JP2003230228A - 二次電池の保護方法及び保護回路 - Google Patents
二次電池の保護方法及び保護回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力短絡時に保護回路が動作不能となること
を防止すること。 【解決手段】 二次電池（３００）から一対の外部接続
端子（１０１，１０２）間に接続された負荷（３００）
へ流す放電電流（Ｉ）を、放電制御スイッチ（ＦＥＴ
１）のオン／オフにより制御することにより、二次電池
を保護する回路（２００）において、クランプ回路（２
１０）は外部接続端子間が短絡したときに充電制御スイ
ッチの制御端子（Ｇ１）を接地電位にクランプする。
を防止すること。 【解決手段】 二次電池（３００）から一対の外部接続
端子（１０１，１０２）間に接続された負荷（３００）
へ流す放電電流（Ｉ）を、放電制御スイッチ（ＦＥＴ
１）のオン／オフにより制御することにより、二次電池
を保護する回路（２００）において、クランプ回路（２
１０）は外部接続端子間が短絡したときに充電制御スイ
ッチの制御端子（Ｇ１）を接地電位にクランプする。
Description
【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、出力短絡時等で保護回路の動作が不能になる
ときの対策に関する。
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、出力短絡時等で保護回路の動作が不能になる
ときの対策に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【０００４】図１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４００または充
電器（図示せす）が接続される。
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４００または充
電器（図示せす）が接続される。
【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は内部インピー
ダンスｒを持つ。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２０
０’が並列に接続されている。詳述すると、二次電池３
００の陽極は保護回路２００’の電源端子ＶＣＣに接続
され、二次電池３００の陰極は保護回路２００’の接地
端子ＧＮＤに接続されている。
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は内部インピー
ダンスｒを持つ。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２０
０’が並列に接続されている。詳述すると、二次電池３
００の陽極は保護回路２００’の電源端子ＶＣＣに接続
され、二次電池３００の陰極は保護回路２００’の接地
端子ＧＮＤに接続されている。
【０００６】尚、二次電池３００の陽極は、後述する第
１および第２の電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦ
ＥＴ２を介して電池パック１００’の正極端子１０１に
接続され、二次電池３００の陰極は接地されると共に、
電池パック１００’の負極端子１０２に接続されてい
る。前述したように、保護回路２００’は、過放電防止
機構と過充電防止機構とを有する。
１および第２の電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦ
ＥＴ２を介して電池パック１００’の正極端子１０１に
接続され、二次電池３００の陰極は接地されると共に、
電池パック１００’の負極端子１０２に接続されてい
る。前述したように、保護回路２００’は、過放電防止
機構と過充電防止機構とを有する。
【０００７】保護回路２００’の過放電防止機構には、
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、過放電防止機構は、放電中に、バッテリ電圧Ｖ
cc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、論理ハイレベルの過
放電検出信号を過放電検出出力端子（第１のゲート駆動
端子）ＤＣＨＧから出力する。一方、放電中に、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Ｖhy(od)を加えて得られる過放電
復帰電圧（Ｖth(od)＋Ｖhy(od)）よりも高くなると、過
放電防止機構は論理ローレベルの過放電保護解除信号を
過放電検出出力端子ＤＣＨＧから出力する。
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、過放電防止機構は、放電中に、バッテリ電圧Ｖ
cc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、論理ハイレベルの過
放電検出信号を過放電検出出力端子（第１のゲート駆動
端子）ＤＣＨＧから出力する。一方、放電中に、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Ｖhy(od)を加えて得られる過放電
復帰電圧（Ｖth(od)＋Ｖhy(od)）よりも高くなると、過
放電防止機構は論理ローレベルの過放電保護解除信号を
過放電検出出力端子ＤＣＨＧから出力する。
【０００８】同様に、保護回路２００’の過充電防止機
構には、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、過充電防止機構は、充電中に、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、論理ハイレベルの過充
電検出信号を過充電検出出力端子（第２のゲート駆動端
