは、数〔ｋΩ〕となるのに対し、正常な側の電界効果
型トランジスタ６Ｂのゲート−ソース間抵抗Ｒ６Ｂは、
約１００〔ＭΩ〕と大きな値となることにより、他方の
電界効果型トランジスタをオン状態に切り換え可能なゲ
ート電圧が制御電圧の立ち上がりにより印加されるよう
に、抵抗器２２Ａ及び２２Ｂの抵抗値Ｒ２２Ａ及びＲ２
２Ｂを選定するとすると、この等化回路においては、図
２（Ｂ）に示すように表すことができる。
【００２１】これにより抵抗器２２Ａ及び２２Ｂの抵抗
値Ｒ２２Ａ及びＲ２２Ｂにおいては、制御ＩＣ５の制御
電圧の立ち上がりである４〔Ｖ〕の電圧を、制御ＩＣ５
の出力インピーダンスＲＯＵＴと共に分圧して、この分
圧電圧Ｖｔｈが電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂがオ
ン状態に切り換わる電圧以上となるように、設定され
る。この実施の形態では、十分な余裕を持ってこの分圧
電圧Ｖｔｈが電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂをオン
状態に切り換える電圧以上となるように、抵抗器２２Ａ
及び２２Ｂの抵抗値Ｒ２２Ａ及びＲ２２Ｂは、１００
〔ｋΩ〕に設定される。なおスイッチイング素子として
電界効果型トランジスタをオンオフ制御する構成の制御
ＩＣ５においては、比較的出力インピーダンスＲＯＵＴ
が高いものが多いが、各電界効果型トランジスタのゲー
トに１０〔ｋΩ〕以上の抵抗器を配置すれば、実用上十
分に、１つの電界効果型トランジスタが破壊された場合
でも、他の電界効果型トランジスタを使用して充電、放
電を制御することができる。
値Ｒ２２Ａ及びＲ２２Ｂにおいては、制御ＩＣ５の制御
電圧の立ち上がりである４〔Ｖ〕の電圧を、制御ＩＣ５
の出力インピーダンスＲＯＵＴと共に分圧して、この分
圧電圧Ｖｔｈが電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂがオ
ン状態に切り換わる電圧以上となるように、設定され
る。この実施の形態では、十分な余裕を持ってこの分圧
電圧Ｖｔｈが電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂをオン
状態に切り換える電圧以上となるように、抵抗器２２Ａ
及び２２Ｂの抵抗値Ｒ２２Ａ及びＲ２２Ｂは、１００
〔ｋΩ〕に設定される。なおスイッチイング素子として
電界効果型トランジスタをオンオフ制御する構成の制御
ＩＣ５においては、比較的出力インピーダンスＲＯＵＴ
が高いものが多いが、各電界効果型トランジスタのゲー
トに１０〔ｋΩ〕以上の抵抗器を配置すれば、実用上十
分に、１つの電界効果型トランジスタが破壊された場合
でも、他の電界効果型トランジスタを使用して充電、放
電を制御することができる。
【００２２】（１−２）第１の実施の形態の動作以上の
構成において、このバッテリパック２１が負荷に接続さ
れると、電池セル２の電力が正極外部端子４Ａ、負極外
部端子４Ｂを介してこの負荷に供給される。さらに制御
ＩＣ５により電池セル２の端子電圧がモニタされ、この
端子電圧が２〔Ｖ〕になると、制御ＩＣ５の制御電圧が
４〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に立ち下げられる。図９との対比
により図３に示すように、このように制御電圧が４
〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に立ち下げられると、電界効果型ト
ランジスタ６Ａ及び６Ｂの並列回路においては、ソース
−ドレイン間の抵抗値が２７〔ｍΩ〕から３００〔ｋ
Ω〕に切り換わり、これにより電界効果型トランジスタ
６Ａ及び６Ｂがオフ状態に切り換えられて負荷に対する
電力の供給が停止制御され、過小電圧放電が防止され
る。
構成において、このバッテリパック２１が負荷に接続さ
れると、電池セル２の電力が正極外部端子４Ａ、負極外
部端子４Ｂを介してこの負荷に供給される。さらに制御
ＩＣ５により電池セル２の端子電圧がモニタされ、この
端子電圧が２〔Ｖ〕になると、制御ＩＣ５の制御電圧が
４〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に立ち下げられる。図９との対比
