JP2008259386A - Battery protection circuit and battery pack - Google Patents

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JP2008259386A JP2007102001A JP2007102001A JP2008259386A JP 2008259386 A JP2008259386 A JP 2008259386A JP 2007102001 A JP2007102001 A JP 2007102001A JP 2007102001 A JP2007102001 A JP 2007102001A JP 2008259386 A JP2008259386 A JP 2008259386A
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery protection circuit, along with a battery pack with the circuit, capable of reducing a difference between the voltage at which a secondary battery is protected by a protection circuit at the first stage and that at which a secondary battery is protected by the protection circuit at the second stage. <P>SOLUTION: A comparator M1 and an A/D converter 231 that detect a common input voltage is provided. The comparator M1 detects an overvoltage if the input voltage exceeds a reference voltage Ref1. A first reference voltage acquiring part 211 acquires a voltage detected by the A/D converter 231 as a first reference voltage Vref1 when the overvoltage is detected by the comparator M1. A second reference voltage setting part 212 sets a second reference voltage Vth1 by subtracting a differential voltage Vd from the first reference voltage Vref1. The protection of the first stage is made at the second reference voltage Vth1, and that of the second stage is made at the first reference voltage Vref1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、二次電池を過充電から保護する電池保護回路、及びこれを備えた電池パックに関する。   The present invention relates to a battery protection circuit that protects a secondary battery from overcharging, and a battery pack including the same.

従来より、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池の充電回路には、二次電池の端子電圧を監視し、二次電池の端子電圧が一定の判定電圧を超えると、二次電池の充電経路上に直列に設けられたスイッチング素子をオフすることで、過充電から二次電池を保護する電池保護回路が設けられている。また、予め、判定電圧を二段階に設定しておき、二次電池の端子電圧が一段目の第1判定電圧を超えたときにスイッチング素子をオフする一段目の保護回路と、一段目の保護回路に何らかの故障が生じてスイッチング素子がオフせず、二次電池の端子電圧が二段目の第2判定電圧を超えたときに、ヒューズを溶断させて充電経路を遮断することにより、二次電池の保護を行う二段目の保護回路とを備えることで、二次電池の安全性を向上させるようにした電池保護回路が知られている(例えば、特許文献1、2、3参照。)。   Conventionally, in a charging circuit of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery, the terminal voltage of the secondary battery is monitored, and when the terminal voltage of the secondary battery exceeds a certain determination voltage, A battery protection circuit is provided for protecting the secondary battery from overcharging by turning off the switching elements provided in series on the charging path of the secondary battery. In addition, the determination voltage is set in two stages in advance, and the first-stage protection circuit that turns off the switching element when the terminal voltage of the secondary battery exceeds the first-stage first determination voltage, and the first-stage protection When a fault occurs in the circuit and the switching element does not turn off, and the terminal voltage of the secondary battery exceeds the second determination voltage of the second stage, the fuse is blown to interrupt the charging path. A battery protection circuit that improves the safety of a secondary battery by including a second-stage protection circuit that protects the battery is known (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3). .

この場合、一段目の保護回路と、二段目の保護回路とは、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出回路をそれぞれ備えることで、一段目の保護回路における電圧検出回路が故障した場合であっても、二段目の保護回路が動作し得るようにされている。
特開平9−233713号公報 特開2000−323175号公報 特開平10−51962号公報
In this case, the first-stage protection circuit and the second-stage protection circuit each include a voltage detection circuit that detects the terminal voltage of the secondary battery, so that the voltage detection circuit in the first-stage protection circuit fails. Even so, the second-stage protection circuit can operate.
JP-A-9-233713 JP 2000-323175 A JP-A-10-51962

しかしながら、上述のように、一段目の保護回路と、二段目の保護回路とが電圧検出回路をそれぞれ備えている場合、各保護回路の備える電圧検出回路の精度や、特性バラツキを考慮すると、一段目の保護回路より先に二段目の保護回路が動作してしまうことを防止するためには、一段目の保護回路が動作する第1判定電圧と、二段目の保護回路が動作する第2判定電圧との間に、このような電圧検出回路の精度や特性バラツキより大きな電圧差を設定する必要がある。また、二次電池の端子電圧が第1判定電圧を超えても故障等により一段目の保護回路によってスイッチング素子がオフされなかった場合、安全性の観点から速やかに二段目の保護回路によってヒューズが溶断されることが好ましく、従って、第1判定電圧と第2判定電圧との差は小さいほうが好ましい。特に、近年広く用いられているリチウムイオン二次電池は、通常の使用状態における端子電圧と、安全上のリスクが生じる電圧との差が小さいという特徴があり、第1判定電圧と第2判定電圧との差をできるだけ小さくして、一段目の保護回路が動作しなかった場合に速やかに二段目の保護回路を動作させることが望ましい。   However, as described above, when the first-stage protection circuit and the second-stage protection circuit each include a voltage detection circuit, considering the accuracy and characteristic variation of the voltage detection circuit included in each protection circuit, In order to prevent the second-stage protection circuit from operating before the first-stage protection circuit, the first determination voltage at which the first-stage protection circuit operates and the second-stage protection circuit operate. It is necessary to set a voltage difference larger than the accuracy and characteristic variation of the voltage detection circuit between the second determination voltage and the second determination voltage. In addition, even if the terminal voltage of the secondary battery exceeds the first determination voltage, if the switching element is not turned off by the first-stage protection circuit due to a failure or the like, the fuse is quickly Therefore, it is preferable that the difference between the first determination voltage and the second determination voltage is smaller. In particular, lithium ion secondary batteries that have been widely used in recent years have a feature that a difference between a terminal voltage in a normal use state and a voltage that causes a safety risk is small. The first determination voltage and the second determination voltage It is desirable to reduce the difference between the first protection circuit and the second protection circuit as soon as possible when the first protection circuit does not operate.

しかしながら、上述のように、電圧検出回路の精度や特性バラツキより大きな電圧差を第1判定電圧と第2判定電圧との間に設ける必要があるため、第1判定電圧と第2判定電圧との差を減少させることが困難であるという不都合があった。   However, as described above, since it is necessary to provide a voltage difference larger than the accuracy and characteristic variation of the voltage detection circuit between the first determination voltage and the second determination voltage, the difference between the first determination voltage and the second determination voltage. There was an inconvenience that it was difficult to reduce the difference.

本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、一段目の保護回路によって二次電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって二次電池が保護される電圧との差を減少することができる電池保護回路、及びこれを備えた電池パックを提供することを目的とする。   The present invention is an invention made in view of such circumstances, and includes a voltage at which the secondary battery is protected by the first-stage protection circuit and a voltage at which the secondary battery is protected by the second-stage protection circuit. It is an object of the present invention to provide a battery protection circuit capable of reducing the difference, and a battery pack including the same.

本発明に係る電池保護回路は、二次電池の端子電圧を取得する電池電圧取得部と、共通の入力電圧を検出する一対の第1及び第2電圧検出部と、前記第1電圧検出部によって検出された検出電圧を、予め設定された第1基準電圧と比較し、当該検出電圧が前記第1基準電圧を超えた場合、過電圧を検出する過電圧検出部と、前記過電圧検出部によって、前記過電圧が検出されたとき、前記第2電圧検出部によって検出される電圧を前記第1基準電圧として取得する第1基準電圧取得部と、前記第1基準電圧取得部により取得された第1基準電圧とは、予め設定された差分電圧だけ異なる第2基準電圧を設定する第2基準電圧設定部と、前記電池電圧取得部によって取得された電圧を、前記一対の第1及び第2電圧検出部へ前記入力電圧として供給する通常モードに切り替えるモード切替部と、前記通常モード中に、前記過電圧検出部によって過電圧が検出された場合、前記二次電池の充電を禁止する第1保護制御部と、前記通常モード中に、前記第2電圧検出部によって検出される電圧が、前記第2基準電圧設定部により設定される第2基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止する第2保護制御部とを備える。   The battery protection circuit according to the present invention includes a battery voltage acquisition unit that acquires a terminal voltage of a secondary battery, a pair of first and second voltage detection units that detect a common input voltage, and the first voltage detection unit. The detected voltage is compared with a preset first reference voltage, and when the detected voltage exceeds the first reference voltage, an overvoltage detector that detects an overvoltage and the overvoltage detector Is detected, the first reference voltage acquisition unit that acquires the voltage detected by the second voltage detection unit as the first reference voltage, and the first reference voltage acquired by the first reference voltage acquisition unit A second reference voltage setting unit that sets a second reference voltage that differs by a preset differential voltage, and the voltage acquired by the battery voltage acquisition unit to the pair of first and second voltage detection units As input voltage A mode switching unit for switching to a normal mode for supplying, a first protection control unit for prohibiting charging of the secondary battery when an overvoltage is detected by the overvoltage detection unit during the normal mode, and during the normal mode. A second protection control unit for prohibiting charging of the secondary battery when a voltage detected by the second voltage detection unit exceeds a second reference voltage set by the second reference voltage setting unit; Prepare.

この構成によれば、一対の第1及び第2電圧検出部への入力電圧が増大して第1電圧検出部によって検出される検出電圧が増大し、当該検出電圧が第1基準電圧を超えることにより、過電圧検出部によって過電圧が検出される。また、第1基準電圧取得部によって、過電圧検出部により過電圧が検出されたとき、第2電圧検出部により検出される電圧が、第1基準電圧として取得される。そうすると、第1電圧検出部と過電圧検出部とによって実際に過電圧の検出される電圧が、第1基準電圧取得部によって取得される。また、第2基準電圧設定部によって、第1基準電圧取得部により取得された第1基準電圧とは、予め設定された差分電圧だけ異なる第2基準電圧が設定される。そして、モード切替部によって、電池電圧取得部により取得された電圧を一対の第1及び第2電圧検出部へ入力電圧として供給し、すなわち二次電池の端子電圧を第1及び第2電圧検出部により検出可能な通常モードに切り替えられる。さらに、通常モード中に、過電圧検出部によって過電圧が検出されると第1保護制御部によって二次電池の充電が禁止され、通常モード中に、第2電圧検出部によって検出される電圧が第2基準電圧設定部により設定される第2基準電圧を超えた場合、第2保護制御部によって二次電池の充電が禁止される。   According to this configuration, the input voltage to the pair of first and second voltage detection units increases, the detection voltage detected by the first voltage detection unit increases, and the detection voltage exceeds the first reference voltage. Thus, an overvoltage is detected by the overvoltage detection unit. Further, when the first reference voltage acquisition unit detects an overvoltage by the overvoltage detection unit, the voltage detected by the second voltage detection unit is acquired as the first reference voltage. Then, the voltage at which the overvoltage is actually detected by the first voltage detection unit and the overvoltage detection unit is acquired by the first reference voltage acquisition unit. In addition, the second reference voltage setting unit sets a second reference voltage that differs from the first reference voltage acquired by the first reference voltage acquisition unit by a preset differential voltage. Then, the mode switching unit supplies the voltage acquired by the battery voltage acquisition unit as an input voltage to the pair of first and second voltage detection units, that is, the terminal voltage of the secondary battery is supplied to the first and second voltage detection units. Is switched to the detectable normal mode. Further, when an overvoltage is detected by the overvoltage detection unit during the normal mode, charging of the secondary battery is prohibited by the first protection control unit, and the voltage detected by the second voltage detection unit during the normal mode is the second voltage. When the second reference voltage set by the reference voltage setting unit is exceeded, charging of the secondary battery is prohibited by the second protection control unit.

この場合、第1保護制御部によって実際に二次電池の充電が禁止される第1基準電圧が、第1基準電圧取得部によって取得され、この第1基準電圧取得部によって取得された第1基準電圧と、予め設定された差分電圧だけ異なる電圧に設定された第2基準電圧において、第2保護制御部によって二次電池の充電が禁止されるので、回路の精度やバラツキに関わりなく、第1保護制御部によって二次電池が保護される電圧と第2保護制御部によって二次電池が保護される電圧との間に予め設定された差分電圧を確実に設けることができる結果、回路の精度やバラツキの範囲より大きな差分電圧を設定する必要がなくなり、一段目の保護回路によって電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって電池が保護される電圧との差である差分電圧を減少することができる。   In this case, the first reference voltage that is actually prohibited from charging the secondary battery by the first protection control unit is acquired by the first reference voltage acquisition unit, and the first reference voltage acquired by the first reference voltage acquisition unit. Since the secondary protection control unit prohibits charging of the secondary battery at the second reference voltage set to a voltage different from the voltage by a preset differential voltage, the first reference voltage is not affected regardless of the accuracy and variation of the circuit. As a result of being able to reliably provide a preset differential voltage between the voltage at which the secondary battery is protected by the protection control unit and the voltage at which the secondary battery is protected by the second protection control unit, It is no longer necessary to set a differential voltage larger than the range of variation, and the differential voltage is the difference between the voltage at which the battery is protected by the first-stage protection circuit and the voltage at which the battery is protected by the second-stage protection circuit. It can be reduced.

また、所定の検査用電圧を生成する検査電圧生成部と、前記電池電圧取得部によって取得された電圧と前記検査電圧生成部によって生成された電圧とのうちいずれかを前記入力電圧として前記一対の第1及び第2電圧検出部へ供給する電圧切替部とをさらに備え、前記第1基準電圧取得部は、前記電圧切替部によって、前記検査電圧生成部により生成された検査用電圧を前記一対の第1及び第2電圧検出部へ供給させると共に、前記検査電圧生成部によって前記検査用電圧を徐々に増大させることにより、前記過電圧検出部によって前記過電圧を検出させ、当該過電圧が検出されたときに前記第2電圧検出部によって検出される電圧を前記第1基準電圧として取得し、前記モード切替部は、前記電圧切替部によって、前記電池電圧取得部により取得された電圧を前記第1及び第2電圧検出部へ供給させることにより、前記通常モードへの切替を行うことが好ましい。   In addition, an inspection voltage generation unit that generates a predetermined inspection voltage, a voltage acquired by the battery voltage acquisition unit, and a voltage generated by the inspection voltage generation unit are used as the input voltage as the pair of pairs. A voltage switching unit that supplies the first and second voltage detection units; and the first reference voltage acquisition unit is configured to supply the inspection voltage generated by the inspection voltage generation unit by the voltage switching unit. When the overvoltage is detected by the overvoltage detection unit by gradually increasing the inspection voltage by the inspection voltage generation unit while supplying the first and second voltage detection units, and when the overvoltage is detected The voltage detected by the second voltage detection unit is acquired as the first reference voltage, and the mode switching unit is connected to the battery voltage acquisition unit by the voltage switching unit. By supplying the obtained voltage to the first and second voltage detecting unit, it is preferable to perform the switching to the normal mode.