子）ＯＶから出力する。一方、充電中に、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
防止機構は過充電検出出力端子ＯＶから論理ローレベル
の過充電保護解除信号を出力する。
構には、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、過充電防止機構は、充電中に、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、論理ハイレベルの過充
電検出信号を過充電検出出力端子（第２のゲート駆動端
子）ＯＶから出力する。一方、充電中に、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
防止機構は過充電検出出力端子ＯＶから論理ローレベル
の過充電保護解除信号を出力する。
【０００９】前述したように、二次電池３００の陽極
（＋極）と電池パック１００’の正極端子１０１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ＦＥＴまたは放電制御スイ
ッチと呼ばれ、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２は
充電制御ＦＥＴまたは充電制御スイッチと呼ばれる。
（＋極）と電池パック１００’の正極端子１０１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ＦＥＴまたは放電制御スイ
ッチと呼ばれ、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２は
充電制御ＦＥＴまたは充電制御スイッチと呼ばれる。
【００１０】詳述すると、第１の電界効果トランジスタ
ＦＥＴ１は、二次電池３００の陽極（カソード）に接続
された第１のソースＳ１と、過放電検出出力端子（第１
のゲート駆動端子）ＤＣＨＧに接続された第１のゲート
Ｇ１と、第１のドレインＤ１とを持つ。第１の電界効果
トランジスタＦＥＴ１の第１のゲートＧ１は、放電制御
スイッチの第１の制御端子として動作する。第２の電界
効果トランジスタＦＥＴ２は、正極端子１０１に接続さ
れた第２のソースＳ２と、過充電検出出力端子（第２の
ゲート駆動端子）ＯＶに接続された第２のゲートＧ２
と、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１の第１のドレ
インＤ１に接続された第２のドレインＤ２とを持つ。第
２の電界効果トランジスタＦＥＴ２の第２のゲートＧ２
は充電制御スイッチの第２の制御端子として動作する。
ＦＥＴ１は、二次電池３００の陽極（カソード）に接続
された第１のソースＳ１と、過放電検出出力端子（第１
のゲート駆動端子）ＤＣＨＧに接続された第１のゲート
Ｇ１と、第１のドレインＤ１とを持つ。第１の電界効果
トランジスタＦＥＴ１の第１のゲートＧ１は、放電制御
スイッチの第１の制御端子として動作する。第２の電界
効果トランジスタＦＥＴ２は、正極端子１０１に接続さ
れた第２のソースＳ２と、過充電検出出力端子（第２の
ゲート駆動端子）ＯＶに接続された第２のゲートＧ２
と、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１の第１のドレ
インＤ１に接続された第２のドレインＤ２とを持つ。第
２の電界効果トランジスタＦＥＴ２の第２のゲートＧ２
は充電制御スイッチの第２の制御端子として動作する。
【００１１】第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１の第
１のゲートＧ１に過放電防止機構（過放電検出出力端子
ＤＣＨＧ）から論理ハイ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の第
１のゲートＧ１に過放電防止機構（過放電検出出力端子
ＤＣＨＧ）から論理ロー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ＦＥＴ
２の第２のゲートＧ２に過充電防止機構（過充電検出出
力端子ＯＶ）から論理ハイ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ＦＥＴ２はオ
フする。第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２の第２の
ゲートＧ２に過充電防止機構（過充電検出出力端子Ｏ
Ｖ）から論理ロー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。
１のゲートＧ１に過放電防止機構（過放電検出出力端子
ＤＣＨＧ）から論理ハイ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の第
１のゲートＧ１に過放電防止機構（過放電検出出力端子
ＤＣＨＧ）から論理ロー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ＦＥＴ
２の第２のゲートＧ２に過充電防止機構（過充電検出出
力端子ＯＶ）から論理ハイ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ＦＥＴ２はオ
フする。第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２の第２の
ゲートＧ２に過充電防止機構（過充電検出出力端子Ｏ
Ｖ）から論理ロー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。
【００１２】前述した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は第１の寄
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、第２の寄生ダイオー
