JP2003174720A - 二次電池の保護回路及び保護回路用ｉｃ - Google Patents
二次電池の保護回路及び保護回路用ｉｃInfo
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池パック内で温度上昇を検出し充電電流を
遮断できると共に、電池パックの空間確保および原価低
減を図ることができる。 【解決手段】 保護回路用ＩＣ１２に組み込まれた温度
センサ１４は、電池パック内の温度を監視する。監視温
度が上昇して所定の温度に達したとき、当該温度上昇に
リニアに対応した電圧信号が充放電制御回路２１に送出
される。この電圧信号は電池温度検出アンプ２２で増幅
して検出される。所定の電池温度まで上昇した際、充電
器２０の充放電制御回路２１が電池パック１０への充電
電流の供給を遮断する。
遮断できると共に、電池パックの空間確保および原価低
減を図ることができる。 【解決手段】 保護回路用ＩＣ１２に組み込まれた温度
センサ１４は、電池パック内の温度を監視する。監視温
度が上昇して所定の温度に達したとき、当該温度上昇に
リニアに対応した電圧信号が充放電制御回路２１に送出
される。この電圧信号は電池温度検出アンプ２２で増幅
して検出される。所定の電池温度まで上昇した際、充電
器２０の充放電制御回路２１が電池パック１０への充電
電流の供給を遮断する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池の外部接
続端子間に接続された充電器から二次電池へ充電電流を
流す際に、過充電状態により上昇する電池温度を電池パ
ック内に設けられた電池温度センサで検出して、この充
電電流をオフとする二次電池の保護回路に関し、特に、
電池パック内で温度上昇を検出し充電電流を遮断できる
と共に、電池パックの空間確保および原価低減を図るこ
とができる二次電池の保護回路及び保護回路用ＩＣに関
する。
続端子間に接続された充電器から二次電池へ充電電流を
流す際に、過充電状態により上昇する電池温度を電池パ
ック内に設けられた電池温度センサで検出して、この充
電電流をオフとする二次電池の保護回路に関し、特に、
電池パック内で温度上昇を検出し充電電流を遮断できる
と共に、電池パックの空間確保および原価低減を図るこ
とができる二次電池の保護回路及び保護回路用ＩＣに関
する。
【０００２】
【従来の技術】現在、携帯電話機などの携帯用電子機器
には、軽量、高容量、電池残量検出容易、サイクル寿命
の長さなどの理由から、殆どの場合にリチウムイオン電
池が二次電池として用いられる。しかしながら、リチウ
ムイオン電池は、高容量のために過充電または外部接続
端子間の短絡などの状態では、膨張、発熱、発火の危険
性も高い。このため、保護機能を充実させる必要があ
る。
には、軽量、高容量、電池残量検出容易、サイクル寿命
の長さなどの理由から、殆どの場合にリチウムイオン電
池が二次電池として用いられる。しかしながら、リチウ
ムイオン電池は、高容量のために過充電または外部接続
端子間の短絡などの状態では、膨張、発熱、発火の危険
性も高い。このため、保護機能を充実させる必要があ
る。
【０００３】すなわち、従来、この種の二次電池の保護
回路では、図４に示されるように、二次電池としてのリ
チウムイオン電池１１１をセットする電池パック１１０
が、過充電検出、過放電検出、および過電流検出の３大
機能を有する保護回路用集積回路（以後、保護回路用Ｉ
Ｃと略称する）１１２を備えている。また、電流制御ス
イッチ１１３は、外部接続端子「＋，−」間に接続され
る充電器１２０からの充電電流、または負荷への放電電
流を流す回路に設けられる。電流制御スイッチ１１３
は、上述した三つの状態検出のうちいずれか一つの検出
により保護回路用ＩＣ１１２が危険状態を検出した際、
電流回路をオフにして、リチウムイオン電池１１１を上
述した危険事態から解放し保護している。
回路では、図４に示されるように、二次電池としてのリ
チウムイオン電池１１１をセットする電池パック１１０
が、過充電検出、過放電検出、および過電流検出の３大
機能を有する保護回路用集積回路（以後、保護回路用Ｉ
Ｃと略称する）１１２を備えている。また、電流制御ス
イッチ１１３は、外部接続端子「＋，−」間に接続され
る充電器１２０からの充電電流、または負荷への放電電
流を流す回路に設けられる。電流制御スイッチ１１３
は、上述した三つの状態検出のうちいずれか一つの検出
により保護回路用ＩＣ１１２が危険状態を検出した際、
電流回路をオフにして、リチウムイオン電池１１１を上
述した危険事態から解放し保護している。
【０００４】また、リチウムイオン電池１１１は、充電
器１２０を用いて充電する際に充電完了状態を過ぎても
定電流で充電を継続する場合、電池電圧の上昇を招く。
このような過充電状態では、電池内部の圧力上昇により
電池の破損、金属リチウムの析出による電極間短絡など
が発生し、発熱、更には発火の危険性がある。充電器１
２０によっては、電池の最大定格を越える危険性がある
ので、この定格電圧を越えた場合に、過充電として検出
し充電電流を遮断している。一方、過充電状態では、二
次電池の電池温度が上昇を継続する。