この構成によれば、電圧切替部によって、検査電圧生成部により生成された検査用電圧が一対の第1及び第2電圧検出部へ供給されると共に、検査電圧生成部によって検査用電圧が徐々に増大されるので、一対の第1及び第2電圧検出部の入力電圧を徐々に増大させることができる。そして、モード切替部は、電圧切替部によって、電池電圧取得部により取得された電圧を第1及び第2電圧検出部へ供給させることにより、通常モードへの切替を行うことができる。   According to this configuration, the voltage switching unit supplies the inspection voltage generated by the inspection voltage generation unit to the pair of first and second voltage detection units, and the inspection voltage generation unit gradually increases the inspection voltage. Since it is increased, the input voltage of the pair of first and second voltage detectors can be gradually increased. The mode switching unit can switch to the normal mode by causing the voltage switching unit to supply the voltage acquired by the battery voltage acquisition unit to the first and second voltage detection units.

また、前記電池電圧取得部は、直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧を取得し、前記一対の第1及び第2電圧検出部は、前記複数の二次電池と対応して複数対設けられ、前記過電圧検出部は、前記複数の第1電圧検出部によって検出された検出電圧を、それぞれ前記第1基準電圧と比較することにより過電圧を検出し、前記第1基準電圧取得部は、前記複数対の第1及び第2電圧検出部の各入力電圧の増大に応じて前記過電圧検出部により前記過電圧が検出されたとき、前記各第2電圧検出部によって検出される電圧を、当該各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧として取得し、前記第2基準電圧設定部は、前記各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧を、前記差分電圧だけ異ならせて前記各第2電圧検出部に対応する複数の第2基準電圧として設定し、前記第2保護制御部は、前記通常モード中に、前記各第2電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第2電圧検出部に対応して設定された第2基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止することが好ましい。   The battery voltage acquisition unit acquires voltages at both ends of a plurality of secondary batteries connected in series, and the pair of first and second voltage detection units correspond to the plurality of secondary batteries. A plurality of pairs are provided, and the overvoltage detection unit detects an overvoltage by comparing the detection voltages detected by the plurality of first voltage detection units with the first reference voltage, respectively, and the first reference voltage acquisition unit Is a voltage detected by each of the second voltage detectors when the overvoltage is detected by the overvoltage detector according to an increase in each input voltage of the plurality of pairs of first and second voltage detectors. The second reference voltage setting unit obtains a first reference voltage corresponding to each second voltage detection unit, and the second reference voltage setting unit varies the first reference voltage corresponding to each second voltage detection unit by the difference voltage. A plurality of second voltage detectors corresponding to the second voltage detectors; The second protection control unit sets a voltage detected by each of the second voltage detection units corresponding to each of the second voltage detection units during the normal mode. When the voltage exceeds 2 reference voltages, it is preferable to prohibit charging of the secondary battery.

この構成によれば、電池電圧取得部によって、直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧が取得され、一対の第1及び第2電圧検出部は、二次電池の数だけそれぞれに対応して複数対設けられる。また、過電圧検出部によって、複数の第1電圧検出部によって検出された検出電圧が、それぞれ第1基準電圧と比較されることにより過電圧が検出される。そして、第1基準電圧取得部によって、複数対の第1及び第2電圧検出部の各入力電圧の増大に応じて過電圧検出部により過電圧が検出されたとき、各第2電圧検出部によって検出される電圧が当該各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧として取得されるので、各第1電圧検出部と過電圧検出部とによって、実際に過電圧の検出される電圧が、第1基準電圧取得部によってそれぞれ取得される。また、第2基準電圧設定部によって、各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧とは、それぞれ差分電圧だけ異なる複数の第2基準電圧が、各第2電圧検出部に対応して設定される。そして、第2保護制御部によって、通常モード中に各第2電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第2電圧検出部に対応して設定された第2基準電圧を超えた場合、二次電池の充電が禁止される。   According to this configuration, the both-end voltages of the plurality of secondary batteries connected in series are acquired by the battery voltage acquisition unit, and the pair of first and second voltage detection units is provided for each of the number of secondary batteries. Correspondingly, multiple pairs are provided. In addition, the overvoltage detection unit detects the overvoltage by comparing the detection voltages detected by the plurality of first voltage detection units with the first reference voltage. Then, when an overvoltage is detected by the overvoltage detection unit according to an increase in each input voltage of the plurality of pairs of the first and second voltage detection units by the first reference voltage acquisition unit, it is detected by each second voltage detection unit. Is acquired as the first reference voltage corresponding to each of the second voltage detectors, the voltage at which the overvoltage is actually detected by each of the first voltage detectors and the overvoltage detector is the first reference voltage. Acquired by the acquisition unit. In addition, a plurality of second reference voltages that differ from the first reference voltage corresponding to each second voltage detection unit by a differential voltage are set by the second reference voltage setting unit corresponding to each second voltage detection unit. Is done. Then, when the voltage detected by each second voltage detector during the normal mode by the second protection controller exceeds the second reference voltage set corresponding to each second voltage detector, Secondary battery charging is prohibited.

この場合、第1保護制御部によって実際に二次電池の保護が行われる電圧が、各第1電圧検出部における第1基準電圧として取得され、この各第1電圧検出部における第1基準電圧と予め設定された差分電圧だけ異なる電圧に、それぞれ設定された第2基準電圧において、第2保護制御部によって二次電池の充電が禁止されるので、複数対の第1及び第2電圧検出部における回路の精度やバラツキに関わりなく、第1保護制御部によって二次電池が保護される電圧と第2保護制御部によって二次電池が保護される電圧との間に予め設定された差分電圧を確実に設けることができる結果、回路の精度やバラツキの範囲より大きな差分電圧を設定する必要がなくなり、一段目の保護回路によって電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって電池が保護される電圧との差である差分電圧を減少することができる。   In this case, the voltage at which the secondary battery is actually protected by the first protection control unit is acquired as the first reference voltage in each first voltage detection unit, and the first reference voltage in each first voltage detection unit and Since charging of the secondary battery is prohibited by the second protection control unit at the second reference voltage that is set to a voltage that differs by a preset differential voltage, a plurality of pairs of the first and second voltage detection units Regardless of the accuracy and variation of the circuit, a preset differential voltage between the voltage at which the secondary battery is protected by the first protection controller and the voltage at which the secondary battery is protected by the second protection controller is ensured. As a result, it is not necessary to set a differential voltage larger than the range of accuracy and variation of the circuit, and the voltage that protects the battery by the first-stage protection circuit and the second-stage protection circuit It is possible to reduce the difference voltage which is the difference between voltages pond is protected.

また、前記電池電圧取得部は、直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧を取得し、前記一対の第1及び第2電圧検出部は、前記複数の二次電池と対応して複数対設けられ、前記過電圧検出部は、前記複数の第1電圧検出部によって検出された検出電圧を、それぞれ前記第1基準電圧と比較することにより過電圧を検出し、前記第1基準電圧取得部は、前記複数対の第1及び第2電圧検出部を、順次前記電圧切替部によって選択させ、当該選択された第1及び第2電圧検出部の対へ前記検査電圧生成部によって生成された検査用電圧を供給させると共に前記検査電圧生成部によって前記検査用電圧を徐々に増大させることにより、前記過電圧検出部によって前記過電圧を検出させ、当該過電圧が検出されたときに各第2電圧検出部によって検出される電圧を、各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧として取得し、前記第2基準電圧設定部は、前記各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧を、前記差分電圧だけ異ならせて前記各第2電圧検出部に対応する複数の第2基準電圧として設定し、前記第2保護制御部は、前記通常モード中に、前記各第2電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第2電圧検出部に対応して設定された第2基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止することが好ましい。   The battery voltage acquisition unit acquires voltages at both ends of a plurality of secondary batteries connected in series, and the pair of first and second voltage detection units correspond to the plurality of secondary batteries. A plurality of pairs are provided, and the overvoltage detection unit detects an overvoltage by comparing the detection voltages detected by the plurality of first voltage detection units with the first reference voltage, respectively, and the first reference voltage acquisition unit The plurality of pairs of the first and second voltage detection units are sequentially selected by the voltage switching unit, and the test generated by the test voltage generation unit to the selected pair of the first and second voltage detection units. The overvoltage is detected by the overvoltage detection unit by supplying the operation voltage and gradually increasing the inspection voltage by the inspection voltage generation unit. When the overvoltage is detected, each second voltage detection unit By The detected voltage is acquired as a first reference voltage corresponding to each second voltage detection unit, and the second reference voltage setting unit determines the first reference voltage corresponding to each second voltage detection unit as the difference. Different voltages are set as a plurality of second reference voltages corresponding to the second voltage detection units, and the second protection control unit is detected by the second voltage detection units during the normal mode. When the voltage exceeds a second reference voltage set corresponding to each of the second voltage detectors, it is preferable to prohibit charging of the secondary battery.

この構成によれば、複数対の第1及び第2電圧検出部が、順次電圧切替部によって選択され、当該選択された第1及び第2電圧検出部の対へ検査電圧生成部によって生成された検査用電圧が供給されると共に検査電圧生成部によって検査用電圧が徐々に増大されることにより、過電圧検出部によって過電圧が検出されるので、各第1電圧検出部によって実際に検出された電圧に基づき過電圧検出部により過電圧が検出される第1基準電圧が、各第1電圧検出部と対になった第2電圧検出部によって検出される。そして、第2基準電圧設定部によって、各第1基準電圧とは、差分電圧だけ異なる複数の第2基準電圧が、各第2電圧検出部に対応して設定されるので、外部から各第1及び第2電圧検出部の入力電圧を増大させることなく、検査電圧生成部と電圧切替部とによって各第1及び第2電圧検出部の入力電圧を増大させることができると共に、第1保護制御部によって実際に二次電池の保護が行われる電圧を、各第1電圧検出部における第1基準電圧として取得することができる。   According to this configuration, a plurality of pairs of first and second voltage detection units are sequentially selected by the voltage switching unit, and generated by the inspection voltage generation unit to the selected pair of the first and second voltage detection units. Since the inspection voltage is supplied and the inspection voltage is gradually increased by the inspection voltage generation unit, the overvoltage detection unit detects the overvoltage, so that the voltage actually detected by each first voltage detection unit is Based on this, the first reference voltage at which an overvoltage is detected by the overvoltage detection unit is detected by the second voltage detection unit paired with each first voltage detection unit. The second reference voltage setting unit sets a plurality of second reference voltages that differ from each first reference voltage by a difference voltage in correspondence with each second voltage detection unit. The input voltage of each of the first and second voltage detectors can be increased by the test voltage generator and the voltage switching unit without increasing the input voltage of the second voltage detector, and the first protection controller Thus, the voltage at which the secondary battery is actually protected can be acquired as the first reference voltage in each first voltage detector.

また、前記電池電圧取得部は、前記直列接続された複数の二次電池間における正極と負極との接続点の電圧を、当該接続点の高電位側の二次電池に対応する前記第1及び第2電圧検出部の対へ負極側電圧として供給すると共に当該接続点の低電位側の二次電池に対応する前記第1及び第2電圧検出部の対へ正極側電圧として供給する複数の電圧供給路を含み、前記電圧切替部は、前記複数の電圧供給路を一つ置きに選択可能な切替スイッチを含み、前記第1基準電圧取得部は、前記切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が負極側電圧として供給される前記第2電圧検出部の第1基準電圧を取得するときは、前記切替スイッチによって、当該第2電圧検出部及び当該第2電圧検出部と対になる第1電圧検出部へ前記負極側電圧を供給する電圧供給路を選択させ、当該選択された電圧供給路の電圧を前記検査電圧生成部によって徐々に低下させることにより、当該選択された対の第1及び第2電圧検出部への供給電圧を徐々に増大させ、前記切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が正極側電圧として供給される前記第2電圧検出部の第1基準電圧を取得するときは、前記切替スイッチによって、当該第2電圧検出部及び当該第2電圧検出部と対になる第1電圧検出部へ前記正極側電圧を供給する電圧供給路を選択させ、当該選択された電圧供給路の電圧を前記検査電圧生成部によって徐々に増大させることにより、当該選択された対の第1及び第2電圧検出部への供給電圧を徐々に増大させることが好ましい。   In addition, the battery voltage acquisition unit is configured to change the voltage at the connection point between the positive electrode and the negative electrode between the plurality of secondary batteries connected in series to the secondary battery on the high potential side of the connection point. A plurality of voltages supplied as a negative side voltage to the second voltage detection unit pair and supplied as a positive side voltage to the pair of the first and second voltage detection units corresponding to the secondary battery on the low potential side at the connection point Including a supply path, wherein the voltage switching unit includes a selector switch capable of selecting the plurality of voltage supply paths every other one, and the first reference voltage acquisition unit includes a voltage supply path selectable by the selector switch. When acquiring the first reference voltage of the second voltage detection unit to which the voltage is supplied as the negative side voltage, the first switch paired with the second voltage detection unit and the second voltage detection unit by the changeover switch. Supply the negative voltage to the voltage detector The voltage supply path to be selected and the voltage of the selected voltage supply path is gradually reduced by the inspection voltage generation unit, thereby supplying the supply voltage to the first and second voltage detection units of the selected pair. When acquiring the first reference voltage of the second voltage detector that is gradually increased and the voltage of the voltage supply path that can be selected by the selector switch is supplied as the positive voltage, the second switch is used to obtain the second reference voltage. A voltage supply path that supplies the positive voltage to the first voltage detection section that is paired with the voltage detection section and the second voltage detection section is selected, and the voltage of the selected voltage supply path is selected by the inspection voltage generation section. It is preferable to gradually increase the supply voltage to the first and second voltage detectors of the selected pair by gradually increasing.

この構成によれば、電圧供給路によって、直列接続された複数の二次電池間における正極と負極との接続点の電圧が、当該接続点の高電位側の二次電池に対応する第1及び第2電圧検出部の対へ負極側電圧として供給されると共に当該接続点の低電位側の二次電池に対応する第1及び第2電圧検出部の対へ正極側電圧として供給される。また、複数の電圧供給路を一つ置きに選択可能な切替スイッチが設けられている。そして、第1基準電圧取得部によって切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が負極側電圧として供給される第2電圧検出部の第1基準電圧が取得されるときは、切替スイッチによって、当該第2電圧検出部及び当該第2電圧検出部と対になる第1電圧検出部へ負極側電圧を供給する電圧供給路が選択され、当該選択された電圧供給路の電圧が検査電圧生成部によって徐々に低下されることにより、当該選択された対の第1及び第2電圧検出部への供給電圧が徐々に増大される。また、第1基準電圧取得部によって切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が正極側電圧として供給される第2電圧検出部の第1基準電圧が取得されるときは、切替スイッチによって、当該第2電圧検出部及び当該第2電圧検出部と対になる第1電圧検出部へ正極側電圧を供給する電圧供給路が選択され、当該選択された電圧供給路の電圧が検査電圧生成部によって徐々に増大されることにより、当該選択された対の第1及び第2電圧検出部への供給電圧が徐々に増大される。   According to this configuration, the voltage at the connection point between the positive electrode and the negative electrode between the plurality of secondary batteries connected in series by the voltage supply path corresponds to the first and second secondary batteries on the high potential side of the connection point. The negative voltage is supplied to the pair of second voltage detectors as the positive voltage to the pair of first and second voltage detectors corresponding to the secondary battery on the low potential side at the connection point. In addition, there is provided a selector switch capable of selecting every other plurality of voltage supply paths. And when the 1st reference voltage of the 2nd voltage detection part with which the voltage of the voltage supply path which can be chosen with a changeover switch by the 1st reference voltage acquisition part is supplied as a negative side voltage is acquired by the changeover switch, A voltage supply path for supplying a negative voltage to the second voltage detection section and the first voltage detection section paired with the second voltage detection section is selected, and the voltage of the selected voltage supply path is selected by the inspection voltage generation section. By gradually decreasing, the supply voltage to the first and second voltage detectors of the selected pair is gradually increased. In addition, when the first reference voltage of the second voltage detector that is supplied as the positive voltage is the voltage of the voltage supply path that can be selected by the changeover switch by the first reference voltage acquisition unit, the changeover switch A voltage supply path for supplying a positive voltage to the second voltage detection section and the first voltage detection section paired with the second voltage detection section is selected, and the voltage of the selected voltage supply path is selected by the inspection voltage generation section. By gradually increasing, the supply voltage to the first and second voltage detectors of the selected pair is gradually increased.