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。尚、第１および第２の寄
生ダイオードＤp1およびＤp2の各々はボディダイオード
とも呼ばれる。
うに、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１は第１の寄
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、第２の寄生ダイオー
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。尚、第１および第２の寄
生ダイオードＤp1およびＤp2の各々はボディダイオード
とも呼ばれる。
【００１３】次に、図１に加えて図２をも参照して、図
１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。
１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。
【００１４】放電時には、正極端子１０１と負極端子１
０２との間に負荷４００が接続される。二次電池３００
が放電していくと、図２の破線で示すように、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、過放電防止機構（過放電検出出力端子ＤＣＨ
Ｇ）は論理ハイ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。
０２との間に負荷４００が接続される。二次電池３００
が放電していくと、図２の破線で示すように、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、過放電防止機構（過放電検出出力端子ＤＣＨ
Ｇ）は論理ハイ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。
【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４００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、その第１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Ｖhy(od)を加えて得られる過放電復帰電圧
（Ｖth(od)＋Ｖhy(od)）よりも高くなると、過放電防止
機構（過放電検出出力端子ＤＣＨＧ）は、論理ローレベ
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ＦＥＴ
１はオンする。
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（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、その第１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Ｖhy(od)を加えて得られる過放電復帰電圧
（Ｖth(od)＋Ｖhy(od)）よりも高くなると、過放電防止
機構（過放電検出出力端子ＤＣＨＧ）は、論理ローレベ
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ＦＥＴ
１はオンする。
【００１６】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２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、過充電防止機構（過充電検出出力端子ＯＶ）は論理
ハイ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ＦＥＴ
２はオフし、これにより過充電が防止される。
が続けられると、そのバッテリ電圧Ｖccは、図２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、過充電防止機構（過充電検出出力端子ＯＶ）は論理
ハイ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ＦＥＴ
２はオフし、これにより過充電が防止される。
【００１７】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４００を接続する。これにより、
二次電池３００から負荷４００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、
その第２の寄生ダイオードＤp2を介して放電電流Ｉ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（Ｖ
th(oc)−Ｖhy(oc)）よりも低くなると、過充電防止機構
（過充電検出出力端子ＯＶ）は論理ローレベルの過充電
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ＦＥＴ２はオンす
る。
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４００を接続する。これにより、
二次電池３００から負荷４００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、
その第２の寄生ダイオードＤp2を介して放電電流Ｉ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（Ｖ
th(oc)−Ｖhy(oc)）よりも低くなると、過充電防止機構
（過充電検出出力端子ＯＶ）は論理ローレベルの過充電
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ＦＥＴ２はオンす
る。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１に示さ
れるように、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１は、