器１２０を用いて充電する際に充電完了状態を過ぎても
定電流で充電を継続する場合、電池電圧の上昇を招く。
このような過充電状態では、電池内部の圧力上昇により
電池の破損、金属リチウムの析出による電極間短絡など
が発生し、発熱、更には発火の危険性がある。充電器１
２０によっては、電池の最大定格を越える危険性がある
ので、この定格電圧を越えた場合に、過充電として検出
し充電電流を遮断している。一方、過充電状態では、二
次電池の電池温度が上昇を継続する。
【０００５】したがって、電池パック１１０は、電池温
度の計測のため、サーミスタ１１４を更に備えている。
サーミスタ１１４が温度により変化する電気抵抗値は、
充電器１２０の側で検出される。
度の計測のため、サーミスタ１１４を更に備えている。
サーミスタ１１４が温度により変化する電気抵抗値は、
充電器１２０の側で検出される。
【０００６】図示される充電器１２０では、充放電制御
回路１２１の電池温度検出アンプ１２２と、電池パック
１１０内のサーミスタ１１４の両端に接続しサーミスタ
１１４へ電流供給するサーミスタプルアップ抵抗を有す
る電流供給回路１２３とを有する。すなわち、サーミス
タ１１４の温度により生じる電気抵抗値の変化は、充電
器１２０の電流供給回路１２３から供給される電流によ
り生じる電圧の変化を電池温度検出アンプ１２２で増幅
して検出される。したがって、所定の電池温度まで上昇
した際には、充電器１２０の充放電制御回路１２１が電
池パック１１０への充電電流の供給を停止する。
回路１２１の電池温度検出アンプ１２２と、電池パック
１１０内のサーミスタ１１４の両端に接続しサーミスタ
１１４へ電流供給するサーミスタプルアップ抵抗を有す
る電流供給回路１２３とを有する。すなわち、サーミス
タ１１４の温度により生じる電気抵抗値の変化は、充電
器１２０の電流供給回路１２３から供給される電流によ
り生じる電圧の変化を電池温度検出アンプ１２２で増幅
して検出される。したがって、所定の電池温度まで上昇
した際には、充電器１２０の充放電制御回路１２１が電
池パック１１０への充電電流の供給を停止する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の二次電
池の保護回路では、電池の温度上昇を検出して充電電流
を遮断するために、電池パックにサーミスタを備え、か
つ、充電器に、サーミスタプルアップ抵抗および電池温
度検出アンプを備えているので、充電器の故障による過
充電状態で電池の温度上昇が発生した際に充電電流の遮
断ができない場合を生じ、なお、危険性が残るという問
題点がある。
池の保護回路では、電池の温度上昇を検出して充電電流
を遮断するために、電池パックにサーミスタを備え、か
つ、充電器に、サーミスタプルアップ抵抗および電池温
度検出アンプを備えているので、充電器の故障による過
充電状態で電池の温度上昇が発生した際に充電電流の遮
断ができない場合を生じ、なお、危険性が残るという問
題点がある。
【０００８】本発明の課題は、このような問題点を解決
し、電池パック内で温度上昇を検出し充電電流を遮断で
きる二次電池の保護回路を提供することである。
し、電池パック内で温度上昇を検出し充電電流を遮断で
きる二次電池の保護回路を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電池パ
ック内の二次電池の保護回路用集積回路内部に設けら
れ、前記電池パックにセットされた二次電池の温度を監
視すると共に、温度上昇を検出し、前記監視温度が上昇
して所定の温度に達したとき、該温度上昇に対応した電
圧信号を、外部接続端子を介して送出する電池温度検出
回路と、充電器内に設けられ、前記電圧信号を受けて充
電電流を遮断する充放電制御回路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。
ック内の二次電池の保護回路用集積回路内部に設けら
れ、前記電池パックにセットされた二次電池の温度を監
視すると共に、温度上昇を検出し、前記監視温度が上昇
して所定の温度に達したとき、該温度上昇に対応した電
圧信号を、外部接続端子を介して送出する電池温度検出
回路と、充電器内に設けられ、前記電圧信号を受けて充
電電流を遮断する充放電制御回路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。
【００１０】さらに、本発明によれば、前記電圧信号は
前記充放電制御回路内の電池温度検出アンプで増幅して
検出されることを特徴とする二次電池の保護回路が得ら
れる。
前記充放電制御回路内の電池温度検出アンプで増幅して
検出されることを特徴とする二次電池の保護回路が得ら
れる。
【００１１】さらに、本発明によれば、前記電池温度検
出回路は、熱起電力を利用して温度を電圧として出力で
きる接触方式の温度センサであることを特徴とする二次
電池の保護回路が得られる。
出回路は、熱起電力を利用して温度を電圧として出力で
きる接触方式の温度センサであることを特徴とする二次
電池の保護回路が得られる。
【００１２】又、本発明によれば、二次電池の外部接続
端子間に接続された充電器から二次電池へ充電電流を流