この場合、直列接続された複数の二次電池間の接続点に接続される複数の電圧供給路を一つ置きに選択可能な切替スイッチを用いて、各二次電池に対応する第1及び第2電圧検出部への供給電圧をそれぞれ増大させることができるので、切替スイッチの切替端子数を二次電池の数より少なくして回路を簡素化することが容易となる。   In this case, the first and the second corresponding to each secondary battery using a changeover switch capable of selecting every other plurality of voltage supply paths connected to connection points between the plurality of secondary batteries connected in series. Since the supply voltage to each of the two voltage detection units can be increased, it is easy to simplify the circuit by reducing the number of changeover terminals of the changeover switch to be less than the number of secondary batteries.

また、外部からの指示に応じて前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電回路によって前記充電電圧が供給されている場合に、前記通常モード中に前記第2電圧検出部によって検出された前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えたとき、前記充電回路へ前記充電電圧を低下させる旨の指示を出力する充電電圧調節部をさらに備えることが好ましい。   In addition, when the charging voltage is supplied by a charging circuit that supplies a charging voltage for charging the secondary battery according to an instruction from the outside, the second voltage detection unit detects the charging voltage during the normal mode. When the terminal voltage of the recharged secondary battery exceeds an upper limit voltage set in advance as an upper limit of the charge voltage, a charge voltage adjustment unit that outputs an instruction to the charge circuit to reduce the charge voltage is further provided It is preferable.

この構成によれば、通常モード中に第2電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えると、充電電圧調節部によって、充電回路へ充電電圧を低下させる旨の指示が出力され、充電回路に充電電圧を低下させることができるので、例えば充電回路の精度やバラツキ等によって、充電回路から上限電圧を超える充電電圧が出力された場合であっても、充電電圧を低下させて上限電圧を超えないようにすることができる結果、二次電池が過電圧によって劣化するおそれが低減される。   According to this configuration, when the terminal voltage of the secondary battery detected by the second voltage detection unit during the normal mode exceeds the upper limit voltage preset as the upper limit of the charging voltage, the charging voltage adjustment unit causes the charging circuit to An instruction to reduce the charging voltage is output, and the charging voltage can be reduced to the charging circuit. For example, when a charging voltage exceeding the upper limit voltage is output from the charging circuit due to accuracy or variation of the charging circuit. Even if it exists, as a result of being able to make a charging voltage fall and not exceeding an upper limit voltage, a possibility that a secondary battery may deteriorate by an overvoltage is reduced.

また、外部からの指示に応じて前記複数の二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電回路によって前記充電電圧が供給されている場合に、前記通常モード中に前記第2電圧検出部によって検出された前記複数の両端電圧のうち、最大の電圧が前記充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えたとき、前記充電回路へ前記充電電圧を低下させる旨の指示を出力する充電電圧調節部をさらに備えることが好ましい。   Further, when the charging voltage is supplied by a charging circuit that supplies a charging voltage for charging the plurality of secondary batteries according to an instruction from the outside, the second voltage detection unit during the normal mode Charge that outputs an instruction to lower the charging voltage to the charging circuit when the maximum voltage among the plurality of both-end voltages detected by the battery exceeds an upper limit voltage set in advance as an upper limit of the charging voltage. It is preferable to further include a voltage adjustment unit.

この構成によれば、直列に接続された複数の二次電池の両端電圧のうち、最大の電圧が充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えると、充電電圧調節部によって、充電回路へ充電電圧を低下させる旨の指示が出力され、充電回路によって充電電圧を低下させることができるので、例えば直列接続された複数の二次電池の特性にアンバランスが生じて、他の電池よりも劣化の進んでいる二次電池の両端電圧が上限電圧を超えた場合であっても、充電電圧を低下させて上限電圧を超えないようにすることができる結果、劣化の進んでいる二次電池の劣化をさらに加速するおそれが低減される。   According to this configuration, when the maximum voltage among the voltages across the plurality of secondary batteries connected in series exceeds the upper limit voltage set in advance as the upper limit of the charging voltage, the charging voltage adjustment unit causes the charging circuit to An instruction to reduce the charging voltage is output, and the charging voltage can be reduced by the charging circuit. For example, the characteristics of a plurality of secondary batteries connected in series are unbalanced and deteriorated compared to other batteries. Even if the voltage at both ends of a rechargeable secondary battery exceeds the upper limit voltage, the charging voltage can be lowered so that the upper limit voltage is not exceeded. The risk of further accelerating degradation is reduced.

また、前記二次電池の充電経路に直列に設けられたスイッチング素子と、前記二次電池の充電経路に直列に設けられた温度ヒューズと、前記温度ヒューズを溶断させるヒータとをさらに備え、前記第1保護制御部は、前記ヒータによって前記温度ヒューズを溶断させることによって前記二次電池の充電を禁止し、前記第2保護制御部は、前記スイッチング素子をオフさせることによって前記二次電池の充電を禁止し、前記第2基準電圧設定部は、前記第1基準電圧取得部により取得された第1基準電圧から、前記差分電圧を減算することにより前記第2基準電圧を設定することが好ましい。   And a switching element provided in series with the charging path of the secondary battery, a thermal fuse provided in series with the charging path of the secondary battery, and a heater for blowing the thermal fuse, The first protection control unit prohibits charging of the secondary battery by blowing the thermal fuse by the heater, and the second protection control unit charges the secondary battery by turning off the switching element. It is preferable that the second reference voltage setting unit sets the second reference voltage by subtracting the differential voltage from the first reference voltage acquired by the first reference voltage acquisition unit.

この構成によれば、第2基準電圧設定部によって、第1基準電圧取得部により取得された第1基準電圧から、差分電圧を減算することにより第2基準電圧が設定されるので、第1基準電圧より第2基準電圧のほうが低電圧となる結果、第2保護制御部が一段目の保護回路として機能し、第1保護制御部が二段目の保護回路として機能する。そして、一段目の保護回路である第2保護制御部は、スイッチング素子をオフさせることによって二次電池の充電を禁止するので、二次電池の端子電圧が低下すれば、スイッチング素子をオンして二次電池の充電を再開することが可能である。また、二段目の保護回路である第1保護制御部によって、充電が禁止されるときは、一段目の保護回路が働かない何らかの異常が生じていると考えられるから、ヒータによって温度ヒューズを溶断させることで、二次電池の充電が永続的に禁止され、安全性が向上される。   According to this configuration, the second reference voltage setting unit sets the second reference voltage by subtracting the differential voltage from the first reference voltage acquired by the first reference voltage acquisition unit. As a result of the second reference voltage being lower than the voltage, the second protection control unit functions as a first-stage protection circuit, and the first protection control unit functions as a second-stage protection circuit. The second protection control unit, which is the first-stage protection circuit, prohibits charging of the secondary battery by turning off the switching element. Therefore, if the terminal voltage of the secondary battery decreases, the second protection control unit turns on the switching element. It is possible to resume the charging of the secondary battery. In addition, when charging is prohibited by the first protection control unit, which is the second-stage protection circuit, it is considered that some abnormality has occurred that the first-stage protection circuit does not work. By doing so, charging of the secondary battery is permanently prohibited and safety is improved.

また、本発明に係る電池パックは、上述の電池保護回路と、前記二次電池とを備える。この構成によれば、電池パックにおいて、一段目の保護回路によって電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって電池が保護される電圧との差である差分電圧を減少することができる電池保護回路によって、二次電池が保護されるので、差分電圧を減少することで、一段目の保護回路によって二次電池の充電が禁止されなかった場合、速やかに二段目の保護回路によって二次電池の充電を禁止することができる結果、安全性を向上させることが容易となる。   A battery pack according to the present invention includes the above-described battery protection circuit and the secondary battery. According to this configuration, in the battery pack, a battery that can reduce a differential voltage that is a difference between a voltage at which the battery is protected by the first protection circuit and a voltage at which the battery is protected by the second protection circuit. Since the secondary battery is protected by the protection circuit, if the charging of the secondary battery is not prohibited by the first-stage protection circuit by reducing the differential voltage, the secondary-stage protection circuit promptly recharges the secondary battery. As a result of prohibiting charging of the battery, it is easy to improve safety.

このような構成の電池保護回路及び電池パックは、第1保護制御部によって実際に二次電池の充電が禁止される第1基準電圧が、第1基準電圧取得部によって取得され、この第1基準電圧取得部によって取得された第1基準電圧と、予め設定された差分電圧だけ異なる電圧に設定された第2基準電圧において、第2保護制御部によって二次電池の充電が禁止されるので、回路の精度やバラツキに関わりなく、第1保護制御部によって二次電池が保護される電圧と第2保護制御部によって二次電池が保護される電圧との間に予め設定された差分電圧を確実に設けることができる結果、回路の精度やバラツキの範囲より大きな差分電圧を設定する必要がなくなり、一段目の保護回路によって電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって電池が保護される電圧との差である差分電圧を減少することができる。   In the battery protection circuit and the battery pack having such a configuration, the first reference voltage acquisition unit acquires the first reference voltage that is actually prohibited from charging the secondary battery by the first protection control unit. In the second reference voltage set to a voltage different from the first reference voltage acquired by the voltage acquisition unit by a preset differential voltage, charging of the secondary battery is prohibited by the second protection control unit. Regardless of the accuracy and dispersion of the voltage, a differential voltage set in advance between the voltage at which the secondary battery is protected by the first protection control unit and the voltage at which the secondary battery is protected by the second protection control unit is ensured. As a result, it is not necessary to set a differential voltage larger than the range of accuracy and variation of the circuit, the voltage that protects the battery by the first-stage protection circuit and the battery by the second-stage protection circuit It is possible to reduce the difference voltage is the difference between the voltage to be protected.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電池保護回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。図1に示す電池パック1は、制御IC(Integrated Circuit)2,3、外部接続端子11,12,13,14、二次電池B1,B2,B3,B4、スイッチング素子Q1,Q2,Q3、抵抗R1,R2、温度ヒューズF1,F2、及びヒータRhを備えて構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a battery pack including a battery protection circuit according to the first embodiment of the present invention. The battery pack 1 shown in FIG. 1 includes control ICs (Integrated Circuits) 2 and 3, external connection terminals 11, 12, 13, and 14, secondary batteries B1, B2, B3, and B4, switching elements Q1, Q2, and Q3, resistors R1, R2, thermal fuse F1, F2, and heater Rh are comprised.

二次電池B1,B2,B3,B4は、特に限定しないが、例えばリチウムイオン二次電池である。二次電池B1,B2,B3,B4は直列接続されて、組電池Bにされている。なお、二次電池B1,B2,B3,B4は、それぞれ複数の二次電池が並列接続されたものであってもよい。スイッチング素子Q1,Q2,Q3は、例えばFET(Field Effect Transistor)等のスイッチング素子である。   The secondary batteries B1, B2, B3, B4 are not particularly limited, but are, for example, lithium ion secondary batteries. Secondary batteries B1, B2, B3, and B4 are connected in series to form an assembled battery B. Note that the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 may each have a plurality of secondary batteries connected in parallel. The switching elements Q1, Q2, and Q3 are switching elements such as FET (Field Effect Transistor), for example.

外部接続端子11,12,13,14は、組電池Bを充電するための充電装置を接続したり、組電池Bからの放電電流により駆動される携帯電話機やデジタルカメラ、携帯型パーソナルコンピュータ等の電池駆動機器を接続したりするための接続端子である。外部接続端子11は、温度ヒューズF1,F2、スイッチング素子Q1,Q2を介して組電池Bの正極に接続され、外部接続端子12は、組電池Bの負極、すなわち回路グラウンドに接続されている。外部接続端子13,14は、電池パック1と接続される充電装置や電池駆動機器との間でデータ送受信を行うための通信端子である。   The external connection terminals 11, 12, 13, and 14 are connected to a charging device for charging the assembled battery B, or are connected to a mobile phone, a digital camera, a portable personal computer, or the like driven by a discharge current from the assembled battery B It is a connection terminal for connecting a battery drive apparatus. The external connection terminal 11 is connected to the positive electrode of the assembled battery B via the temperature fuses F1, F2 and the switching elements Q1, Q2, and the external connection terminal 12 is connected to the negative electrode of the assembled battery B, that is, the circuit ground. The external connection terminals 13 and 14 are communication terminals for performing data transmission / reception with a charging device or a battery driving device connected to the battery pack 1.

スイッチング素子Q1は、寄生ダイオードのアノードが組電池B側になる方向にされており、スイッチング素子Q2は、寄生ダイオードのアノードが外部接続端子11側になる方向にされている。そして、スイッチング素子Q1は、組電池Bが過充電になった場合に充電電流を遮断する過充電保護用のスイッチとして用いられ、スイッチング素子Q2は、組電池Bの放電電流が過大になった場合に放電電流を遮断する過放電保護用のスイッチとして用いられる。   The switching element Q1 is in a direction in which the anode of the parasitic diode is on the assembled battery B side, and the switching element Q2 is in the direction in which the anode of the parasitic diode is on the external connection terminal 11 side. The switching element Q1 is used as an overcharge protection switch that cuts off the charging current when the battery pack B is overcharged, and the switching element Q2 is used when the discharge current of the battery pack B becomes excessive. It is used as an overdischarge protection switch that cuts off the discharge current.