により図３に示すように、このように制御電圧が４
〔Ｖ〕から０〔Ｖ〕に立ち下げられると、電界効果型ト
ランジスタ６Ａ及び６Ｂの並列回路においては、ソース
−ドレイン間の抵抗値が２７〔ｍΩ〕から３００〔ｋ
Ω〕に切り換わり、これにより電界効果型トランジスタ
６Ａ及び６Ｂがオフ状態に切り換えられて負荷に対する
電力の供給が停止制御され、過小電圧放電が防止され
る。
【００２３】これに対して充電装置に接続された場合に
は、正極外部端子４Ａ、負極外部端子４Ｂを介して、充
電装置の電力が電池セル２に供給される。さらに制御Ｉ
Ｃ５により充電電圧がモニタされ、この充電電圧が所定
電圧になると、図示しない充電制御用の電界効果型トラ
ンジスタに対して、制御ＩＣ５の制御電圧が４〔Ｖ〕か
ら０〔Ｖ〕に立ち下げられる。これによりこの場合も、
この充電制御用電界効果型トランジスタがオン状態から
オフ状態に切り換えられて充電が停止制御され、過大電
圧充電が防止される。
は、正極外部端子４Ａ、負極外部端子４Ｂを介して、充
電装置の電力が電池セル２に供給される。さらに制御Ｉ
Ｃ５により充電電圧がモニタされ、この充電電圧が所定
電圧になると、図示しない充電制御用の電界効果型トラ
ンジスタに対して、制御ＩＣ５の制御電圧が４〔Ｖ〕か
ら０〔Ｖ〕に立ち下げられる。これによりこの場合も、
この充電制御用電界効果型トランジスタがオン状態から
オフ状態に切り換えられて充電が停止制御され、過大電
圧充電が防止される。
【００２４】このような充放電の制御において、例えば
静電気により電界効果型トランジスタ６Ａが破壊される
と、この場合、破壊された側の電界効果型トランジスタ
６Ａにおいては、ソース−ドレイン間抵抗値が５７〔ｍ
Ω〕から２〔ｋΩ〕に変化し、またゲートドレイン間抵
抗値１２０〔ＭΩ〕から１〔ｋΩ〕に変化する。これに
よりバッテリパック１においては、２次電池セル２の端
子電圧が４〔Ｖ〕程度の場合に、端子４Ａ及び４Ｂを短
絡して約２〔ｍＡ〕の電流が流れるものの、電界効果型
トランジスタ６Ａにおいては、ほぼオフ状態に保持さ
れ、またゲート電圧がほぼ０〔Ｖ〕に立ち下がったまま
の状態に保持される。
静電気により電界効果型トランジスタ６Ａが破壊される
と、この場合、破壊された側の電界効果型トランジスタ
６Ａにおいては、ソース−ドレイン間抵抗値が５７〔ｍ
Ω〕から２〔ｋΩ〕に変化し、またゲートドレイン間抵
抗値１２０〔ＭΩ〕から１〔ｋΩ〕に変化する。これに
よりバッテリパック１においては、２次電池セル２の端
子電圧が４〔Ｖ〕程度の場合に、端子４Ａ及び４Ｂを短
絡して約２〔ｍＡ〕の電流が流れるものの、電界効果型
トランジスタ６Ａにおいては、ほぼオフ状態に保持さ
れ、またゲート電圧がほぼ０〔Ｖ〕に立ち下がったまま
の状態に保持される。
【００２５】しかしながらバッテリパック２１において
は、電界効果型トランジスタ６Ａのゲートに配置した抵
抗器２２Ａにより、電界効果型トランジスタ６Ａのゲー
ト電圧が立ち下がっても、残る正常な電界効果型トラン
ジスタ６Ｂについては、制御電圧が４〔Ｖ〕に立ち上が
るとオン状態に切り換わるに十分な電圧がゲートに印加
され、これにより正常な側の電界効果型トランジスタに
より放電を制御することができる。
は、電界効果型トランジスタ６Ａのゲートに配置した抵
抗器２２Ａにより、電界効果型トランジスタ６Ａのゲー
ト電圧が立ち下がっても、残る正常な電界効果型トラン
ジスタ６Ｂについては、制御電圧が４〔Ｖ〕に立ち上が
るとオン状態に切り換わるに十分な電圧がゲートに印加
され、これにより正常な側の電界効果型トランジスタに
より放電を制御することができる。
【００２６】また充電側についても、同様にして１方の
電界効果型トランジスタが破壊した場合でも、正常な側
の電界効果型トランジスタにより充電を制御することが
できる。
電界効果型トランジスタが破壊した場合でも、正常な側
の電界効果型トランジスタにより充電を制御することが
できる。
【００２７】なお上述したように、一方の電界効果型ト
ランジスタが破壊した場合には、外部端子を短絡して約
２〔ｍＡ〕の電流が流れることにより、負荷に接続した
ままの状態で放置した場合、さらには充電装置に接続し