す際に、過充電状態、過放電状態、過電流状態を監視
し、その状態に応じて電流制御スイッチを制御する二次
電池の保護回路用ＩＣにおいて、過充電検出用比較器を
備え、前記二次電池の最大定格電圧を越えたことを検出
し、過充電検出信号を前記充電器内の充放電制御回路に
送出し、前記過充電検出信号を受けた前記充放電制御回
路から出力される第１の電流制御信号を受けて前記充電
器に接続されている電流制御スイッチを制御し、充電電
流を遮断する過充電検出回路と、過放電検出用比較器を
備え、前記二次電池の出力が所定の電圧以下になったこ
とを検出し、過放電検出信号を前記充放電制御回路に送
出し、前記過放電検出信号を受けた前記充放電制御回路
からの第２の電流制御信号を受けて前記電流制御スイッ
チを制御し、放電電流を遮断する過放電検出回路と、過
電流検出用比較器を備え、外部接続端子の短絡による大
電流が流れたこと、または異常電流が所定時間継続した
ことを検出し、この過電流検出信号を前記充放電制御回
路に出力し、過電流検出信号を受けた前記充放電制御回
路が前記第２の電流制御信号を送出して前記電流制御ス
イッチを制御し過電流を遮断する過電流検出回路を有す
ることを特徴とする保護回路用ＩＣが得られる。
端子間に接続された充電器から二次電池へ充電電流を流
す際に、過充電状態、過放電状態、過電流状態を監視
し、その状態に応じて電流制御スイッチを制御する二次
電池の保護回路用ＩＣにおいて、過充電検出用比較器を
備え、前記二次電池の最大定格電圧を越えたことを検出
し、過充電検出信号を前記充電器内の充放電制御回路に
送出し、前記過充電検出信号を受けた前記充放電制御回
路から出力される第１の電流制御信号を受けて前記充電
器に接続されている電流制御スイッチを制御し、充電電
流を遮断する過充電検出回路と、過放電検出用比較器を
備え、前記二次電池の出力が所定の電圧以下になったこ
とを検出し、過放電検出信号を前記充放電制御回路に送
出し、前記過放電検出信号を受けた前記充放電制御回路
からの第２の電流制御信号を受けて前記電流制御スイッ
チを制御し、放電電流を遮断する過放電検出回路と、過
電流検出用比較器を備え、外部接続端子の短絡による大
電流が流れたこと、または異常電流が所定時間継続した
ことを検出し、この過電流検出信号を前記充放電制御回
路に出力し、過電流検出信号を受けた前記充放電制御回
路が前記第２の電流制御信号を送出して前記電流制御ス
イッチを制御し過電流を遮断する過電流検出回路を有す
ることを特徴とする保護回路用ＩＣが得られる。
【００１３】さらに、本発明によれば、前記過充電検出
用比較器、前記過放電検出用比較器、及び前記過電流検
出用比較器を一組の比較器群として、該比較器群を複数
組備え、前記二次電池の出力が所定の電圧以下になった
か否かの基準となる設定値を複数に設定することができ
ることを特徴とする保護回路用ＩＣが得られる。
用比較器、前記過放電検出用比較器、及び前記過電流検
出用比較器を一組の比較器群として、該比較器群を複数
組備え、前記二次電池の出力が所定の電圧以下になった
か否かの基準となる設定値を複数に設定することができ
ることを特徴とする保護回路用ＩＣが得られる。
【００１４】さらに、本発明によれば、前記二次電池内
の温度を監視し、監視温度が上昇して所定の温度に達し
たとき、当該温度上昇にリニアに対応した電圧信号を前
記充放電制御回路２１に送出する電池温度検出回路を有
し、前記電圧信号を受けた前記充放電制御回路により前
記充電電流が遮断されることを特徴とする保護回路用Ｉ
Ｃが得られる。
の温度を監視し、監視温度が上昇して所定の温度に達し
たとき、当該温度上昇にリニアに対応した電圧信号を前
記充放電制御回路２１に送出する電池温度検出回路を有
し、前記電圧信号を受けた前記充放電制御回路により前
記充電電流が遮断されることを特徴とする保護回路用Ｉ
Ｃが得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形
態を示す機能ブロック図である。
て図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施の形
態を示す機能ブロック図である。
【００１６】図１では、電池パック１０の外部接続端子
「＋，−」および端子Ｔに、充電器２０が接続されてい
る。電池パック１０は、二次電池としてリチウムイオン
電池１１、保護回路用ＩＣ１２、および電流制御スイッ
チ１３が示され、保護回路用ＩＣ１２に二次電池の温度
測定用に温度センサ１４が組み込まれている。充電器２
０は充放電制御回路２１を有している。
「＋，−」および端子Ｔに、充電器２０が接続されてい
る。電池パック１０は、二次電池としてリチウムイオン
電池１１、保護回路用ＩＣ１２、および電流制御スイッ
チ１３が示され、保護回路用ＩＣ１２に二次電池の温度
測定用に温度センサ１４が組み込まれている。充電器２
０は充放電制御回路２１を有している。
【００１７】したがって、図示される二次電池の保護回
路である保護回路用ＩＣ１２は、過充電検出、過放電検
出、および過電流検出の３大機能に加えて、電池温度の
過大上昇を検出する機能を有している。また、電流制御