また、温度ヒューズF1と温度ヒューズF2との接続点は、ヒータRhとスイッチング素子Q3とを介して組電池Bの負極に接続されている。そして、スイッチング素子Q3のゲートは、抵抗R3を介して制御IC3と接続されている。そして、制御IC3からの制御信号S1に応じてスイッチング素子Q3がオンすると、ヒータRhが発熱して温度ヒューズF1,F2が溶断するようになっている。   Further, the connection point between the thermal fuse F1 and the thermal fuse F2 is connected to the negative electrode of the battery pack B via the heater Rh and the switching element Q3. The gate of the switching element Q3 is connected to the control IC 3 via the resistor R3. When the switching element Q3 is turned on according to the control signal S1 from the control IC 3, the heater Rh generates heat and the thermal fuses F1 and F2 are blown.

制御IC2は、二次電池B1,B2,B3,B4の端子電圧が過電圧になった場合にスイッチング素子Q1,Q2をオフして二次電池B1,B2,B3,B4の保護を行う一段目の保護回路である。制御IC2は、例えば、制御部21、A/D(アナログ/デジタル)コンバータ231,232,233,234(第2電圧検出部)、D/A(デジタル/アナログ)コンバータ22(検査電圧生成部)、切替スイッチSW1、及びEEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)25を備えている。   The control IC 2 turns off the switching elements Q1 and Q2 to protect the secondary batteries B1, B2, B3 and B4 when the terminal voltage of the secondary batteries B1, B2, B3 and B4 is overvoltage. It is a protection circuit. The control IC 2 includes, for example, a control unit 21, A / D (analog / digital) converters 231, 232, 233, 234 (second voltage detection unit), and D / A (digital / analog) converter 22 (inspection voltage generation unit). The switch SW1 and the EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) 25 are provided.

また、制御IC3は、制御IC2やスイッチング素子Q1,Q2等の故障により一段目の保護動作が行われないまま、一段目の保護電圧より高い電圧に予め設定された二段目の保護電圧まで二次電池B1,B2,B3,B4の各端子電圧が上昇した場合に、スイッチング素子Q3をオンさせる旨の制御信号S1を出力し、ヒータRhを発熱させて温度ヒューズF1,F2を溶断することで二次電池B1,B2,B3,B4の保護を行う二段目の保護回路である。制御IC3は、論理回路31(第1保護制御部)、コンパレータM1,M2,M3,M4(第1電圧検出部、過電圧検出部)及び基準電圧源E1,E2,E3,E4を備えている。基準電圧源E1,E2,E3,E4は、二段目の保護電圧である第1基準電圧Ref1,Ref2,Ref3,Ref4を生成する。第1基準電圧Ref1,Ref2,Ref3,Ref4は、例えば4.25Vに設定されており、予め設定された第1基準電圧の一例に相当している。   In addition, the control IC 3 does not perform the first-stage protection operation due to a failure of the control IC 2, the switching elements Q1, Q2, etc., and the second-stage protection voltage is set to a voltage higher than the first-stage protection voltage. When each terminal voltage of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 rises, a control signal S1 for turning on the switching element Q3 is output, the heater Rh is heated and the thermal fuses F1, F2 are blown. This is a second-stage protection circuit that protects the secondary batteries B1, B2, B3, and B4. The control IC 3 includes a logic circuit 31 (first protection control unit), comparators M1, M2, M3, M4 (first voltage detection unit, overvoltage detection unit) and reference voltage sources E1, E2, E3, E4. The reference voltage sources E1, E2, E3, and E4 generate first reference voltages Ref1, Ref2, Ref3, and Ref4, which are second-stage protection voltages. The first reference voltages Ref1, Ref2, Ref3, and Ref4 are set to 4.25 V, for example, and correspond to an example of a preset first reference voltage.

A/Dコンバータ231とコンパレータM1とは、二次電池B1の両端電圧を検出するために一対にされており、A/Dコンバータ232とコンパレータM2とは、二次電池B2の両端電圧を検出するために一対にされており、A/Dコンバータ233とコンパレータM3とは、二次電池B3の両端電圧を検出するために一対にされており、A/Dコンバータ234とコンパレータM4とは、二次電池B4の両端電圧を検出するために一対にされている。   The A / D converter 231 and the comparator M1 are paired to detect the voltage across the secondary battery B1, and the A / D converter 232 and the comparator M2 detect the voltage across the secondary battery B2. The A / D converter 233 and the comparator M3 are paired to detect the voltage across the secondary battery B3, and the A / D converter 234 and the comparator M4 are secondary. A pair is formed to detect the voltage across the battery B4.

そして、二次電池B1の正極が、A/Dコンバータ231の正極側入力端子及びコンパレータM1の正極側入力端子に並列に接続され、二次電池B1の負極と二次電池B2の正極との接続点P1が、抵抗R1を介してA/Dコンバータ231の負極側入力端子とA/Dコンバータ232の正極側入力端子とコンパレータM2の正極側入力端子との接続点P11と接続されている。さらに、接続点P11は、基準電圧源E1の負極に接続され、基準電圧源E1の正極がコンパレータM1の負極側入力端子に接続されている。   The positive electrode of the secondary battery B1 is connected in parallel to the positive input terminal of the A / D converter 231 and the positive input terminal of the comparator M1, and the negative electrode of the secondary battery B1 and the positive electrode of the secondary battery B2 are connected. The point P1 is connected to a connection point P11 between the negative input terminal of the A / D converter 231, the positive input terminal of the A / D converter 232, and the positive input terminal of the comparator M2 via the resistor R1. Further, the connection point P11 is connected to the negative electrode of the reference voltage source E1, and the positive electrode of the reference voltage source E1 is connected to the negative electrode side input terminal of the comparator M1.

また、二次電池B2の負極と二次電池B3の正極との接続点P2が、A/Dコンバータ232の負極側入力端子とA/Dコンバータ233の正極側入力端子とコンパレータM3の正極側入力端子とに並列に接続され、さらに、接続点P2は、基準電圧源E2の負極に接続され、基準電圧源E2の正極がコンパレータM2の負極側入力端子に接続されている。   Further, the connection point P2 between the negative electrode of the secondary battery B2 and the positive electrode of the secondary battery B3 is the negative input terminal of the A / D converter 232, the positive input terminal of the A / D converter 233, and the positive input of the comparator M3. Further, the connection point P2 is connected to the negative electrode of the reference voltage source E2, and the positive electrode of the reference voltage source E2 is connected to the negative input terminal of the comparator M2.

そして、二次電池B3の負極と二次電池B4の正極との接続点P3が、抵抗R2を介してA/Dコンバータ233の負極側入力端子とA/Dコンバータ234の正極側入力端子とコンパレータM4の正極側入力端子との接続点P31と接続されている。さらに、接続点P31は、基準電圧源E3の負極に接続され、基準電圧源E3の正極がコンパレータM3の負極側入力端子に接続されている。   The connection point P3 between the negative electrode of the secondary battery B3 and the positive electrode of the secondary battery B4 is connected to the negative input terminal of the A / D converter 233, the positive input terminal of the A / D converter 234, and the comparator via the resistor R2. It is connected to a connection point P31 with the positive input terminal of M4. Further, the connection point P31 is connected to the negative electrode of the reference voltage source E3, and the positive electrode of the reference voltage source E3 is connected to the negative electrode side input terminal of the comparator M3.

そして、二次電池B4の負極が、A/Dコンバータ234の負極側入力端子と基準電圧源E4の負極とに接続され、基準電圧源E4の正極がコンパレータM4の負極側入力端子に接続されている。この場合、二次電池B1,B2,B3,B4と、A/Dコンバータ231,232,233,234及びコンパレータM1,M2,M3,M4とを接続する接続端子や配線、及び抵抗R1,R2が電圧供給路の一例に相当している。   The negative electrode of the secondary battery B4 is connected to the negative input terminal of the A / D converter 234 and the negative electrode of the reference voltage source E4, and the positive electrode of the reference voltage source E4 is connected to the negative input terminal of the comparator M4. Yes. In this case, connection terminals and wirings for connecting the secondary batteries B1, B2, B3, B4, the A / D converters 231, 232, 233, 234 and the comparators M1, M2, M3, M4, and resistors R1, R2 are provided. This corresponds to an example of a voltage supply path.

このように接続されることにより、接続点P11と二次電池B1の正極との間の電圧V1が、A/Dコンバータ231によってデジタル値に変換されて制御部21へ出力されると共にコンパレータM1によって第1基準電圧Ref1と比較され、電圧V1が第1基準電圧Ref1を超えると、コンパレータM1から過電圧の検出を示すハイレベルの信号が論理回路31へ出力される。   By connecting in this way, the voltage V1 between the connection point P11 and the positive electrode of the secondary battery B1 is converted into a digital value by the A / D converter 231 and output to the control unit 21 and also by the comparator M1. When compared with the first reference voltage Ref1 and the voltage V1 exceeds the first reference voltage Ref1, a high level signal indicating the detection of the overvoltage is output from the comparator M1 to the logic circuit 31.

また、二次電池B2の負極と接続点P11との間の電圧V2が、A/Dコンバータ232によってデジタル値に変換されて制御部21へ出力されると共にコンパレータM2によって第1基準電圧Ref2と比較され、電圧V2が第1基準電圧Ref2を超えると、コンパレータM2から過電圧の検出を示すハイレベルの信号が論理回路31へ出力される。   Further, the voltage V2 between the negative electrode of the secondary battery B2 and the connection point P11 is converted into a digital value by the A / D converter 232 and output to the control unit 21 and compared with the first reference voltage Ref2 by the comparator M2. When the voltage V2 exceeds the first reference voltage Ref2, a high level signal indicating the detection of the overvoltage is output from the comparator M2 to the logic circuit 31.

また、接続点P31と二次電池B3の正極との間の電圧V3が、A/Dコンバータ233によってデジタル値に変換されて制御部21へ出力されると共にコンパレータM3によって第1基準電圧Ref3と比較され、電圧V3が第1基準電圧Ref3を超えると、コンパレータM3から過電圧の検出を示すハイレベルの信号が論理回路31へ出力される。   Further, the voltage V3 between the connection point P31 and the positive electrode of the secondary battery B3 is converted into a digital value by the A / D converter 233 and output to the control unit 21, and compared with the first reference voltage Ref3 by the comparator M3. When the voltage V3 exceeds the first reference voltage Ref3, a high level signal indicating the detection of the overvoltage is output from the comparator M3 to the logic circuit 31.

そして、二次電池B4の負極と接続点P31との間の電圧V4が、A/Dコンバータ234によってデジタル値に変換されて制御部21へ出力されると共にコンパレータM4によって第1基準電圧Ref4と比較され、電圧V4が第1基準電圧Ref4を超えると、コンパレータM4から過電圧の検出を示すハイレベルの信号が論理回路31へ出力される。   Then, the voltage V4 between the negative electrode of the secondary battery B4 and the connection point P31 is converted into a digital value by the A / D converter 234 and output to the control unit 21 and compared with the first reference voltage Ref4 by the comparator M4. When the voltage V4 exceeds the first reference voltage Ref4, a high level signal indicating the detection of the overvoltage is output from the comparator M4 to the logic circuit 31.

なお、二次電池と同じ数のA/Dコンバータ231,232,233,234を用いる例を示したが、例えばA/Dコンバータを一つにして、当該A/Dコンバータの入力信号をスイッチで切り替えることにより、電圧V1,V2,V3,V4を検出するようにしてもよい。   In addition, although the example using the same number of A / D converters 231, 232, 233, and 234 as the secondary battery has been shown, for example, one A / D converter is used and the input signal of the A / D converter is switched by a switch. The voltage V1, V2, V3, V4 may be detected by switching.

論理回路31は、コンパレータM1,M2,M3,M4のいずれかの出力信号レベルがハイレベルになると、スイッチング素子Q3をオンさせる旨の制御信号S1を、スイッチング素子Q3及び制御部21へ出力する。   When the output signal level of any one of the comparators M1, M2, M3, and M4 becomes a high level, the logic circuit 31 outputs a control signal S1 for turning on the switching element Q3 to the switching element Q3 and the control unit 21.

D/Aコンバータ22は、制御部21からの電圧指示信号に応じた電圧を切替スイッチSW1へ出力する。切替スイッチSW1は、制御部21からの制御信号に応じて、D/Aコンバータ22の出力先を端子CN1,CN2、及び端子OFFのいずれかに切り換える。端子CN1は、接続点P11に接続され、端子CN2は、接続点P31に接続されており、端子OFFは、開放状態にされている。すなわち切替スイッチSW1は、接続点P1,P2,P3をA/Dコンバータ231,232,233,234に接続する電圧供給路上の接続点P11,P21,P31を、一つ置きに選択可能にされている。   The D / A converter 22 outputs a voltage corresponding to the voltage instruction signal from the control unit 21 to the changeover switch SW1. The changeover switch SW1 switches the output destination of the D / A converter 22 to any one of the terminals CN1 and CN2 and the terminal OFF in accordance with a control signal from the control unit 21. The terminal CN1 is connected to the connection point P11, the terminal CN2 is connected to the connection point P31, and the terminal OFF is in an open state. That is, the changeover switch SW1 can select every other connection point P11, P21, P31 on the voltage supply path that connects the connection points P1, P2, P3 to the A / D converters 231, 232, 233, 234. Yes.

そうすると、切替スイッチSW1が端子OFFに切り替えられているときは、電圧V1,V2,V3,V4は、二次電池B1,B2,B3,B4の各両端電圧にそれぞれ等しい。一方、切替スイッチSW1が端子CN1に切り替えられているときは、電圧V1は、D/Aコンバータ22の出力電圧と二次電池B1の正極電圧との差に等しく、電圧V2は、二次電池B2の負極電圧とD/Aコンバータ22の出力電圧との差に等しい。この場合、切替スイッチSW1及び抵抗R1,R2が電圧切替部の一例に相当している。   Then, when the changeover switch SW1 is switched to the terminal OFF, the voltages V1, V2, V3, V4 are equal to the voltages at both ends of the secondary batteries B1, B2, B3, B4, respectively. On the other hand, when the changeover switch SW1 is switched to the terminal CN1, the voltage V1 is equal to the difference between the output voltage of the D / A converter 22 and the positive voltage of the secondary battery B1, and the voltage V2 is the secondary battery B2. Is equal to the difference between the negative electrode voltage and the output voltage of the D / A converter 22. In this case, the selector switch SW1 and the resistors R1 and R2 correspond to an example of a voltage switching unit.

従って、制御部21は、切替スイッチSW1を端子CN1に切り替えて、D/Aコンバータ22の出力電圧を低下させることによって電圧V1を増大させ、D/Aコンバータ22の出力電圧を増大させることによって電圧V2を増大させることができる。また、制御部21は、切替スイッチSW1を端子CN2に切り替えて、D/Aコンバータ22の出力電圧を低下させることによって電圧V3を増大させ、D/Aコンバータ22の出力電圧を増大させることによって電圧V4を増大させることができる。   Therefore, the control unit 21 switches the changeover switch SW1 to the terminal CN1, increases the voltage V1 by decreasing the output voltage of the D / A converter 22, and increases the output voltage of the D / A converter 22. V2 can be increased. Further, the control unit 21 switches the changeover switch SW1 to the terminal CN2, increases the voltage V3 by decreasing the output voltage of the D / A converter 22, and increases the output voltage of the D / A converter 22. V4 can be increased.