たままに放置した場合、過小電圧放電、過大電圧充電の
恐れが考えられる。しかしながら実際上、負荷及び充電
装置に接続した場合、破壊した側の電界効果型トランジ
スタによる充放電電流においては、さらに一段と小さな
電流値となることにより、何ら信頼性を損なうものでは
ないと考えられる。
ランジスタが破壊した場合には、外部端子を短絡して約
２〔ｍＡ〕の電流が流れることにより、負荷に接続した
ままの状態で放置した場合、さらには充電装置に接続し
たままに放置した場合、過小電圧放電、過大電圧充電の
恐れが考えられる。しかしながら実際上、負荷及び充電
装置に接続した場合、破壊した側の電界効果型トランジ
スタによる充放電電流においては、さらに一段と小さな
電流値となることにより、何ら信頼性を損なうものでは
ないと考えられる。
【００２８】（１−３）第１の実施の形態の効果 以上の構成によれば、電界効果型トランジスタのゲート
にそれぞれ１００〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して制御電
圧を供給することにより、並列接続した電界効果型トラ
ンジスタにより充電電流、放電電流を制御する構成のバ
ッテリパックにおいて、一部の電界効果型トランジスタ
が静電気等により破壊した場合でも、使用することがで
きる。
にそれぞれ１００〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して制御電
圧を供給することにより、並列接続した電界効果型トラ
ンジスタにより充電電流、放電電流を制御する構成のバ
ッテリパックにおいて、一部の電界効果型トランジスタ
が静電気等により破壊した場合でも、使用することがで
きる。
【００２９】（２）第２の実施の形態 図４は、本発明の第２の実施の形態に係るバッテリパッ
クを示す接続図である。このバッテリパック３１は、図
１のバッテリパック２１との対比により示すように、抵
抗器３２を介して、抵抗器２２Ａ及び２２Ｂに制御電圧
を印加する。このバッテリパック３１において、図１の
バッテリパック２１と同一の構成は、対応する符号を付
して示し、重複した説明は省略する。なおこのバッテリ
パック３１においても、充電制御用の電界効果型トラン
ジスタにおいては、放電制御用の電界効果型トランジス
タと同様に構成されることにより、記載を省略する。
クを示す接続図である。このバッテリパック３１は、図
１のバッテリパック２１との対比により示すように、抵
抗器３２を介して、抵抗器２２Ａ及び２２Ｂに制御電圧
を印加する。このバッテリパック３１において、図１の
バッテリパック２１と同一の構成は、対応する符号を付
して示し、重複した説明は省略する。なおこのバッテリ
パック３１においても、充電制御用の電界効果型トラン
ジスタにおいては、放電制御用の電界効果型トランジス
タと同様に構成されることにより、記載を省略する。
【００３０】ここでこの抵抗器３２は、例えば電界効果
型トランジスタ６Ａのゲート電圧が立ち下がっても、残
る正常な電界効果型トランジスタ６Ｂについては、制御
電圧が４〔Ｖ〕に立ち上がるとオン状態に切り換わるに
十分な電圧がゲートに印加されるように、抵抗器２２
Ａ、２２Ｂと共に抵抗値が選定され、この実施の形態で
は抵抗値が１０〔ｋΩ〕に設定される。なおここで、抵
抗器３２の抵抗値は、抵抗２２Ａ、２２Ｂの抵抗値に比
して小さな値に設定される。
型トランジスタ６Ａのゲート電圧が立ち下がっても、残
る正常な電界効果型トランジスタ６Ｂについては、制御
電圧が４〔Ｖ〕に立ち上がるとオン状態に切り換わるに
十分な電圧がゲートに印加されるように、抵抗器２２
Ａ、２２Ｂと共に抵抗値が選定され、この実施の形態で
は抵抗値が１０〔ｋΩ〕に設定される。なおここで、抵
抗器３２の抵抗値は、抵抗２２Ａ、２２Ｂの抵抗値に比
して小さな値に設定される。
【００３１】図４に示すように、各ゲートに配置した抵
抗器２２Ａ、２２Ｂに対して、抵抗器３２を介して制御
ＩＣ５の制御電圧を印加するようにしても、第１の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。
抗器２２Ａ、２２Ｂに対して、抵抗器３２を介して制御
ＩＣ５の制御電圧を印加するようにしても、第１の実施