その第１のゲートＧ１と第１のソースＳ１および第１の
ドレインＤ１との間に寄生ゲート容量Ｃpを持ってい
る。また、保護回路２００’は集積回路（ＩＣ）で実現
されるが、図３の破線で示されるような、ＩＣには動作
限界がある。
れるように、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１は、
その第１のゲートＧ１と第１のソースＳ１および第１の
ドレインＤ１との間に寄生ゲート容量Ｃpを持ってい
る。また、保護回路２００’は集積回路（ＩＣ）で実現
されるが、図３の破線で示されるような、ＩＣには動作
限界がある。
【００１９】さて、何らの事情により、図３の時刻ｔ1
で、放電中に誤って外部接続端子１０１、１０２間が短
絡（出力短絡）したとしよう。その場合、放電電流Ｉと
して大電流が流れることになる。前述したように、二次
電池３００は内部インピーダンスｒを持つので、二次電
池３００の内部で（Ｉ×ｒ）の電圧降下が発生する。そ
の結果、図３に示されるように、二次電池３００が発生
するバッテリ電圧Ｖccは落ち込むことなる。そのバッテ
リ電圧Ｖccの落ち込みが大きい場合、図３に示されるよ
うに、保護回路２００’における電源電圧ＶccがＩＣの
動作限界を下回ってしまう。それにより、保護回路２０
０’が動作不能となってしまう。このとき、第１の電界
効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ゲート容量Ｃpの影響
で、図３に示されるように、保護回路２００’の過放電
検出出力端子ＤＣＨＧの電圧（第１の電界効果トランジ
スタＦＥＴ１の第１のゲートＧ１のゲート電位）も落ち
込んでしまう。
で、放電中に誤って外部接続端子１０１、１０２間が短
絡（出力短絡）したとしよう。その場合、放電電流Ｉと
して大電流が流れることになる。前述したように、二次
電池３００は内部インピーダンスｒを持つので、二次電
池３００の内部で（Ｉ×ｒ）の電圧降下が発生する。そ
の結果、図３に示されるように、二次電池３００が発生
するバッテリ電圧Ｖccは落ち込むことなる。そのバッテ
リ電圧Ｖccの落ち込みが大きい場合、図３に示されるよ
うに、保護回路２００’における電源電圧ＶccがＩＣの
動作限界を下回ってしまう。それにより、保護回路２０
０’が動作不能となってしまう。このとき、第１の電界
効果トランジスタＦＥＴ１の寄生ゲート容量Ｃpの影響
で、図３に示されるように、保護回路２００’の過放電
検出出力端子ＤＣＨＧの電圧（第１の電界効果トランジ
スタＦＥＴ１の第１のゲートＧ１のゲート電位）も落ち
込んでしまう。
【００２０】したがって、本発明の課題は、出力短絡時
に動作不能となること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。
に動作不能となること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。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、二次電
池（３００）から一対の外部接続端子（１０１，１０
２）間に接続された負荷（４００）へ流す放電電流
（Ｉ）を、放電制御スイッチ（ＦＥＴ１）のオン／オフ
により制御することにより、二次電池を保護する方法に
おいて、外部接続端子間が短絡したときに放電制御スイ
ッチの制御端子（Ｇ１）を接地電位にクランプするステ
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。
池（３００）から一対の外部接続端子（１０１，１０
２）間に接続された負荷（４００）へ流す放電電流
（Ｉ）を、放電制御スイッチ（ＦＥＴ１）のオン／オフ
により制御することにより、二次電池を保護する方法に
おいて、外部接続端子間が短絡したときに放電制御スイ
ッチの制御端子（Ｇ１）を接地電位にクランプするステ
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。
【００２２】また、本発明によれば、二次電池（３０
０）から一対の外部接続端子（１０１，１０２）間に接
続された負荷（３００）へ流す放電電流（Ｉ）を、放電
制御スイッチ（ＦＥＴ１）のオン／オフにより制御する
ことにより、二次電池を保護する回路（２００，２００
Ａ）において、外部接続端子間が短絡したときに充電制
御スイッチの制御端子（Ｇ１）を接地電位にクランプす
るクランプ回路（２１０，２１０Ａ）を備えたことを特
徴とする二次電池の保護回路が得られる。
０）から一対の外部接続端子（１０１，１０２）間に接
続された負荷（３００）へ流す放電電流（Ｉ）を、放電
制御スイッチ（ＦＥＴ１）のオン／オフにより制御する
ことにより、二次電池を保護する回路（２００，２００
Ａ）において、外部接続端子間が短絡したときに充電制
御スイッチの制御端子（Ｇ１）を接地電位にクランプす
るクランプ回路（２１０，２１０Ａ）を備えたことを特
徴とする二次電池の保護回路が得られる。
【００２３】上記括弧内の参照符号は、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、図
示の態様に限定されないのは勿論である。
容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図
示の態様に限定されないのは勿論である。
【００２４】
【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。
実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】図４を参照して、本発明の第１の実施の形
態に係る保護回路２００について説明する。図示の保護
回路２００は、クランプ回路２１０が追加されている点
を除いて、図１に示した従来の保護回路２００’と同様