制御部21は、例えば所定の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)と、所定の制御プログラムが記憶されたROM(Read Only Memory)と、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、I/Oポートと、通信インターフェイス回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、第1基準電圧取得部211、第2基準電圧設定部212、モード切替部213、第2保護制御部214、及び充電電圧調節部215として機能する。   The control unit 21 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes predetermined arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data. A first reference voltage acquisition unit 211, a second reference voltage by executing a control program stored in the ROM, and an I / O port, a communication interface circuit, and peripheral circuits thereof. It functions as a setting unit 212, a mode switching unit 213, a second protection control unit 214, and a charging voltage adjustment unit 215.

第1基準電圧取得部211は、D/Aコンバータ22と切替スイッチSW1とによって、上述のように電圧V1,V2,V3,V4を順次増大させる。そして、論理回路31から、スイッチング素子Q3をオンさせる旨の制御信号S1が出力されたときにA/Dコンバータ231,232,233,234によって検出される電圧を、それぞれA/Dコンバータ231,232,233,234に対応する第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4として取得する。   The first reference voltage acquisition unit 211 sequentially increases the voltages V1, V2, V3, and V4 as described above by the D / A converter 22 and the changeover switch SW1. The voltages detected by the A / D converters 231, 232, 233 and 234 when the control signal S 1 for turning on the switching element Q 3 is output from the logic circuit 31, respectively. , 233, 234 corresponding to the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, Vref4.

第2基準電圧設定部212は、第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4から、予め設定された差分電圧Vd、例えば0.01Vを減算することにより第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を算出し、EEPROM25に記憶させる。   The second reference voltage setting unit 212 subtracts a preset differential voltage Vd, for example, 0.01 V, from the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 to obtain second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4. Is calculated and stored in the EEPROM 25.

モード切替部213は、第2基準電圧設定部212によって第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4がEEPROM25に記憶されると、切替スイッチSW1を端子OFFに切り替えることにより、二次電池B1,B2,B3,B4の各両端電圧が電圧V1,V2,V3,V4としてA/Dコンバータ231,232,233,234及びコンパレータM1,M2,M3,M4で検出可能となる通常モードに切り替える。   When the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4 are stored in the EEPROM 25 by the second reference voltage setting unit 212, the mode switching unit 213 switches the changeover switch SW1 to the terminal OFF so that the secondary batteries B1 and B2 are switched. , B3, B4 are switched to a normal mode in which the voltages at both ends of B1, B4 can be detected as voltages V1, V2, V3, V4 by the A / D converters 231, 232, 233, 234 and the comparators M1, M2, M3, M4.

第2保護制御部214は、通常モード中に、A/Dコンバータ231,232,233,234によって検出された電圧が、第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を超えた場合、スイッチング素子Q1,Q2をオフして二次電池B1,B2,B3,B4の充電を禁止する。   When the voltage detected by the A / D converters 231, 232, 233, and 234 exceeds the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4 during the normal mode, the second protection control unit 214 switches the switching element Q1. , Q2 are turned off to prohibit charging of the secondary batteries B1, B2, B3, B4.

充電電圧調節部215は、通常モード中に、A/Dコンバータ231,232,233,234によって検出された二次電池B1,B2,B3,B4の各端子電圧のうち、最大の電圧が充電電圧の上限として予め設定された上限電圧、例えば4.2Vを超えたとき、外部接続端子11,12,13,14に接続された充電器へ、外部接続端子13,14を介して充電電圧を低下させる旨の通信信号を出力する。   The charging voltage adjustment unit 215 has a maximum voltage among the terminal voltages of the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 detected by the A / D converters 231, 232, 233, and 234 during the normal mode. When the voltage exceeds a preset upper limit voltage, for example, 4.2 V, the charging voltage is reduced via the external connection terminals 13 and 14 to the charger connected to the external connection terminals 11, 12, 13, and 14. A communication signal to the effect is output.

図1に示す電池パック1において、二次電池B1,B2,B3,B4に接続される接続端子や配線、抵抗R1,R2、コンパレータM1,M2,M3,M4、A/Dコンバータ231,232,233,234、基準電圧源E1,E2,E3,E4、D/Aコンバータ22、切替スイッチSW1、第1基準電圧取得部211、第2基準電圧設定部212、モード切替部213、論理回路31、第2保護制御部214、充電電圧調節部215、スイッチング素子Q1,Q2、温度ヒューズF1,F2、及びヒータRhが、電池保護回路の一例に相当している。   In the battery pack 1 shown in FIG. 1, connection terminals and wirings connected to the secondary batteries B1, B2, B3, B4, resistors R1, R2, comparators M1, M2, M3, M4, A / D converters 231, 232, 233, 234, reference voltage sources E1, E2, E3, E4, D / A converter 22, changeover switch SW1, first reference voltage acquisition unit 211, second reference voltage setting unit 212, mode switching unit 213, logic circuit 31, The second protection control unit 214, the charging voltage adjustment unit 215, the switching elements Q1 and Q2, the temperature fuses F1 and F2, and the heater Rh correspond to an example of a battery protection circuit.

図2は、図1に示す電池パック1が、充電器4に接続された状態を示している。なお、図2においては、電池パック1の構成を簡略化して示している。図2に示す充電器4は、外部接続端子41,42,43,44、直流電源回路45、DC−DCコンバータ46、充電制御部47、D/Aコンバータ48、誤差増幅器(エラーアンプ)49,50、基準電圧源51,52,53、及び電流検出抵抗RSを備えている。外部接続端子41,42,43,44は、電池パック1の外部接続端子11,12,13,14とそれぞれ接続される。   FIG. 2 shows a state where the battery pack 1 shown in FIG. 1 is connected to the charger 4. In addition, in FIG. 2, the structure of the battery pack 1 is simplified and shown. The charger 4 shown in FIG. 2 includes external connection terminals 41, 42, 43, 44, a DC power supply circuit 45, a DC-DC converter 46, a charge control unit 47, a D / A converter 48, an error amplifier (error amplifier) 49, 50, reference voltage sources 51, 52, and 53, and a current detection resistor RS. The external connection terminals 41, 42, 43, 44 are connected to the external connection terminals 11, 12, 13, 14 of the battery pack 1, respectively.

直流電源回路45は、例えば商用交流電源電圧を直流電圧に変換して出力する。そして、直流電源回路45の高電位側出力端子がスイッチング素子Q4、及びコイルL1を介して外部接続端子41に接続され、低電位側出力端子がグラウンドに接続されると共に、電流検出抵抗RSを介して外部接続端子42に接続されている。   The DC power supply circuit 45 converts, for example, a commercial AC power supply voltage into a DC voltage and outputs it. The high potential side output terminal of the DC power supply circuit 45 is connected to the external connection terminal 41 via the switching element Q4 and the coil L1, the low potential side output terminal is connected to the ground, and the current detection resistor RS is connected to the ground. Are connected to the external connection terminal 42.

DC−DCコンバータ46は、例えばFETのスイッチング素子Q4、コイルL1、ダイオードD1、コンデンサC1、及びPWM(Pulse Width Modulation)信号生成回路461を備えて構成されている。スイッチング素子Q4とコイルL1との接続点は、ダイオードD1のカソードに接続され、ダイオードD1のアノードがグラウンドに接続されている。また、ダイオードD1とコイルL1との直列回路と並列に、コンデンサC1が接続されている。そして、PWM信号生成回路461は、充電制御部47からの制御信号に応じてパルス幅を変化させたPWM制御信号をスイッチング素子Q4のゲートへ出力してスイッチング素子Q4をオン、オフさせることにより、充電制御部47からの制御信号に応じた直流電源電圧を生成し、外部接続端子41,42を介して電池パック1へ供給する。   The DC-DC converter 46 includes, for example, an FET switching element Q4, a coil L1, a diode D1, a capacitor C1, and a PWM (Pulse Width Modulation) signal generation circuit 461. The connection point between the switching element Q4 and the coil L1 is connected to the cathode of the diode D1, and the anode of the diode D1 is connected to the ground. A capacitor C1 is connected in parallel with the series circuit of the diode D1 and the coil L1. The PWM signal generation circuit 461 outputs a PWM control signal whose pulse width is changed according to the control signal from the charging control unit 47 to the gate of the switching element Q4 to turn on and off the switching element Q4. A DC power supply voltage corresponding to a control signal from the charging control unit 47 is generated and supplied to the battery pack 1 via the external connection terminals 41 and 42.

充電制御部47は、外部接続端子41,42,43,44に接続された電池パック1を充電するための充電電圧、及び充電電流を制御して、例えばCCCV(定電流定電圧)充電を行う制御回路である。   The charging control unit 47 controls the charging voltage and charging current for charging the battery pack 1 connected to the external connection terminals 41, 42, 43, 44, and performs, for example, CCCV (constant current constant voltage) charging. It is a control circuit.

誤差増幅器49は、電流検出抵抗RSの両端電圧と、基準電圧源51から出力される基準電圧Ve1とを比較し、電流検出抵抗RSの両端電圧が基準電圧Ve1以下であればローレベル、電流検出抵抗RSの両端電圧が基準電圧Ve1を超えればハイレベルの信号を充電制御部47へ出力する。基準電圧Ve1は、定電流充電の充電電流として予め設定された電流Icが電流検出抵抗RSに流れた場合の電流検出抵抗RSの両端電圧が設定されている。そして、充電制御部47は、誤差増幅器49の出力電圧がローレベルであれば、PWM信号生成回路461へ制御信号を出力してDC−DCコンバータ46の出力電圧を増大させる一方、誤差増幅器49の出力電圧がハイレベルであれば、PWM信号生成回路461へ制御信号を出力してDC−DCコンバータ46の出力電圧を低下させることで、一定の電流Icを充電電流として電池パック1へ供給する定電流充電を行う。   The error amplifier 49 compares the voltage across the current detection resistor RS with the reference voltage Ve1 output from the reference voltage source 51. If the voltage across the current detection resistor RS is equal to or lower than the reference voltage Ve1, the error amplifier 49 detects a low level current detection. If the voltage across the resistor RS exceeds the reference voltage Ve1, a high level signal is output to the charge control unit 47. The reference voltage Ve1 is set to a voltage across the current detection resistor RS when a current Ic preset as a charging current for constant current charging flows through the current detection resistor RS. Then, if the output voltage of the error amplifier 49 is at a low level, the charging control unit 47 outputs a control signal to the PWM signal generation circuit 461 to increase the output voltage of the DC-DC converter 46, while the error amplifier 49 If the output voltage is high, a control signal is output to the PWM signal generation circuit 461 to reduce the output voltage of the DC-DC converter 46, thereby supplying a constant current Ic as a charging current to the battery pack 1. Perform current charging.

基準電圧源53は、出力電圧Ve3が可変にされており、充電制御部47は、D/Aコンバータ48を介して基準電圧源53へ制御電圧を付与することで、基準電圧源53の出力電圧Ve3を制御する。出力電圧Ve3は、初期状態では0Vに設定されている。   The output voltage Ve3 of the reference voltage source 53 is variable, and the charging control unit 47 applies the control voltage to the reference voltage source 53 via the D / A converter 48, thereby outputting the output voltage of the reference voltage source 53. Ve3 is controlled. The output voltage Ve3 is set to 0V in the initial state.

誤差増幅器49は、組電池Bの充電電圧となる外部接続端子41,42間の出力電圧Voutに出力電圧Ve3が加算された(Vout+Ve3)と、基準電圧源52から出力される基準電圧Ve2とを比較し、(Vout+Ve3)が基準電圧Ve2以下であればローレベル、電流検出抵抗RSの両端電圧が基準電圧Ve2を超えればハイレベルの信号を充電制御部47へ出力する。基準電圧Ve2は、例えば定電流充電を終了する終止電圧であると共に、定電圧充電の充電電圧が予め設定されており、充電電圧の上限値となっている。リチウムイオン二次電池の場合、充電電圧の上限値、すなわち定電圧充電での充電電圧は、セルあたり例えば4.2Vであるため、基準電圧Ve2は、4.2Vにセル数4を乗じた16.8Vが予め設定されている。   The error amplifier 49 adds (Vout + Ve3) the output voltage Ve3 to the output voltage Vout between the external connection terminals 41 and 42, which is the charging voltage of the battery pack B, and the reference voltage Ve2 output from the reference voltage source 52. In comparison, if (Vout + Ve3) is equal to or lower than the reference voltage Ve2, a low level signal is output to the charge control unit 47 if the voltage across the current detection resistor RS exceeds the reference voltage Ve2. The reference voltage Ve2 is, for example, an end voltage for ending constant current charging, and a charging voltage for constant voltage charging is set in advance, and is an upper limit value of the charging voltage. In the case of a lithium ion secondary battery, since the upper limit value of the charging voltage, that is, the charging voltage in constant voltage charging is, for example, 4.2 V per cell, the reference voltage Ve2 is obtained by multiplying 4.2 V by 4 cells. .8V is preset.

そして、充電制御部47は、定電流充電中に誤差増幅器49の出力電圧がハイレベルとなれば、定電圧充電に移行する。充電制御部47は、定電圧充電に移行すると、誤差増幅器49の出力電圧がローレベルであれば、PWM信号生成回路461へ制御信号を出力してDC−DCコンバータ46の出力電圧を増大させる一方、誤差増幅器49の出力電圧がハイレベルであれば、PWM信号生成回路461へ制御信号を出力してDC−DCコンバータ46の出力電圧を低下させることで、出力電圧Voutを(Ve2−Ve3)で一定に制御する定電圧充電を実行する。   If the output voltage of the error amplifier 49 becomes high level during constant current charging, the charging control unit 47 shifts to constant voltage charging. When the charging control unit 47 shifts to constant voltage charging, if the output voltage of the error amplifier 49 is low level, the charging control unit 47 outputs a control signal to the PWM signal generation circuit 461 to increase the output voltage of the DC-DC converter 46. If the output voltage of the error amplifier 49 is at a high level, a control signal is output to the PWM signal generation circuit 461 and the output voltage of the DC-DC converter 46 is lowered, so that the output voltage Vout is (Ve2-Ve3). A constant voltage charge is performed for constant control.

この場合、出力電圧Ve3は、初期状態では0Vに設定されているから、初期状態では基準電圧源52から出力される基準電圧Ve2の充電電圧で定電圧充電が行われる。   In this case, since the output voltage Ve3 is set to 0 V in the initial state, constant voltage charging is performed with the charging voltage of the reference voltage Ve2 output from the reference voltage source 52 in the initial state.