スイッチ１３は、外部接続端子「＋，−」間に接続され
る充電器２０からの充電電流、または充電器２０に代わ
って接続される負荷（図示されていない）への放電電流
を流す電流回路に設けられる。電流制御スイッチ１３
は、保護回路用ＩＣ１２における危険状態を上述した四
つの危険状態のうちいずれか一つを検出したとの通知を
受けて電流回路をオフし、リチウムイオン電池１１を上
述した危険事態から保護している。
路である保護回路用ＩＣ１２は、過充電検出、過放電検
出、および過電流検出の３大機能に加えて、電池温度の
過大上昇を検出する機能を有している。また、電流制御
スイッチ１３は、外部接続端子「＋，−」間に接続され
る充電器２０からの充電電流、または充電器２０に代わ
って接続される負荷（図示されていない）への放電電流
を流す電流回路に設けられる。電流制御スイッチ１３
は、保護回路用ＩＣ１２における危険状態を上述した四
つの危険状態のうちいずれか一つを検出したとの通知を
受けて電流回路をオフし、リチウムイオン電池１１を上
述した危険事態から保護している。
【００１８】また、電流制御スイッチ１３は、図示は省
略されているが一般的には、ＦＥＴ（電界効果トランジ
スタ）とダイオードとの並列回路の二組が直列に接続さ
れた構成を有している。電流制御スイッチ１３は、一方
で充放電制御回路２１から保護回路用ＩＣ１２を介して
電流制御信号ＣＯを受けて充電電流を遮断し、また他方
で充放電制御回路２１から保護回路用ＩＣ１２を介して
電流制御信号ＤＯを受けて放電電流を遮断する。
略されているが一般的には、ＦＥＴ（電界効果トランジ
スタ）とダイオードとの並列回路の二組が直列に接続さ
れた構成を有している。電流制御スイッチ１３は、一方
で充放電制御回路２１から保護回路用ＩＣ１２を介して
電流制御信号ＣＯを受けて充電電流を遮断し、また他方
で充放電制御回路２１から保護回路用ＩＣ１２を介して
電流制御信号ＤＯを受けて放電電流を遮断する。
【００１９】ここで、保護回路用ＩＣ１２は、過放電検
出回路、過充電検出回路、過電流検出回路、および充放
電制御回路を備えている。図２及び図３に示すように、
過充電検出回路は、過充電検出用比較器４１を備えて構
成されている。過充電検出回路は、リチウムイオン電池
の最大定格電圧を越えたことを充放電制御回路２１に通
知し、充放電制御回路２１が電流制御信号ＣＯを送出し
て電流制御スイッチ１３を制御し、充電電流を遮断す
る。以下具体的に過充電検出回路の動作について説明す
る。
出回路、過充電検出回路、過電流検出回路、および充放
電制御回路を備えている。図２及び図３に示すように、
過充電検出回路は、過充電検出用比較器４１を備えて構
成されている。過充電検出回路は、リチウムイオン電池
の最大定格電圧を越えたことを充放電制御回路２１に通
知し、充放電制御回路２１が電流制御信号ＣＯを送出し
て電流制御スイッチ１３を制御し、充電電流を遮断す
る。以下具体的に過充電検出回路の動作について説明す
る。
【００２０】電池の充電時にＶＤＤ端子電圧を監視し、
ＶＤＤ端子電圧が過充電検出電圧よりも高くなることに
よって過充電状態を検出し、ＣＯＵＴ端子がＬ（ロー）
レベルとなり、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオフ
することによって充電を停止することができる。
ＶＤＤ端子電圧が過充電検出電圧よりも高くなることに
よって過充電状態を検出し、ＣＯＵＴ端子がＬ（ロー）
レベルとなり、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオフ
することによって充電を停止することができる。
【００２１】過充電を検出した後、ＶＤＤ端子電圧が過
充電復帰電圧よりも低くなることによって過充電検出状
態から復帰して、ＣＯＵＴ端子がＨ（ハイ）レベルとな
り、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオンすることに
よって充電可能状態となる。
充電復帰電圧よりも低くなることによって過充電検出状
態から復帰して、ＣＯＵＴ端子がＨ（ハイ）レベルとな
り、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオンすることに
よって充電可能状態となる。
【００２２】ＶＤＤ端子電圧が過充電検出電圧以上の時
に充電器をはずした状態で負荷を接続すると、ＣＯＵＴ
端子からはＬ（ロー）レベルが出力されるが、外付けＮ
チャネルＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを介して負荷
電流を流すことができる。その後、ＶＤＤ端子電圧が過
充電検出電圧よりも低くなった時点で、ＣＯＵＴ端子が
Ｈ（ハイ）レベルとなり、外付けＮチャネルＭＯＳ型Ｆ
ＥＴをオンすることによって充電可能状態となる。
に充電器をはずした状態で負荷を接続すると、ＣＯＵＴ
端子からはＬ（ロー）レベルが出力されるが、外付けＮ
チャネルＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを介して負荷
電流を流すことができる。その後、ＶＤＤ端子電圧が過