の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】（３）第３の実施の形態 図４は、本発明の第３の実施の形態に係るバッテリパッ
クを示す接続図である。このバッテリパック３１におい
て、図１のバッテリパック２１と同一の構成は、対応す
る符号を付して示し、重複した説明は省略する。またこ
のバッテリパック４１においても、充電制御用の電界効
果型トランジスタにおいては、放電制御用の電界効果型
トランジスタと同様に構成されることにより、記載を省
略する。
クを示す接続図である。このバッテリパック３１におい
て、図１のバッテリパック２１と同一の構成は、対応す
る符号を付して示し、重複した説明は省略する。またこ
のバッテリパック４１においても、充電制御用の電界効
果型トランジスタにおいては、放電制御用の電界効果型
トランジスタと同様に構成されることにより、記載を省
略する。
【００３３】ここでこのバッテリパック４１は、Ｎチャ
ンネル電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂに代えて、Ｐ
チャンネル電界効果型トランジスタ８Ａ、８Ｂにより放
電電流が制御され、また充電電流についても、並列接続
されたＰチャンネル電界効果型トランジスタにより制御
される。
ンネル電界効果型トランジスタ６Ａ、６Ｂに代えて、Ｐ
チャンネル電界効果型トランジスタ８Ａ、８Ｂにより放
電電流が制御され、また充電電流についても、並列接続
されたＰチャンネル電界効果型トランジスタにより制御
される。
【００３４】図５に示すようにＮチャンネル電界効果型
トランジスタに代えて、Ｐチャンネル電界効果型トラン
ジスタによりスイッチイング素子を構成する場合でも、
第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
トランジスタに代えて、Ｐチャンネル電界効果型トラン
ジスタによりスイッチイング素子を構成する場合でも、
第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】（４）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、２個の電界効果型ト
ランジスタを並列に接続してスイッチイング素子を構成
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３
個以上により構成する場合にも広く適用することができ
る。
ランジスタを並列に接続してスイッチイング素子を構成
する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３
個以上により構成する場合にも広く適用することができ
る。
【００３６】また上述の実施の形態においては、電界効
果型トランジスタの制御により過大電圧充電、過小電圧
放電を防止する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、過電流放電、過電流充電を防止する場合にも適
用することができる。
果型トランジスタの制御により過大電圧充電、過小電圧
放電を防止する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、過電流放電、過電流充電を防止する場合にも適
用することができる。
【００３７】また上述の実施の形態においては、本発明
をリチウムイオン２次電池のバッテリパックに適用する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば
ニッケル水素電池等の種々のバッテリパックに広く適用
することができる。
をリチウムイオン２次電池のバッテリパックに適用する
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば
ニッケル水素電池等の種々のバッテリパックに広く適用
することができる。
【００３８】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、並列接続
された充電制御用又は放電制御用のスイッチイング素子