また、充電制御部47と制御部21とは、それぞれ、外部接続端子13,43によって伝送されるデータ信号Dと、外部接続端子14,44によって伝送される同期信号CLとを用いた同期式の通信インターフェイス回路を備えている。   In addition, the charging control unit 47 and the control unit 21 are synchronized using a data signal D transmitted by the external connection terminals 13 and 43 and a synchronization signal CL transmitted by the external connection terminals 14 and 44, respectively. A communication interface circuit is provided.

そして、充電制御部47は、制御部21における充電電圧調節部215から、外部接続端子43,44を介して充電電圧を低下させる旨の通信信号を受信すると、基準電圧源53の出力電圧Ve3を増大させることで、出力電圧Voutを低下させるようになっている。   And the charge control part 47 will receive the output voltage Ve3 of the reference voltage source 53, if the communication signal to the effect of reducing a charge voltage is received from the charge voltage adjustment part 215 in the control part 21 via the external connection terminals 43 and 44. By increasing the output voltage Vout, the output voltage Vout is decreased.

なお、電池保護回路が電池パックに構成されている例を示したが、上述の電池保護回路は、充電器に内蔵されて構成されていてもよい。また、図2に示す電池パック1と充電器4とに含まれる構成が、電池パック1と充電器4とに分離されることなく一体に構成された充電システムとなっていてもよく、このような充電システムが電池で駆動される携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電池駆動機器に内装されて構成されていてもよい。   In addition, although the example in which the battery protection circuit is configured in the battery pack is shown, the above-described battery protection circuit may be configured to be built in the charger. Further, the configuration included in the battery pack 1 and the charger 4 shown in FIG. 2 may be a charging system that is integrally configured without being separated into the battery pack 1 and the charger 4. Such a charging system may be built in a battery-driven device such as a portable personal computer, a digital camera, or a mobile phone driven by a battery.

次に、上述のように構成された電池パック1の動作について説明する。まず、初期状態では、二段目の保護を行う電圧として、基準電圧源E1,E2,E3,E4には、第1基準電圧Ref1,Ref2,Ref3,Ref4が例えば4.25Vに設定されている。また、充電器4から供給される充電電圧の上限値は、例えばセルあたり4.2Vに設定されている。そうすると、制御IC2が一段目の保護を行う第2基準電圧は、(充電電圧のセルあたりの上限値)<(第2基準電圧(一段目))<(第1基準電圧(二段目))の条件を満たす必要があるから、第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4は、4.2Vを超え、且つ4.25Vに満たない電圧に設定する必要がある。   Next, the operation of the battery pack 1 configured as described above will be described. First, in the initial state, the first reference voltages Ref1, Ref2, Ref3, and Ref4 are set to, for example, 4.25 V in the reference voltage sources E1, E2, E3, and E4 as voltages for performing the second-stage protection. . Moreover, the upper limit value of the charging voltage supplied from the charger 4 is set to 4.2 V per cell, for example. Then, the second reference voltage at which the control IC 2 performs the first stage protection is (upper limit value of charging voltage per cell) <(second reference voltage (first stage)) <(first reference voltage (second stage)). Therefore, the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4 must be set to voltages exceeding 4.2V and not exceeding 4.25V.

しかしながら、基準電圧源E1,E2,E3,E4やコンパレータM1,M2,M3,M4の精度や特性バラツキによって、実際に制御IC3によって二段目の保護が行われる電圧は、設定された第1基準電圧Ref1,Ref2,Ref3,Ref4との間に誤差が生じるおそれがある。同様に、制御IC2が一段目の保護を行う第2基準電圧を、もし仮に予め設定しておくとすると、制御IC2の精度や特性バラツキによって、実際に制御IC2によって一段目の保護が行なわれる電圧は、設定された第2基準電圧と差が生じるおそれがある。さらに、充電器4から出力される出力電圧Voutも、基準電圧源53、誤差増幅器49、及びDC−DCコンバータ46等の精度や特性バラツキによって、予め設定された上限電圧4.2Vを超えてしまうおそれがある。   However, due to the accuracy and characteristic variations of the reference voltage sources E1, E2, E3, and E4 and the comparators M1, M2, M3, and M4, the voltage that is actually protected at the second stage by the control IC 3 is the set first reference. There may be an error between the voltages Ref1, Ref2, Ref3, and Ref4. Similarly, if the second reference voltage to be protected by the control IC 2 is set in advance, the voltage at which the control IC 2 is actually protected by the control IC 2 due to variations in accuracy and characteristics of the control IC 2. May cause a difference from the set second reference voltage. Furthermore, the output voltage Vout output from the charger 4 also exceeds a preset upper limit voltage of 4.2 V due to variations in accuracy and characteristics of the reference voltage source 53, the error amplifier 49, the DC-DC converter 46, and the like. There is a fear.

このように、各部の精度や特性バラツキを考慮すると、充電電圧のセルあたりの上限値と第1基準電圧(二段目)との差が僅か(4.25V−4.2V=0.05V)である場合、(充電電圧のセルあたりの上限値)<(第2基準電圧(一段目))<(第1基準電圧(二段目))の条件を満たすように各電圧を設定することは困難である。そこで、電池パック1では、制御IC3によって実際に二段目の保護が行なわれる第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4を検出し、第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4からそれぞれ差分電圧Vdを減算して一段目の保護を行うための第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を設定することで、(第2基準電圧(一段目))<(第1基準電圧(二段目))の条件を満たすようにしている。   Thus, in consideration of the accuracy and characteristic variation of each part, the difference between the upper limit value of the charging voltage per cell and the first reference voltage (second stage) is slight (4.25V-4.2V = 0.05V). Is set to satisfy the condition of (upper limit value of charging voltage per cell) <(second reference voltage (first stage)) <(first reference voltage (second stage)). Have difficulty. Therefore, the battery pack 1 detects the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 that are actually protected by the control IC 3 and detects the difference voltages from the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4, respectively. By setting the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, Vth4 for subtracting Vd and performing the first stage protection, (second reference voltage (first stage)) <(first reference voltage (second stage) )) Is satisfied.

また、二次電池B1,B2,B3,B4の各両端電圧が、予め設定されたセルあたりの上限値(4.2V)を超えた場合には、充電電圧調節部215によって、充電器4の出力電圧を低下させる指示を行うことにより、(充電電圧のセルあたりの上限値)<(第2基準電圧(一段目))の条件を満たすようにしている。   Further, when the voltage across each of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 exceeds a preset upper limit value (4.2 V) per cell, the charging voltage adjustment unit 215 causes the charger 4 to By giving an instruction to lower the output voltage, the condition of (upper limit value of charging voltage per cell) <(second reference voltage (first stage)) is satisfied.

以下、詳細に動作を説明する。まず、第1基準電圧取得部211からの制御信号に応じて、切替スイッチSW1が端子CN1に切り替えられると共に、D/Aコンバータ22の出力電圧が徐々に低下される。そうすると、電圧V1が徐々に増大する。そして、電圧V1が基準電圧Ref1を超えると、コンパレータM1の出力電圧がハイレベルになって、論理回路31からスイッチング素子Q3をオンさせるべく制御信号S1が例えばハイレベルにされて、スイッチング素子Q3と制御部21とへ出力される。   Hereinafter, the operation will be described in detail. First, the changeover switch SW1 is switched to the terminal CN1 in accordance with the control signal from the first reference voltage acquisition unit 211, and the output voltage of the D / A converter 22 is gradually reduced. As a result, the voltage V1 gradually increases. When the voltage V1 exceeds the reference voltage Ref1, the output voltage of the comparator M1 becomes high level, and the control signal S1 is turned to high level, for example, to turn on the switching element Q3 from the logic circuit 31, and the switching element Q3 It is output to the control unit 21.

そうすると、第1基準電圧取得部211によって、制御信号S1かハイレベルになったことが検出されたときにA/Dコンバータ231によって検出された電圧が第1基準電圧Vref1として取得される。そして、第1基準電圧取得部211からの制御信号に応じて、切替スイッチSW1が端子OFFに切り替えられることにより、電圧V1が基準電圧Ref1以下に低下し、論理回路31から出力される制御信号S1がローレベルにされる。   Then, the voltage detected by the A / D converter 231 when the first reference voltage acquisition unit 211 detects that the control signal S1 becomes high level is acquired as the first reference voltage Vref1. Then, in response to the control signal from the first reference voltage acquisition unit 211, the changeover switch SW1 is switched to the terminal OFF, so that the voltage V1 drops below the reference voltage Ref1 and the control signal S1 output from the logic circuit 31. Is set to low level.

このとき、制御信号S1かハイレベルにされてから第1基準電圧取得部211によって第1基準電圧Vref1が取得され、制御信号S1がローレベルにされるまでの間、スイッチング素子Q3がオンされてヒータRhに電流が流れるが、ヒータRhが発熱して温度ヒューズF1,F2が溶断するまでには30秒程度の時間がかかるのに対し、第1基準電圧取得部211の処理時間は温度ヒューズF1,F2の溶断時間より遙かに短い1msec〜10msecにされているため、温度ヒューズF1,F2が溶断してしまうことはない。以下、第1基準電圧取得部211による第1基準電圧Vref2,Vref3,Vref4の取得処理の際にも、同様に、温度ヒューズF1,F2が溶断することがないようにされている。   At this time, the first reference voltage Vref1 is acquired by the first reference voltage acquisition unit 211 after the control signal S1 is set to the high level, and the switching element Q3 is turned on until the control signal S1 is set to the low level. Although a current flows through the heater Rh, it takes about 30 seconds until the heater Rh generates heat and the thermal fuses F1 and F2 are blown, whereas the processing time of the first reference voltage acquisition unit 211 is the thermal fuse F1. , F2 which is much shorter than the fusing time of F2, the thermal fuses F1 and F2 are not blown. Hereinafter, the temperature fuses F1 and F2 are prevented from being blown in the same manner when the first reference voltage acquisition unit 211 acquires the first reference voltages Vref2, Vref3, and Vref4.

次に、第1基準電圧取得部211からの制御信号に応じて、切替スイッチSW1が端子CN1に切り替えられると共に、D/Aコンバータ22の出力電圧が徐々に増大される。そうすると、電圧V2が徐々に増大する。そして、電圧V2が基準電圧Ref2を超えると、コンパレータM2の出力電圧がハイレベルになって、論理回路31から出力される制御信号S1が例えばハイレベルにされて、スイッチング素子Q3と制御部21とへ出力される。   Next, the changeover switch SW1 is switched to the terminal CN1 according to the control signal from the first reference voltage acquisition unit 211, and the output voltage of the D / A converter 22 is gradually increased. As a result, the voltage V2 gradually increases. When the voltage V2 exceeds the reference voltage Ref2, the output voltage of the comparator M2 becomes high level, and the control signal S1 output from the logic circuit 31 is set to high level, for example, and the switching element Q3, the control unit 21, Is output.

そうすると、第1基準電圧取得部211によって、制御信号S1かハイレベルになったことが検出されたときにA/Dコンバータ232によって検出された電圧が第1基準電圧Vref2として取得される。そして、第1基準電圧取得部211からの制御信号に応じて、切替スイッチSW1が端子OFFに切り替えられることにより、電圧V1が基準電圧Ref2以下に低下し、論理回路31から出力される制御信号S1がローレベルにされる。   Then, the voltage detected by the A / D converter 232 when the first reference voltage acquisition unit 211 detects that the control signal S1 has become high level is acquired as the first reference voltage Vref2. Then, in response to the control signal from the first reference voltage acquisition unit 211, the changeover switch SW1 is switched to the terminal OFF, so that the voltage V1 drops below the reference voltage Ref2 and the control signal S1 output from the logic circuit 31. Is set to low level.

次に、第1基準電圧取得部211からの制御信号に応じて、切替スイッチSW1が端子CN2に切り替えられると共に、D/Aコンバータ22の出力電圧が徐々に低下される。そうすると、電圧V3が徐々に増大する。そして、電圧V3が基準電圧Ref3を超えると、コンパレータM3の出力電圧がハイレベルになって、論理回路31から出力される制御信号S1が例えばハイレベルにされて、スイッチング素子Q3と制御部21とへ出力される。   Next, the changeover switch SW1 is switched to the terminal CN2 according to the control signal from the first reference voltage acquisition unit 211, and the output voltage of the D / A converter 22 is gradually reduced. As a result, the voltage V3 gradually increases. When the voltage V3 exceeds the reference voltage Ref3, the output voltage of the comparator M3 becomes high level, the control signal S1 output from the logic circuit 31 is set to high level, for example, and the switching element Q3, the control unit 21, Is output.

そうすると、第1基準電圧取得部211によって、制御信号S1かハイレベルになったことが検出されたときにA/Dコンバータ233によって検出された電圧が第1基準電圧Vref3として取得される。そして、第1基準電圧取得部211からの制御信号に応じて、切替スイッチSW1が端子OFFに切り替えられることにより、電圧V1が基準電圧Ref3以下に低下し、論理回路31から出力される制御信号S1がローレベルにされる。   Then, the voltage detected by the A / D converter 233 when the first reference voltage acquisition unit 211 detects that the control signal S1 has become high level is acquired as the first reference voltage Vref3. Then, in response to the control signal from the first reference voltage acquisition unit 211, the changeover switch SW1 is switched to the terminal OFF, so that the voltage V1 drops below the reference voltage Ref3 and the control signal S1 output from the logic circuit 31. Is set to low level.

次に、第1基準電圧取得部211からの制御信号に応じて、切替スイッチSW1が端子CN2に切り替えられると共に、D/Aコンバータ22の出力電圧が徐々に増大される。そうすると、電圧V4が徐々に増大する。そして、電圧V4が基準電圧Ref4を超えると、コンパレータM4の出力電圧がハイレベルになって、論理回路31から出力される制御信号S1が例えばハイレベルにされて、スイッチング素子Q3と制御部21とへ出力される。   Next, the changeover switch SW1 is switched to the terminal CN2 according to the control signal from the first reference voltage acquisition unit 211, and the output voltage of the D / A converter 22 is gradually increased. As a result, the voltage V4 gradually increases. When the voltage V4 exceeds the reference voltage Ref4, the output voltage of the comparator M4 becomes high level, the control signal S1 output from the logic circuit 31 is set to high level, for example, and the switching element Q3, the control unit 21, Is output.

そうすると、第1基準電圧取得部211によって、制御信号S1かハイレベルになったことが検出されたときにA/Dコンバータ234によって検出された電圧が第1基準電圧Vref4として取得される。そして、第1基準電圧取得部211からの制御信号に応じて、切替スイッチSW1が端子OFFに切り替えられることにより、電圧V1が基準電圧Ref4以下に低下し、論理回路31から出力される制御信号S1がローレベルにされる。   Then, the voltage detected by the A / D converter 234 when the first reference voltage acquisition unit 211 detects that the control signal S1 becomes high level is acquired as the first reference voltage Vref4. Then, in response to the control signal from the first reference voltage acquisition unit 211, the changeover switch SW1 is switched to the terminal OFF, so that the voltage V1 drops below the reference voltage Ref4 and the control signal S1 output from the logic circuit 31. Is set to low level.