充電検出電圧よりも低くなった時点で、ＣＯＵＴ端子が
Ｈ（ハイ）レベルとなり、外付けＮチャネルＭＯＳ型Ｆ
ＥＴをオンすることによって充電可能状態となる。
【００２３】尚、過充電検出時と過充電復帰時にはＩＣ
内部で設定された遅延時間が存在します。ＶＤＤ端子電
圧が過充電検出電圧以上になっても、過充電検出遅延時
間内に過充電検出電圧よりも低くなると、過充電検出状
態にはならない。また、過充電を検出した後、ＶＤＤ端
子電圧が過充電復帰電圧よりも低い状態で、充電器をは
ずした後、負荷を接続しても、過充電検出遅延時間内に
過充電復帰電圧以上に戻ると、過充電からの復帰はしな
い。又、ＣＯＵＴ端子の出力段にはレベルシフト回路が
内蔵されており、Ｌ（ロー）レベルはＶ−端子電圧が出
力される。尚、ＣＯＵＴ端子の出力形態はＶＤＤとＶ−
の間のＣＭＯＳ出力である。
内部で設定された遅延時間が存在します。ＶＤＤ端子電
圧が過充電検出電圧以上になっても、過充電検出遅延時
間内に過充電検出電圧よりも低くなると、過充電検出状
態にはならない。また、過充電を検出した後、ＶＤＤ端
子電圧が過充電復帰電圧よりも低い状態で、充電器をは
ずした後、負荷を接続しても、過充電検出遅延時間内に
過充電復帰電圧以上に戻ると、過充電からの復帰はしな
い。又、ＣＯＵＴ端子の出力段にはレベルシフト回路が
内蔵されており、Ｌ（ロー）レベルはＶ−端子電圧が出
力される。尚、ＣＯＵＴ端子の出力形態はＶＤＤとＶ−
の間のＣＭＯＳ出力である。
【００２４】過放電検出回路は、過放電検出用比較器４
２を備えて構成されている。過放電検出回路は、二次電
池のリチウムイオン電池の出力が所定の電圧以下になっ
たことを充放電制御回路２１に通知し、充放電制御回路
２１が電流制御信号ＤＯを送出して電流制御スイッチ１
３を制御し放電電流を遮断する。以下具体的に過放電検
出回路の動作について説明する。
２を備えて構成されている。過放電検出回路は、二次電
池のリチウムイオン電池の出力が所定の電圧以下になっ
たことを充放電制御回路２１に通知し、充放電制御回路
２１が電流制御信号ＤＯを送出して電流制御スイッチ１
３を制御し放電電流を遮断する。以下具体的に過放電検
出回路の動作について説明する。
【００２５】電池の放電時にＶＤＤ端子電圧を監視し、
ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧以下になると、過放電
検出状態となって、ＤＯＵＴ端子からＬ（ロー）レベル
を出力し、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオフする
ことによって放電を停止することができる。
ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧以下になると、過放電
検出状態となって、ＤＯＵＴ端子からＬ（ロー）レベル
を出力し、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオフする
ことによって放電を停止することができる。
【００２６】過放電状態からの復帰は、充電器を接続す
ることによってのみ行なわれる。充電器を接続した時
に、ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧以下の場合は、外
付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを介し
て充電電流が流れ、ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧よ
りも高くなった時点で、ＤＯＵＴ端子がＨ（ハイ）レベ
ルとなり、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオンする
ことによって放電可能状態となる。充電器を接続した時
に、ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧よりも高い場合
は、ただちにＤＯＵＴ端子はＨ（ハイ）レベルとなる。
ることによってのみ行なわれる。充電器を接続した時
に、ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧以下の場合は、外
付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴの寄生ダイオードを介し
て充電電流が流れ、ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧よ
りも高くなった時点で、ＤＯＵＴ端子がＨ（ハイ）レベ
ルとなり、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオンする
ことによって放電可能状態となる。充電器を接続した時
に、ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧よりも高い場合
は、ただちにＤＯＵＴ端子はＨ（ハイ）レベルとなる。
【００２７】電池電圧が０Ｖの時には、充電器の電圧
が、０Ｖ充電最低動作電圧のＭａｘ値以上であれば、Ｃ
ＯＵＴ端子がＨ（ハイ）レベルになり充電電流を流すこ