である電界効果型トランジスタのゲートにそれぞれ１０
〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して制御電圧を供給すること
により、並列接続した電界効果型トランジスタにより充
電電流、放電電流を制御する構成のバッテリパックにお
いて、一部の電界効果型トランジスタが静電気等により
破壊した場合でも、使用することができる。
された充電制御用又は放電制御用のスイッチイング素子
である電界効果型トランジスタのゲートにそれぞれ１０
〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して制御電圧を供給すること
により、並列接続した電界効果型トランジスタにより充
電電流、放電電流を制御する構成のバッテリパックにお
いて、一部の電界効果型トランジスタが静電気等により
破壊した場合でも、使用することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るバッテリパッ
クを示す接続図である。
クを示す接続図である。
【図２】図１のバッテリパックの電界効果型トランジス
タのゲートの周辺構成の等化回路である。
タのゲートの周辺構成の等化回路である。
【図３】図１のバッテリパックの動作の説明に供する図
表である。
表である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るバッテリパッ
クを示す接続図である。
クを示す接続図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るバッテリパッ
クを示す接続図である。
クを示す接続図である。
【図６】従来のバッテリパックを示す接続図である。
【図７】Ｎチャンネル電界効果型トランジスタに代えて
Ｐチャンネル電界効果型トランジスタを使用したバッテ
リパックを示す接続図である。
Ｐチャンネル電界効果型トランジスタを使用したバッテ
リパックを示す接続図である。
【図８】電界効果型トランジスタを並列接続した構成の
バッテリパックを示す接続図である。
バッテリパックを示す接続図である。
【図９】図８のバッテリパックの動作の説明に供する図
表である。
表である。
１……バッテリパック、２……２次電池セル、５……制
御ＩＣ、６、６Ａ、６Ｂ、７、８、８Ａ、８Ｂ、９……
電界効果型トランジスタ、１０、２２Ａ、２２Ｂ、３２
……抵抗器
御ＩＣ、６、６Ａ、６Ｂ、７、８、８Ａ、８Ｂ、９……
電界効果型トランジスタ、１０、２２Ａ、２２Ｂ、３２
……抵抗器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 DA07 FA08 GA01 5H030 AA06 AS20 BB01 BB21 BB26 DD05 FF42
Claims (3)
- 【請求項１】所定の機器に装着されて前記機器との間で
二次電池セルの電力を入出力するバッテリパックにおい
て、 並列に接続されて、前記電力の経路に配置され、制御信
号に応じて充電電流又は放電電流を遮断する複数の電界
効果型トランジスタと、 前記電界効果型トランジスタを制御する制御電圧を出力
して、前記二次電池セルの充電電流又は放電電流を制御
する制御回路とを備え、 前記複数の電界効果型トランジスタの各々のゲートが、
１０〔ｋΩ〕以上の抵抗器を介して、前記制御電圧を入
力することを特徴とするバッテリパック。 - 【請求項２】前記複数の電界効果型トランジスタが、 Ｎチャンネル型の電界効果型トランジスタであり、 前記二次電池セルの負極側の充電経路又は放電経路に配
置されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパ
ック。 - 【請求項３】前記複数の電界効果型トランジスタが、 Ｐチャンネル型の電界効果型トランジスタであり、 前記二次電池セルの正極側の充電経路又は放電経路に配
置されたことを特徴とする請求項１に記載のバッテリパ
ック。
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|---|---|
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