の構成を有する。したがって、図１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。
態に係る保護回路２００について説明する。図示の保護
回路２００は、クランプ回路２１０が追加されている点
を除いて、図１に示した従来の保護回路２００’と同様
の構成を有する。したがって、図１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。
【００２６】図示のクランプ回路２１０は、電源端子Ｖ
ＣＣと接地端子ＧＮＤと過放電検出出力端子ＤＣＨＧと
に接続されている。クランプ回路２１０は、ｎｐｎ形バ
イポーラトランジスタ２１２と、比較器（コンパレー
タ）２１４とを有する。ｎｐｎ形バイポーラトランジス
タ２１２のコレクタは、電源端子ＶＣＣに接続され、エ
ミッタは過放電検出出力端子ＤＣＨＧに接続され、ベー
スは比較器２１４の出力端子に接続されている。比較器
２１４の反転入力端子−は過放電検出出力端子ＤＣＨＧ
に接続され、非反転入力端子＋は接地端子ＧＮＤに接続
されている。
ＣＣと接地端子ＧＮＤと過放電検出出力端子ＤＣＨＧと
に接続されている。クランプ回路２１０は、ｎｐｎ形バ
イポーラトランジスタ２１２と、比較器（コンパレー
タ）２１４とを有する。ｎｐｎ形バイポーラトランジス
タ２１２のコレクタは、電源端子ＶＣＣに接続され、エ
ミッタは過放電検出出力端子ＤＣＨＧに接続され、ベー
スは比較器２１４の出力端子に接続されている。比較器
２１４の反転入力端子−は過放電検出出力端子ＤＣＨＧ
に接続され、非反転入力端子＋は接地端子ＧＮＤに接続
されている。
【００２７】次に、図４に加えて図５をも参照して、本
第１の実施の形態による保護回路２００の動作について
説明する。
第１の実施の形態による保護回路２００の動作について
説明する。
【００２８】何らの事情により、図５の時刻ｔ1で、放
電中に誤って外部接続端子１０１、１０２（図１）間が
短絡（出力短絡）したとしよう。その場合、放電電流Ｉ
として大電流が流れることになる。
電中に誤って外部接続端子１０１、１０２（図１）間が
短絡（出力短絡）したとしよう。その場合、放電電流Ｉ
として大電流が流れることになる。
【００２９】このとき、クランプ回路２１０は、第１の
電界効果トランジスタＦＥＴ１（図１）の第１のゲート
Ｇ１を接地電位でクランプする。その結果、第１の電界
効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電位が接地電位以下
に落ち込む事を防止することができる。このように、第
１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電位を接地
電位にクランプするので、図５に示されるように、保護
回路２００の電源端子ＶＣＣの電圧（バッテリ電圧Ｖc
c）の落ち込みを、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ
１の閾値電圧Ｖthまでに制限することができる。それに
より、二次電池３００が発生するバッテリ電圧Ｖccが保
護回路２００におけるＩＣの動作限界を下回るのを防止
することができる。
電界効果トランジスタＦＥＴ１（図１）の第１のゲート
Ｇ１を接地電位でクランプする。その結果、第１の電界
効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電位が接地電位以下
に落ち込む事を防止することができる。このように、第
１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲート電位を接地
電位にクランプするので、図５に示されるように、保護
回路２００の電源端子ＶＣＣの電圧（バッテリ電圧Ｖc
c）の落ち込みを、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ
１の閾値電圧Ｖthまでに制限することができる。それに
より、二次電池３００が発生するバッテリ電圧Ｖccが保
護回路２００におけるＩＣの動作限界を下回るのを防止
することができる。
【００３０】このように、バッテリ電圧Ｖccの落ち込み
が最悪でも電界効果トランジスタの閾値電圧Ｖthで制限
されるため、出力短絡時などでも、保護回路２００の動
作電圧を確保することができ、保護回路２００が動作不
能状態となるのを防止することができる。
が最悪でも電界効果トランジスタの閾値電圧Ｖthで制限
されるため、出力短絡時などでも、保護回路２００の動
作電圧を確保することができ、保護回路２００が動作不
能状態となるのを防止することができる。
【００３１】図６を参照して、本発明の第２の実施の形
態に係る保護回路２００Ａは、クランプ回路２１０Ａが
ダイオード２１６を更に有している点を除いて、図４に
図示した保護回路２００と同様の構成を有する。
態に係る保護回路２００Ａは、クランプ回路２１０Ａが
ダイオード２１６を更に有している点を除いて、図４に
図示した保護回路２００と同様の構成を有する。
【００３２】図示のクランプ回路２１０Ａは、電源端子
ＶＣＣと接地端子ＧＮＤと過放電検出出力端子ＤＣＨＧ
とに接続されている。クランプ回路２１０Ａは、ｎｐｎ
形バイポーラトランジスタ２１２と、比較器（コンパレ
ータ）２１４と、ダイオード２１６とを有する。ｎｐｎ
形バイポーラトランジスタ２１２のコレクタは、電源端
子ＶＣＣに接続され、エミッタは過放電検出出力端子Ｄ
ＣＨＧに接続され、ベースは比較器２１４の出力端子に
接続されている。比較器２１４の反転入力端子−は比較
器２１４の出力端子（ｎｐｎ形バイポーラトランジスタ
２１２のベース）に接続され、非反転入力端子＋はダイ
オード２１６を介して接地端子ＧＮＤに接続されてい
る。すなわち、ダイオード２１６のアノードは比較器２
１４の非反転入力端子＋に接続され、カソードは接地端
子ＧＮＤに接続されている。
ＶＣＣと接地端子ＧＮＤと過放電検出出力端子ＤＣＨＧ
とに接続されている。クランプ回路２１０Ａは、ｎｐｎ