とができる。
が、０Ｖ充電最低動作電圧のＭａｘ値以上であれば、Ｃ
ＯＵＴ端子がＨ（ハイ）レベルになり充電電流を流すこ
とができる。
【００２８】過放電検出時の遅延時間は内部で設定され
ている。ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧以下になって
も、遅延時間内に過放電検出電圧よりも高くなると、過
放電検出状態にはなりません。また、過放電復帰時にも
遅延時間が設定されている。過放電を検出した後は、全
ての回路を停止させてスタンバイ状態とし、ＩＣが消費
する電流（スタンバイ電流）を極力低減させている。
尚、ＤＯＵＴ端子の出力形態はＶＤＤとＶＳＳの間のＣ
ＭＯＳ出力である。
ている。ＶＤＤ端子電圧が過放電検出電圧以下になって
も、遅延時間内に過放電検出電圧よりも高くなると、過
放電検出状態にはなりません。また、過放電復帰時にも
遅延時間が設定されている。過放電を検出した後は、全
ての回路を停止させてスタンバイ状態とし、ＩＣが消費
する電流（スタンバイ電流）を極力低減させている。
尚、ＤＯＵＴ端子の出力形態はＶＤＤとＶＳＳの間のＣ
ＭＯＳ出力である。
【００２９】過電流検出回路は、過電流検出用比較器４
３を備えて構成されている。外部接続端子「＋、−」の
短絡による大電流の際、または異常電流が所定時間継続
したことを検出した際には、これを充放電制御回路２１
に通知し、充放電制御回路２１が電流制御信号ＤＯを送
出して電流制御スイッチ１３を制御し、放電電流を遮断
する。以下具体的に過電流検出回路及びショート（短
絡）検出回路の動作について説明する。
３を備えて構成されている。外部接続端子「＋、−」の
短絡による大電流の際、または異常電流が所定時間継続
したことを検出した際には、これを充放電制御回路２１
に通知し、充放電制御回路２１が電流制御信号ＤＯを送
出して電流制御スイッチ１３を制御し、放電電流を遮断
する。以下具体的に過電流検出回路及びショート（短
絡）検出回路の動作について説明する。
【００３０】充放電可能状態の時にＶ−端子電圧を監視
し、負荷短絡等によって、Ｖ−端子電圧が放電過電流検
出電圧以上短絡検出電圧未満になると、放電過電流検出
状態、Ｖ−端子電圧が短絡検出電圧以上になると短絡検
出状態となって、ＤＯＵＴ端子からＬ（ロー）レベルを
出力し、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオフするこ
とによって回路に大電流が流れることを防ぐ。
し、負荷短絡等によって、Ｖ−端子電圧が放電過電流検
出電圧以上短絡検出電圧未満になると、放電過電流検出
状態、Ｖ−端子電圧が短絡検出電圧以上になると短絡検
出状態となって、ＤＯＵＴ端子からＬ（ロー）レベルを
出力し、外付けＮチャネルＭＯＳ型ＦＥＴをオフするこ
とによって回路に大電流が流れることを防ぐ。
【００３１】放電過電流検出時の遅延時間は内部で設定
されている。Ｖ−端子電圧が放電過電流検出電圧以上短
絡検出電圧未満になっても、遅延時間内に放電過電流検
出電圧よりも低くなると、放電過電流検出状態にはなり
ません。また、放電過電流復帰時にも遅延時間が設定さ
れている。尚、短絡検出時にもＩＣ内部で設定された遅
延時間が存在する。
されている。Ｖ−端子電圧が放電過電流検出電圧以上短
絡検出電圧未満になっても、遅延時間内に放電過電流検
出電圧よりも低くなると、放電過電流検出状態にはなり
ません。また、放電過電流復帰時にも遅延時間が設定さ
れている。尚、短絡検出時にもＩＣ内部で設定された遅
延時間が存在する。
【００３２】Ｖ−端子とＶＳＳ端子との間には放電過電
流復帰抵抗が内蔵されており、放電過電流または短絡検
出後負荷が解放されてオープン状態になると、Ｖ−端子
は放電過電流復帰抵抗を介してＶＳＳ端子電位に引か
れ、Ｖ−端子電圧が放電過電流検出電圧以下となった時
点で、放電過電流または短絡検出状態から自動復帰す
る。放電過電流復帰抵抗は放電過電流もしくは短絡を検
出した時にオンする。通常時は（充放電可能時）はオフ
である。尚、ＤＳ端子をＶＤＤレベルにすることによっ
て、ＤＯＵＴおよびＣＯＵＴ出力がＬレベルになる。こ
の場合、遅延時間はない。
流復帰抵抗が内蔵されており、放電過電流または短絡検
出後負荷が解放されてオープン状態になると、Ｖ−端子
は放電過電流復帰抵抗を介してＶＳＳ端子電位に引か
れ、Ｖ−端子電圧が放電過電流検出電圧以下となった時
点で、放電過電流または短絡検出状態から自動復帰す
る。放電過電流復帰抵抗は放電過電流もしくは短絡を検
出した時にオンする。通常時は（充放電可能時）はオフ
である。尚、ＤＳ端子をＶＤＤレベルにすることによっ
て、ＤＯＵＴおよびＣＯＵＴ出力がＬレベルになる。こ
の場合、遅延時間はない。
【００３３】以上のとおり、二次電池のリチウムイオン
電池の出力が所定の電圧以下になったか否かの判断は、
図２及び図３に示すように、それぞれ過充電検出用比較
器４１、過放電検出用比較器４２、及び過電流検出用比
較器４３を備えた過充電検出回路、過放電検出回路、及
び過電流検出回路により行い、その３種類の電圧出力が
それぞれロジック回路４４に入力される。尚、比較器４
１〜４３で一基準値が設定されるため、一組の比較器４