このようにして、第1基準電圧取得部211によって、実際に制御IC2によって一段目の保護が行なわれる第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4が取得される。   In this way, the first reference voltage acquisition unit 211 acquires the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 that are actually protected by the control IC 2 in the first stage.

なお、切替部は、例えば、対になったA/Dコンバータ231,232,233,234とコンパレータM1,M2,M3,M4との接続点を、二次電池B1,B2,B3,B4とD/Aコンバータ22とのうちいずれかに選択的に接続する切替スイッチを用いて構成してもよいが、この場合、直列接続された二次電池の数だけ切替スイッチが必要となるのに対し、図1に示す電池パック1では、A/Dコンバータを、抵抗を介して二次電池と接続し、抵抗とA/Dコンバータとの接続点にD/Aコンバータ22の出力電圧を印加することで、二次電池を切り離す必要が無くなり、切替スイッチの数が低減されている。   The switching unit, for example, connects the connection points of the paired A / D converters 231, 232, 233, 234 and the comparators M 1, M 2, M 3, M 4 to the secondary batteries B 1, B 2, B 3, B 4 and D / A converter 22 may be configured using a selector switch that is selectively connected to either one, but in this case, as many selector switches as the number of secondary batteries connected in series are required. In the battery pack 1 shown in FIG. 1, the A / D converter is connected to the secondary battery via a resistor, and the output voltage of the D / A converter 22 is applied to the connection point between the resistor and the A / D converter. Thus, there is no need to disconnect the secondary battery, and the number of changeover switches is reduced.

また、切替スイッチSW1は、接続点P11,P21,P31を一つ置きに選択可能にされる例に限られず、例えば対になったA/Dコンバータ231,232,233,234とコンパレータM1,M2,M3,M4との接続点のすべてを抵抗を介して二次電池B1,B2,B3,B4と接続し、対になったA/Dコンバータ231,232,233,234とコンパレータM1,M2,M3,M4との接続点をすべて選択可能な切替スイッチを設けてもよいが、接続点P11,P21,P31を一つ置きに選択可能な切替スイッチSW1を用いることで、切替スイッチの切替端子数や抵抗数を減少させ、回路を簡素化することが可能にされている。   Further, the changeover switch SW1 is not limited to an example in which every other connection point P11, P21, P31 can be selected, and for example, a pair of A / D converters 231, 232, 233, 234 and comparators M1, M2 , M3, M4 are all connected to the secondary batteries B1, B2, B3, B4 through resistors, and paired A / D converters 231, 232, 233, 234 and comparators M1, M2, A changeover switch that can select all the connection points with M3 and M4 may be provided, but by using the changeover switch SW1 that can select every other connection point P11, P21, and P31, the number of changeover terminals of the changeover switch It is possible to reduce the number of resistors and simplify the circuit.

次に、第2基準電圧設定部212によって、第1基準電圧取得部211で取得された第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4から、差分電圧Vd、例えば0.01Vが減算されて第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4が算出され、EEPROM25に記憶される。   Next, the second reference voltage setting unit 212 subtracts a differential voltage Vd, for example, 0.01 V from the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 acquired by the first reference voltage acquisition unit 211 to obtain a second value. Reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, Vth4 are calculated and stored in the EEPROM 25.

上述の背景技術のように、一段目の保護回路が動作する第1判定電圧と、二段目の保護回路が動作する第2判定電圧とが予め固定的に設定されている場合には、各保護回路の備える電圧検出回路の精度や、特性バラツキを考慮すると、第1判定電圧と、第2判定電圧との間に、このような電圧検出回路の精度や特性バラツキより大きな電圧差を設定する必要があるため、例えば充電電圧の上限値が4.2Vであるのに対し、一段目の第1判定電圧は4.3V、二段目の第2判定電圧は4.4Vというように、一段目の保護電圧と二段目の保護電圧との差を、0.1V程度設ける必要があった。   When the first determination voltage at which the first-stage protection circuit operates and the second determination voltage at which the second-stage protection circuit operates are fixedly set in advance as in the background art described above, Considering the accuracy and characteristic variation of the voltage detection circuit included in the protection circuit, a voltage difference larger than the accuracy and characteristic variation of the voltage detection circuit is set between the first determination voltage and the second determination voltage. For example, the upper limit value of the charging voltage is 4.2V, whereas the first determination voltage of the first stage is 4.3V, and the second determination voltage of the second stage is 4.4V. It was necessary to provide a difference between the eye protection voltage and the second protection voltage of about 0.1V.

しかしながら、図1に示す電池パック1では、二段目の保護を行う制御IC3が、実際に過電圧を検出して制御信号S1を変化させる電圧を第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4として検出し、この第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4から差分電圧Vdを減算することにより、一段目の保護を行う第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を算出する。従って、制御IC2,IC3の精度やバラツキに関わらず、制御IC2によって一段目の保護(スイッチング素子Q1,Q2をオフ)が行われる電圧と、制御IC3によって二段目の保護(温度ヒューズF1,F2を溶断)が行われる電圧との間に差分電圧Vdの差を設けることができるので、差分電圧Vdを例えば0.01Vといったように、背景技術より小さな電圧差に設定することが容易となる。   However, in the battery pack 1 shown in FIG. 1, the control IC 3 that performs the second-stage protection detects the voltages that actually detect the overvoltage and change the control signal S1 as the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4. Then, by subtracting the differential voltage Vd from the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4, the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4 that perform the first-stage protection are calculated. Therefore, regardless of the accuracy and variation of the control ICs 2 and 3, the voltage at which the control IC 2 performs first-stage protection (switching elements Q1 and Q2 are turned off) and the control IC 3 perform second-stage protection (temperature fuses F1 and F2). Therefore, it is easy to set the difference voltage Vd to a voltage difference smaller than that of the background art, for example, 0.01V.

次に、モード切替部213によって、切替スイッチSW1が端子OFFに切り替えられて、二次電池B1,B2,B3,B4の各両端電圧が電圧V1,V2,V3,V4としてA/Dコンバータ231,232,233,234及びコンパレータM1,M2,M3,M4で検出可能となる通常モードに設定され、電池保護回路による二次電池B1,B2,B3,B4の保護が可能な状態にされた後、モード切替部213から充電制御部47へ、充電開始指示が送信される。   Next, the changeover switch SW1 is switched to the terminal OFF by the mode switching unit 213, and the voltages at both ends of the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 are converted into voltages V1, V2, V3, and V4 as A / D converters 231 and 231, respectively. 232, 233, 234 and comparators M1, M2, M3, and M4 are set to a normal mode that can be detected, and the secondary battery B1, B2, B3, and B4 can be protected by the battery protection circuit. A charging start instruction is transmitted from the mode switching unit 213 to the charging control unit 47.

そうすると、上述したように、充電制御部47からの制御信号に応じてDC−DCコンバータ46の出力電圧Vout、すなわち組電池Bの充電電圧が出力されて、組電池Bが充電される。   Then, as described above, the output voltage Vout of the DC-DC converter 46, that is, the charging voltage of the assembled battery B is output according to the control signal from the charging control unit 47, and the assembled battery B is charged.

そして、通常モード中に、A/Dコンバータ231,232,233,234によって検出された二次電池B1,B2,B3,B4の各端子電圧V1,V2,V3,V4のうち、最大の電圧が上限電圧、例えば4.2Vを超えると、充電電圧調節部215によって、充電器4の充電制御部47へ充電電圧を低下させる旨の通信信号が出力される。そして、充電制御部47によって、DC−DCコンバータ46の出力電圧Voutが低下されて、充電中における二次電池B1,B2,B3,B4の各端子電圧が上限電圧を超えることが低減され、二次電池B1,B2,B3,B4の劣化が低減される。   During the normal mode, the maximum voltage among the terminal voltages V1, V2, V3, V4 of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 detected by the A / D converters 231, 232, 233, 234 is When the voltage exceeds an upper limit voltage, for example, 4.2 V, the charging voltage adjusting unit 215 outputs a communication signal indicating that the charging voltage is reduced to the charging control unit 47 of the charger 4. Then, the output voltage Vout of the DC-DC converter 46 is reduced by the charging control unit 47, and the terminal voltages of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 during charging are reduced from exceeding the upper limit voltage. Deterioration of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 is reduced.

この場合、充電器4の基準電圧源53、誤差増幅器49、及びDC−DCコンバータ46等の精度や特性バラツキに関わらず、充電電圧の上限が上限電圧4.2Vを超えるおそれが低減されるので、(充電電圧のセルあたりの上限値)<(第2基準電圧(一段目))となるように第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を設定することが容易となる。   In this case, the possibility that the upper limit of the charging voltage exceeds the upper limit voltage of 4.2 V is reduced regardless of the accuracy and characteristic variations of the reference voltage source 53, the error amplifier 49, the DC-DC converter 46, and the like of the charger 4. It is easy to set the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4 such that (upper limit value of charging voltage per cell) <(second reference voltage (first stage)).

そうすると、背景技術に係る電池保護回路では、例えば充電電圧の上限値が4.2Vであるのに対し、一段目の第1判定電圧は4.3Vというように、0.1Vの差を設ける必要があったのに対し、図1に示す電池パック1では、充電時の上限電圧が4.2Vに設定されているのに対し、第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を4.24V(=4.25V−0.01V)というように、充電電圧の上限値と第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4との差を0.04V程度に低減することが容易となる。これにより、二次電池B1,B2,B3,B4の各端子電圧が充電電圧の上限値(4.2V)を超えた場合に一段目の保護回路によって充電が禁止されるまでに電池に印加される過電圧の幅が縮小される結果、二次電池B1,B2,B3,B4の劣化が低減される。   Then, in the battery protection circuit according to the background art, for example, the upper limit value of the charging voltage is 4.2V, whereas the first determination voltage at the first stage needs to be 0.1V, such as 4.3V. In contrast, in the battery pack 1 shown in FIG. 1, the upper limit voltage during charging is set to 4.2 V, whereas the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4 are set to 4.24V ( = 4.25V-0.01V), it becomes easy to reduce the difference between the upper limit value of the charging voltage and the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, Vth4 to about 0.04V. Thus, when each terminal voltage of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 exceeds the upper limit (4.2V) of the charging voltage, it is applied to the battery until the charging is prohibited by the first protection circuit. As a result, the deterioration of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 is reduced.

ところで、二次電池B1,B2,B3,B4の各端子電圧が充電電圧の上限値を超えるのは、充電器4の精度や特性バラツキに起因する場合に限らない。充電器4の出力電圧Voutが16.8Vに維持されていても、二次電池B1,B2,B3,B4にアンバランスが生じると、端子電圧が4.2Vを超える場合がある。   By the way, each terminal voltage of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 exceeds the upper limit value of the charging voltage, not only due to the accuracy or characteristic variation of the charger 4. Even if the output voltage Vout of the charger 4 is maintained at 16.8V, if imbalance occurs in the secondary batteries B1, B2, B3, B4, the terminal voltage may exceed 4.2V.

図3は、二次電池B1,B2,B3,B4のアンバランスによって、端子電圧が4.2Vを超える場合を説明するための説明図である。図3(a)は、二次電池B1,B2,B3,B4の劣化の程度が同程度であり、バランスがとれている場合の例を示している。図3(a)に示すように、二次電池B1,B2,B3,B4のバランスがとれている場合には、充電器4の出力電圧16.8Vは、二次電池B1,B2,B3,B4で等分されて各二次電池に4.2Vずつ印加される。   FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a case where the terminal voltage exceeds 4.2 V due to imbalance of the secondary batteries B1, B2, B3, and B4. FIG. 3A shows an example in which the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 have the same degree of deterioration and are balanced. As shown in FIG. 3A, when the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 are balanced, the output voltage 16.8V of the charger 4 is set to the secondary batteries B1, B2, B3, and B3. The voltage is equally divided by B4 and 4.2V is applied to each secondary battery.

一方、二次電池B1,B2,B3,B4は、充放電サイクルを経る毎に、劣化の程度に差異が生じ、劣化が進んだ電池ほど容量が減少する。図3(b)では、二次電池B3の劣化が他の二次電池B1,B2,B4より進んで容量が減少している例を示している。二次電池B3の容量が他の二次電池B1,B2,B4より減少していると、二次電池B3の端子電圧が他の二次電池より高くなり、例えば二次電池B1,B2,B4の端子電圧が4.19Vであるのに対し二次電池B3の端子電圧は4.23Vとなり、上限電圧を超えてさらに劣化が進んでしまう。   On the other hand, the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 have different levels of deterioration each time they pass through a charge / discharge cycle, and the capacity of the batteries that have deteriorated decreases. FIG. 3B shows an example in which the deterioration of the secondary battery B3 progresses more than the other secondary batteries B1, B2, B4 and the capacity decreases. When the capacity of the secondary battery B3 is smaller than that of the other secondary batteries B1, B2, B4, the terminal voltage of the secondary battery B3 becomes higher than that of the other secondary batteries. For example, the secondary batteries B1, B2, B4 However, the terminal voltage of the secondary battery B3 is 4.23V, which exceeds the upper limit voltage and further deteriorates.

しかしながら、電池パック1では、A/Dコンバータ231,232,233,234によって検出された二次電池B1,B2,B3,B4の各端子電圧V1,V2,V3,V4のうち、最大の電圧が上限電圧、例えば4.2Vを超えると、充電電圧調節部215によって、充電器4の充電制御部47へ充電電圧を低下させる旨の通信信号が出力されて、充電器4の出力電圧Voutが低下され、二次電池B1,B2,B3,B4のいずれの端子電圧も上限電圧を超えないようにされるので、劣化の進んだ二次電池の劣化をさらに加速させてしまうことが低減されると共に、(充電電圧のセルあたりの上限値)<(第2基準電圧(一段目))の関係を維持することが容易にされている。   However, in the battery pack 1, the maximum voltage among the terminal voltages V1, V2, V3, V4 of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 detected by the A / D converters 231, 232, 233, 234 is the highest. When the voltage exceeds an upper limit voltage, for example, 4.2 V, the charging voltage adjustment unit 215 outputs a communication signal indicating that the charging voltage is reduced to the charging control unit 47 of the charger 4, and the output voltage Vout of the charger 4 decreases. In addition, since any terminal voltage of the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 does not exceed the upper limit voltage, it is reduced that the deterioration of the deteriorated secondary battery is further accelerated. , (Upper limit value of charging voltage per cell) <(second reference voltage (first stage)) is easily maintained.

さらに、例えば充電器4の故障等により、充電電圧調節部215からの充電電圧を低下させる旨の通信信号に関わらず、出力電圧Voutが低下せずに充電電圧が上昇を続けた場合、A/Dコンバータ231,232,233,234によって検出された電圧が、第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を超えると、第2保護制御部214によって、スイッチング素子Q1,Q2がオフされて二次電池B1,B2,B3,B4の充電が禁止される。   Further, when the charging voltage continues to increase without decreasing the output voltage Vout regardless of the communication signal for decreasing the charging voltage from the charging voltage adjusting unit 215 due to, for example, a failure of the charger 4, A / When the voltages detected by the D converters 231, 232, 233, and 234 exceed the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4, the second protection control unit 214 turns off the switching elements Q1 and Q2, and the secondary Charging of batteries B1, B2, B3, B4 is prohibited.