形バイポーラトランジスタ２１２と、比較器（コンパレ
ータ）２１４と、ダイオード２１６とを有する。ｎｐｎ
形バイポーラトランジスタ２１２のコレクタは、電源端
子ＶＣＣに接続され、エミッタは過放電検出出力端子Ｄ
ＣＨＧに接続され、ベースは比較器２１４の出力端子に
接続されている。比較器２１４の反転入力端子−は比較
器２１４の出力端子（ｎｐｎ形バイポーラトランジスタ
２１２のベース）に接続され、非反転入力端子＋はダイ
オード２１６を介して接地端子ＧＮＤに接続されてい
る。すなわち、ダイオード２１６のアノードは比較器２
１４の非反転入力端子＋に接続され、カソードは接地端
子ＧＮＤに接続されている。
【００３３】本クランプ回路２１０Ａも、上記クランプ
回路２１０と同様に、出力短絡時などに第１の電界効果
トランジスタＦＥＴ１のゲート電位を接地電位圧以下に
落ち込む事をを防止することができる。
回路２１０と同様に、出力短絡時などに第１の電界効果
トランジスタＦＥＴ１のゲート電位を接地電位圧以下に
落ち込む事をを防止することができる。
【００３４】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。
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。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、出力短絡時などに放電制御スイッチの制御端子を
接地電位にクランプするので、保護回路の動作電圧を確
保することができ、保護回路が動作不能状態になるのを
防止することができる。
では、出力短絡時などに放電制御スイッチの制御端子を
接地電位にクランプするので、保護回路の動作電圧を確
保することができ、保護回路が動作不能状態になるのを
防止することができる。
【図１】従来の保護回路を含む電池パックの構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１に示した電池パックの動作を説明するため
の図である。
の図である。
【図３】出力短絡時における従来の保護回路の動作を説
明するための波形図である。
明するための波形図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による二次電池の保
護回路の要部を示すブロック図である。
護回路の要部を示すブロック図である。
【図５】出力短絡時における、図４に示した保護回路の
動作を説明するための波形図である。
動作を説明するための波形図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による二次電池の保
護回路の要部を示すブロック図である。
護回路の要部を示すブロック図である。
１００’ 電池ユニット（電池パック）
１０１ 正極端子
１０２ 負極端子
２００，２００Ａ，２００’ 保護回路
２１０，２１０Ａ クランプ回路
２１２ ｎｐｎ形バイポーラトランジスタ
２１４ 比較器（コンパレータ）
２１６ ダイオード
３００ 二次電池
３０１ リチウムイオン電池（単位電池）
Ｉ 放電電流
ｒ 内部インピーダンス
ＦＥＴ１ 放電制御スイッチ
ＦＥＴ２ 充電制御スイッチ
Ｃp 寄生ゲート容量
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA01 DA07 DA13 FA04
GA01
5H030 AA00 BB21 BB27 FF44
Claims (2)
- 【請求項１】 二次電池から一対の外部接続端子間に接
続され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が短絡したときに前記放電制御スイ
ッチの制御端子を接地電位にクランプするステップを含
むことを特徴とする二次電池の保護方法。 - 【請求項２】 二次電池から一対の外部接続端子間に接
続され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が短絡したときに前記充電制御スイ
ッチの制御端子を接地電位にクランプするクランプ回路
を備えたことを特徴とする二次電池の保護回路。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002025006A JP3844063B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 二次電池の保護回路 |
| US10/304,368 US6771049B2 (en) | 2002-02-01 | 2002-11-26 | Secondary battery protection circuit having a clamping circuit including a comparator and a transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002025006A JP3844063B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 二次電池の保護回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003230228A true JP2003230228A (ja) | 2003-08-15 |
| JP3844063B2 JP3844063B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=27654508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002025006A Expired - Fee Related JP3844063B2 (ja) | 2002-02-01 | 2002-02-01 | 二次電池の保護回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3844063B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007511380A (ja) * | 2003-11-20 | 2007-05-10 | ペラン（ソシエテ アノニム） | 動力自律電気ツール・セット |