１〜４３を複数組備えることにより、二次電池のリチウ
ムイオン電池１１の出力が所定の電圧以下になったか否
かの基準となる設定値を複数に設定することができる。
電池の出力が所定の電圧以下になったか否かの判断は、
図２及び図３に示すように、それぞれ過充電検出用比較
器４１、過放電検出用比較器４２、及び過電流検出用比
較器４３を備えた過充電検出回路、過放電検出回路、及
び過電流検出回路により行い、その３種類の電圧出力が
それぞれロジック回路４４に入力される。尚、比較器４
１〜４３で一基準値が設定されるため、一組の比較器４
１〜４３を複数組備えることにより、二次電池のリチウ
ムイオン電池１１の出力が所定の電圧以下になったか否
かの基準となる設定値を複数に設定することができる。
【００３４】保護回路用ＩＣ１２は、過放電検出回路、
過充電検出回路、過電流検出回路、および充放電制御回
路に加えて、温度センサ１４も備えている。ここで、電
池パック１０は温度センサ１４を内蔵している。この温
度センサ１４は、電池内部の温度上昇の変化を検出し
て、その検出値にリニアな電圧信号を端子Ｔに送出す
る。したがって、充電器２０側ではサーミスタプルアッ
プ抵抗がなくても、端子Ｔを介しての電圧信号により、
充電電流の供給を遮断することができる。
過充電検出回路、過電流検出回路、および充放電制御回
路に加えて、温度センサ１４も備えている。ここで、電
池パック１０は温度センサ１４を内蔵している。この温
度センサ１４は、電池内部の温度上昇の変化を検出し
て、その検出値にリニアな電圧信号を端子Ｔに送出す
る。したがって、充電器２０側ではサーミスタプルアッ
プ抵抗がなくても、端子Ｔを介しての電圧信号により、
充電電流の供給を遮断することができる。
【００３５】温度センサ１４は、保護回路用ＩＣ１２に
組み込まれるため、トランジスタまたはＩＣ温度センサ
のような接触方式であることが望ましい。特に熱起電力
を利用して温度を電圧として出力できる接触方式の温度
センサは回路構成の簡素化に有効である。尚、温度セン
サからの出力を電圧出力ではなく電流出力としても良
い。
組み込まれるため、トランジスタまたはＩＣ温度センサ
のような接触方式であることが望ましい。特に熱起電力
を利用して温度を電圧として出力できる接触方式の温度
センサは回路構成の簡素化に有効である。尚、温度セン
サからの出力を電圧出力ではなく電流出力としても良
い。
【００３６】温度センサ１４は電池パック内の温度を監
視する。監視温度が上昇して所定の温度に達したとき、
当該温度上昇にリニアに対応した電圧信号が充放電制御
回路２１に送出される。この電圧信号は電池温度検出ア
ンプ２２で増幅して検出される。したがって、所定の電
池温度まで上昇した際には、充電器２０の充放電制御回
路２１が電池パック１０への充電電流の供給を遮断す
る。
視する。監視温度が上昇して所定の温度に達したとき、
当該温度上昇にリニアに対応した電圧信号が充放電制御
回路２１に送出される。この電圧信号は電池温度検出ア
ンプ２２で増幅して検出される。したがって、所定の電
池温度まで上昇した際には、充電器２０の充放電制御回
路２１が電池パック１０への充電電流の供給を遮断す
る。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
池パック内に設けられる保護回路用ＩＣ内部に組み込ま
れた温度センサが、電池パック内の温度変化を検出し
て、その温度変化にリニアに対応した電圧信号を充放電
制御回路に出力して、通電を遮断する構成を採用してお
り、ＩＣ化できる温度センサを保護回路用ＩＣ内部に組
み込まれるので、サーミスタを必要とせず、それに伴い
サーミスタプルアップ抵抗も不要となり、電池パック内
部に実装空間の余裕を得ることができる。
池パック内に設けられる保護回路用ＩＣ内部に組み込ま
れた温度センサが、電池パック内の温度変化を検出し
て、その温度変化にリニアに対応した電圧信号を充放電
制御回路に出力して、通電を遮断する構成を採用してお
り、ＩＣ化できる温度センサを保護回路用ＩＣ内部に組
み込まれるので、サーミスタを必要とせず、それに伴い
サーミスタプルアップ抵抗も不要となり、電池パック内
部に実装空間の余裕を得ることができる。
【図１】本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図で
ある。
ある。
【図２】図１の保護回路用ＩＣの一実施の形態を示した
機能ブロック図である。
機能ブロック図である。
【図３】図１の保護回路用ＩＣのより具体的な構成を示
した回路図である。
した回路図である。
【図４】従来の一例を示す機能ブロック図である。
１０ 電池パック
１１ リチウムイオン電池（二次電池）
１２ 保護回路用ＩＣ（保護回路用集積回路）
１３ 電流制御スイッチ
１４ 温度センサ（電池温度センサ）
２０ 充電器
２１ 充放電制御回路
２２ 電池温度検出アンプ
４１ 過充電検出用比較器
４２ 過放電検出用比較器
４３ 過電流検出用比較器
４４ ロジック回路
５０ 論理回路
５１ 遅延回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 CA01 CA11 CB01
DA07 FA04 GC06
5G053 AA14 BA06 CA01 EC03
5H030 AA03 AA06 AS14 BB01 FF22
FF42 FF43
Claims (7)
- 【請求項１】 電池パック内の二次電池の保護回路用集
積回路内部に設けられ、前記電池パックにセットされた
二次電池の温度を監視すると共に、温度上昇を検出し、
前記監視温度が上昇して所定の温度に達したとき、該温
度上昇に対応した電圧信号を、外部接続端子を介して送
出する電池温度検出回路と、 充電器内に設けられ、前記電圧信号を受けて充電電流を
遮断する充放電制御回路とを有することを特徴とする二
次電池の保護回路。 - 【請求項２】 前記電圧信号は前記充放電制御回路内の
電池温度検出アンプで増幅して検出されることを特徴と
する請求項１記載の二次電池の保護回路。 - 【請求項３】 前記電池温度検出回路は、熱起電力を利
用して温度を電圧として出力できる接触方式の温度セン
サであることを特徴とする請求項１又は２記載の二次電
池の保護回路。 - 【請求項４】 二次電池の外部接続端子間に接続された
充電器から二次電池へ充電電流を流す際に、過充電状
態、過放電状態、過電流状態を監視し、その状態に応じ
て電流制御スイッチを制御する二次電池の保護回路用Ｉ
Ｃにおいて、 過充電検出用比較器を備え、前記二次電池の最大定格電
圧を越えたことを検出し、過充電検出信号を前記充電器
内の充放電制御回路に送出し、前記過充電検出信号を受
けた前記充放電制御回路から出力される第１の電流制御
信号を受けて前記充電器に接続されている電流制御スイ
ッチを制御し、充電電流を遮断する過充電検出回路と、 過放電検出用比較器を備え、前記二次電池の出力が所定
の電圧以下になったことを検出し、過放電検出信号を前
記充放電制御回路に送出し、前記過放電検出信号を受け
た前記充放電制御回路からの第２の電流制御信号を受け
て前記電流制御スイッチを制御し、放電電流を遮断する
過放電検出回路と、 過電流検出用比較器を備え、外部接続端子の短絡による
大電流が流れたこと、または異常電流が所定時間継続し
たことを検出し、この過電流検出信号を前記充放電制御
回路に出力し、過電流検出信号を受けた前記充放電制御
回路が前記第２の電流制御信号を送出して前記電流制御
スイッチを制御し過電流を遮断する過電流検出回路を有
することを特徴とする保護回路用ＩＣ。 - 【請求項５】 前記過充電検出用比較器、前記過放電検
出用比較器、及び前記過電流検出用比較器を一組の比較
器群として、該比較器群を複数組備え、前記二次電池の
出力が所定の電圧以下になったか否かの基準となる設定
値を複数に設定することができることを特徴とする請求
項４記載の保護回路用ＩＣ。 - 【請求項６】 前記二次電池内の温度を監視し、監視温
度が上昇して所定の温度に達したとき、当該温度上昇に
リニアに対応した電圧信号を前記充放電制御回路２１に
送出する電池温度検出回路を有し、 前記電圧信号を受けた前記充放電制御回路により前記充
電電流が遮断されることを特徴とする請求項４又は５記
載の保護回路用ＩＣ。 - 【請求項７】 前記電池温度検出回路は、熱起電力を利
用して温度を電圧として出力できる接触方式の温度セン
サであることを特徴とする請求項６記載の保護回路用Ｉ
Ｃ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002160598A JP2003174720A (ja) | 2001-09-28 | 2002-05-31 | 二次電池の保護回路及び保護回路用ｉｃ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-302002 | 2001-09-28 | ||
| JP2001302002 | 2001-09-28 | ||
| JP2002160598A JP2003174720A (ja) | 2001-09-28 | 2002-05-31 | 二次電池の保護回路及び保護回路用ｉｃ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003174720A true JP2003174720A (ja) | 2003-06-20 |
Family
ID=26623337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002160598A Pending JP2003174720A (ja) | 2001-09-28 | 2002-05-31 | 二次電池の保護回路及び保護回路用ｉｃ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003174720A (ja) |
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- 2002-05-31 JP JP2002160598A patent/JP2003174720A/ja active Pending
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