| JP6460218B1 (ja) * | 2017-12-08 | 2019-01-30 | ミツミ電機株式会社 | 二次電池保護集積回路、二次電池保護装置及び電池パック |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2005160169A (ja) * | 2003-11-21 | 2005-06-16 | Texas Instr Japan Ltd | バッテリ保護回路 |
| US7675269B2 (en) * | 2006-11-03 | 2010-03-09 | Broadcom Corporation | Circuit and method for battery charging and discharging protection |
| US7830120B2 (en) * | 2007-09-18 | 2010-11-09 | Nexergy, Inc. | Low side N-channel FET protection circuit |
| JP5663783B2 (ja) * | 2010-02-26 | 2015-02-04 | リコー電子デバイス株式会社 | ２次電池保護回路とバッテリ装置 |
| TWI514123B (zh) * | 2011-01-04 | 2015-12-21 | Richtek Technology Corp | 用於電源路徑管理的電路及方法 |
| CN105048569B (zh) * | 2015-08-03 | 2018-02-27 | 成都宇能通能源开发有限公司 | 一种实现多个电池组全循环充放电的方法 |
| CN105048579B (zh) * | 2015-08-03 | 2018-03-16 | 成都宇能通能源开发有限公司 | 一种解决不同电池组之间相互充放电问题的方法 |
| CN105048580B (zh) * | 2015-08-03 | 2018-02-27 | 成都宇能通能源开发有限公司 | 一种解决不同电池组之间相互充放电问题的电路 |
| CN105048571B (zh) * | 2015-08-03 | 2018-02-27 | 成都宇能通能源开发有限公司 | 一种实现多个电池组全循环充放电的电路及其方法 |
| US10164450B2 (en) | 2015-08-17 | 2018-12-25 | Ford Global Technologies, Llc | Early alert of battery thermal state based on voltage |
| WO2017202349A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. | Battery protection board, battery and mobile terminal |
| US10686323B2 (en) * | 2016-08-30 | 2020-06-16 | Ablic Inc. | Charge/discharge control circuit and battery device including the same |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2872365B2 (ja) | 1990-07-18 | 1999-03-17 | 旭化成工業株式会社 | 充電式の電源装置 |
| US5909103A (en) * | 1997-07-24 | 1999-06-01 | Siliconix Incorporated | Safety switch for lithium ion battery |
| US6331763B1 (en) * | 1998-04-15 | 2001-12-18 | Tyco Electronics Corporation | Devices and methods for protection of rechargeable elements |
| JP3747647B2 (ja) * | 1998-09-09 | 2006-02-22 | ミツミ電機株式会社 | 二次電池保護回路 |
| US6392387B1 (en) * | 2000-03-14 | 2002-05-21 | Sage Electronics And Technology, Inc. | Passively protected battery pack with on load charge and on load conditioning-discharge capability and charging system |
-
2002
- 2002-02-01 JP JP2002025006A patent/JP3844063B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP6460218B1 (ja) * | 2017-12-08 | 2019-01-30 | ミツミ電機株式会社 | 二次電池保護集積回路、二次電池保護装置及び電池パック |
| JP2019106746A (ja) * | 2017-12-08 | 2019-06-27 | ミツミ電機株式会社 | 二次電池保護集積回路、二次電池保護装置及び電池パック |
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| US6771049B2 (en) | 2004-08-03 |
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