この場合、上述のように、電池パック1では、充電電圧の上限値と第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4との差を背景技術より小さくすることが容易であり、例えば0.04V程度に低減されているので、例えば充電器4の故障等により二次電池B1,B2,B3,B4を超えた場合であってもわずかな電圧上昇で二次電池B1,B2,B3,B4の端子電圧が第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4に達して速やかに制御IC2によりスイッチング素子Q1,Q2がオフされて二次電池B1,B2,B3,B4の充電が禁止される結果、二次電池B1,B2,B3,B4の劣化を低減することができる。   In this case, as described above, in the battery pack 1, it is easy to make the difference between the upper limit value of the charging voltage and the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, Vth4 smaller than the background art, for example, about 0.04V. For example, even if the battery 4 exceeds the secondary batteries B1, B2, B3, B4 due to a failure of the charger 4, the terminals of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 with a slight voltage increase As a result of the voltage reaching the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, and Vth4, the switching elements Q1 and Q2 are quickly turned off by the control IC2 and charging of the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 is prohibited. Deterioration of the batteries B1, B2, B3, B4 can be reduced.

さらにまた、制御IC2やスイッチング素子Q1,Q2等の故障により二次電池B1,B2,B3,B4の端子電圧が第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を超えて上昇し、電圧V1,V2,V3,V4が第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4を超えると、コンパレータM1,M2,M3,M4の出力電圧がハイレベルとなって過電圧が検出される。そうすると、論理回路31によって制御信号S1がハイレベルにされて、ヒータRhが発熱させて温度ヒューズF1,F2が溶断されることで二次電池B1,B2,B3,B4の保護が行われる。   Furthermore, the terminal voltages of the secondary batteries B1, B2, B3, B4 rise beyond the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, Vth4 due to the failure of the control IC2, the switching elements Q1, Q2, etc., and the voltages V1, V2 , V3, V4 exceed the first reference voltage Vref1, Vref2, Vref3, Vref4, the output voltages of the comparators M1, M2, M3, M4 become high level and an overvoltage is detected. Then, the control signal S1 is set to the high level by the logic circuit 31, the heater Rh generates heat, and the temperature fuses F1, F2 are blown to protect the secondary batteries B1, B2, B3, B4.

この場合、背景技術より差分電圧Vdが減少されているので、制御IC2やスイッチング素子Q1,Q2等の故障により二次電池B1,B2,B3,B4の端子電圧が第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を超えても充電電圧が遮断されなかった場合、わずかな電圧上昇で二次電池B1,B2,B3,B4の端子電圧が第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4に達して速やかに制御IC3により温度ヒューズF1,F2が溶断されて二次電池の保護が行われるので、安全上のリスクを低減することができる。   In this case, since the differential voltage Vd is reduced from the background art, the terminal voltages of the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 are reduced to the second reference voltages Vth1, Vth2, and the like due to a failure of the control IC 2, the switching elements Q1, Q2, and the like. If the charging voltage is not interrupted even if Vth3 and Vth4 are exceeded, the terminal voltages of the secondary batteries B1, B2, B3, and B4 reach the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 with a slight voltage increase and quickly. Further, since the thermal fuses F1 and F2 are blown by the control IC 3 and the secondary battery is protected, safety risk can be reduced.

なお、制御IC2が一段目の保護を行い、制御IC3が二段目の保護を行う例を示したが、例えば制御IC2によってスイッチング素子Q3のオンオフを制御させ、制御IC3から出力される制御信号S1に応じてスイッチング素子Q1,Q2をオンオフさせ、さらに第2基準電圧設定部212は、第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4に差分電圧Vdを加算することで、第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を二段目の保護電圧として設定するようにしてもよい。この場合、制御IC2が二段目の保護を行い、制御IC3が一段目の保護を行うこととなる。   Although the control IC 2 performs the first-stage protection and the control IC 3 performs the second-stage protection, for example, the control IC 2 controls on / off of the switching element Q3, and the control signal S1 output from the control IC 3 The second reference voltage setting unit 212 adds the differential voltage Vd to the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 by turning on and off the switching elements Q1 and Q2 in response to the second reference voltages Vth1 and Vth2. , Vth3, Vth4 may be set as the protection voltage for the second stage. In this case, the control IC 2 performs the second stage protection, and the control IC 3 performs the first stage protection.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る電池保護回路を備えた電池パック1aについて説明する。図4は、本発明の第2の実施形態に係る電池パック1aの構成の一例を示すブロック図である。図4に示す電池パック1aと図1に示す電池パック1とでは、下記の点で異なる。すなわち、図4に示す電池パック1aは、D/Aコンバータ22及び切替スイッチSW1を備えない。また、第1基準電圧取得部211aの動作が後述のように異なる。
(Second Embodiment)
Next, the battery pack 1a provided with the battery protection circuit according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the battery pack 1a according to the second embodiment of the present invention. The battery pack 1a shown in FIG. 4 differs from the battery pack 1 shown in FIG. 1 in the following points. That is, the battery pack 1a shown in FIG. 4 does not include the D / A converter 22 and the changeover switch SW1. Further, the operation of the first reference voltage acquisition unit 211a is different as described later.

そして、二次電池B1の正極が、抵抗R11を介してA/Dコンバータ231の正極側入力端子及びコンパレータM1の正極側入力端子に並列に接続され、二次電池B2の正極が、抵抗R12を介してA/Dコンバータ232の正極側入力端子、コンパレータM2の正極側入力端子、及び基準電圧源E1の負極に並列に接続され、基準電圧源E1の正極がコンパレータM1の負極側入力端子に接続されている。   The positive electrode of the secondary battery B1 is connected in parallel to the positive electrode side input terminal of the A / D converter 231 and the positive electrode side input terminal of the comparator M1 via the resistor R11, and the positive electrode of the secondary battery B2 is connected to the resistor R12. Are connected in parallel to the positive input terminal of the A / D converter 232, the positive input terminal of the comparator M2, and the negative terminal of the reference voltage source E1, and the positive terminal of the reference voltage source E1 is connected to the negative input terminal of the comparator M1. Has been.

また、二次電池B3の正極が、抵抗R13を介してA/Dコンバータ233の正極側入力端子、コンパレータM3の正極側入力端子、及び基準電圧源E2の負極に並列に接続され、基準電圧源E2の正極がコンパレータM2の負極側入力端子に接続されている。また、二次電池B4の正極が、抵抗R14を介してA/Dコンバータ234の正極側入力端子、コンパレータM4の正極側入力端子、及び基準電圧源E3の負極に並列に接続され、基準電圧源E3の正極がコンパレータM3の負極側入力端子に接続されている。   In addition, the positive electrode of the secondary battery B3 is connected in parallel to the positive electrode side input terminal of the A / D converter 233, the positive electrode side input terminal of the comparator M3, and the negative electrode of the reference voltage source E2 via the resistor R13. The positive electrode of E2 is connected to the negative input terminal of the comparator M2. The positive electrode of the secondary battery B4 is connected in parallel to the positive input terminal of the A / D converter 234, the positive input terminal of the comparator M4, and the negative electrode of the reference voltage source E3 via the resistor R14. The positive electrode of E3 is connected to the negative input terminal of the comparator M3.

なお、図示を省略しているが、二次電池B1,B2,B3,B4の負極端子は、A/Dコンバータ231,232,233,234の負極側入力端子にそれぞれ接続されている。   In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the negative electrode terminal of secondary battery B1, B2, B3, B4 is each connected to the negative electrode side input terminal of A / D converter 231,232,233,234.

そして、抵抗R11とA/Dコンバータ231との接続点が、接続端子TP1に接続され、抵抗R12とA/Dコンバータ232との接続点が、接続端子TP2に接続され、抵抗R13とA/Dコンバータ233との接続点が、接続端子TP3に接続され、抵抗R14とA/Dコンバータ234との接続点が、接続端子TP4に接続され、二次電池B4の負極が、接続端子TPGに接続されている。   A connection point between the resistor R11 and the A / D converter 231 is connected to the connection terminal TP1, a connection point between the resistor R12 and the A / D converter 232 is connected to the connection terminal TP2, and the resistor R13 and the A / D are connected to each other. The connection point with the converter 233 is connected to the connection terminal TP3, the connection point between the resistor R14 and the A / D converter 234 is connected to the connection terminal TP4, and the negative electrode of the secondary battery B4 is connected to the connection terminal TPG. ing.

そして、接続端子TP1,TP2,TP3,TP4,TPGには、第2基準電圧Vth1,Vth2,Vth3,Vth4を第1基準電圧取得部211aによって設定させるための治具5が接続可能にされている。   A jig 5 for setting the second reference voltages Vth1, Vth2, Vth3, Vth4 by the first reference voltage acquisition unit 211a is connectable to the connection terminals TP1, TP2, TP3, TP4, TPG. .

治具5は、可変電圧源E51,E52,E53,E54の直列回路と、スイッチSW51,SW52,SW53,SW54とを備えている。そして、可変電圧源E51の正極がスイッチSW51を介して接続端子TP1に接続され、可変電圧源E51,E52の接続点がスイッチSW52を介して接続端子TP2に接続され、可変電圧源E52,E53の接続点がスイッチSW53を介して接続端子TP3に接続され、可変電圧源E53,E54の接続点がスイッチSW54を介して接続端子TP4に接続され、可変電圧源E54の負極がスイッチSW55を介して接続端子TPGに接続されるようになっている。   The jig 5 includes a series circuit of variable voltage sources E51, E52, E53, and E54, and switches SW51, SW52, SW53, and SW54. The positive terminal of the variable voltage source E51 is connected to the connection terminal TP1 through the switch SW51, the connection point of the variable voltage sources E51 and E52 is connected to the connection terminal TP2 through the switch SW52, and the variable voltage sources E52 and E53 are connected. The connection point is connected to the connection terminal TP3 via the switch SW53, the connection point of the variable voltage sources E53 and E54 is connected to the connection terminal TP4 via the switch SW54, and the negative electrode of the variable voltage source E54 is connected via the switch SW55. It is connected to the terminal TPG.

次に、図4に示す電池パック1aの動作について説明する。上述したように、図1に示す電池パック1では、D/Aコンバータ22及び切替スイッチSW1を用いて強制的に電圧V1,V2,V3,V4を増大させ、制御IC3によって擬似的に保護動作を行わせることで、第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4を検出するようになっている。   Next, the operation of the battery pack 1a shown in FIG. 4 will be described. As described above, in the battery pack 1 shown in FIG. 1, the voltages V1, V2, V3, and V4 are forcibly increased by using the D / A converter 22 and the changeover switch SW1, and the protection operation is artificially performed by the control IC 3. By doing so, the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 are detected.

しかしながら、第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4は、制御IC2,IC3の精度やバラツキに依存するので、一度検出すれば、事後的に変動することは少ない。特に電池パックの場合、二次電池のサイクル寿命が避けられないから継続使用される期間が比較的短く、制御IC2及び制御IC3等の経年劣化により第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4が変化することを考慮する必要性が低い。   However, since the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 depend on the accuracy and variation of the control ICs 2 and IC3, once they are detected, they rarely change afterwards. Especially in the case of a battery pack, the cycle life of the secondary battery is unavoidable, so the period of continuous use is relatively short, and the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, Vref4 change due to aging of the control IC2, the control IC3, etc. The need to consider doing is low.

そこで、図4に示す電池パック1aでは、電池パック1aの出荷時等に、電池パック1aに治具5を取り付けて強制的に電圧V1,V2,V3,V4を増大させ、制御IC3によって擬似的に保護動作を行わせることで、第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4を検出するようになっている。これにより、図4に示す電池パック1aは、D/Aコンバータ22及び切替スイッチSW1が不要となって、回路を簡素化することができ、コストを低減することが可能となる。   Therefore, in the battery pack 1a shown in FIG. 4, when the battery pack 1a is shipped or the like, the jig 5 is attached to the battery pack 1a to forcibly increase the voltages V1, V2, V3, and V4, and the control IC 3 simulates them. By performing the protection operation, the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 are detected. Thereby, the battery pack 1a shown in FIG. 4 does not require the D / A converter 22 and the changeover switch SW1, can simplify the circuit, and can reduce the cost.

以下、図4に示す電池パック1aにおける第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4の取得動作について説明する。まず、例えば電池パック1aの製造時や出荷前の製品検査時等に、電池パック1aに治具5を接続する。一方、第1基準電圧取得部211aは、制御信号S1を監視する。そして、治具5においてスイッチSW51,SW52をオンし、可変電圧源E51の出力電圧を徐々に上昇させて、電圧V1を徐々に増大させる。   Hereinafter, an operation of acquiring the first reference voltages Vref1, Vref2, Vref3, and Vref4 in the battery pack 1a illustrated in FIG. 4 will be described. First, the jig 5 is connected to the battery pack 1a, for example, at the time of manufacturing the battery pack 1a or at the time of product inspection before shipment. On the other hand, the first reference voltage acquisition unit 211a monitors the control signal S1. Then, the switches SW51 and SW52 are turned on in the jig 5, the output voltage of the variable voltage source E51 is gradually increased, and the voltage V1 is gradually increased.

そして、電圧V1が基準電圧Ref1を超えると、コンパレータM1の出力電圧がハイレベルになって、論理回路31により制御信号S1がハイレベルにされて、スイッチング素子Q3と制御部21とへ出力される。そうすると、第1基準電圧取得部211aによって、制御信号S1かハイレベルになったことが検出されたときにA/Dコンバータ231によって検出された電圧が第1基準電圧Vref1として取得される。   When the voltage V1 exceeds the reference voltage Ref1, the output voltage of the comparator M1 becomes high level, and the control signal S1 is made high level by the logic circuit 31, and is output to the switching element Q3 and the control unit 21. . Then, the voltage detected by the A / D converter 231 when the first reference voltage acquisition unit 211a detects that the control signal S1 becomes high level is acquired as the first reference voltage Vref1.

次に、治具5においてスイッチSW51をオフすると、電圧V1が基準電圧Ref1以下に低下し、論理回路31から出力される制御信号S1がローレベルにされる。そうすると、第1基準電圧取得部211aは、制御信号S1がローレベルになったことを検出して、第1基準電圧Vref2の取得待ち状態となる。   Next, when the switch SW51 is turned off in the jig 5, the voltage V1 drops below the reference voltage Ref1, and the control signal S1 output from the logic circuit 31 is set to the low level. Then, the first reference voltage acquisition unit 211a detects that the control signal S1 has become low level, and enters a state of waiting for acquisition of the first reference voltage Vref2.

次に、治具5においてスイッチSW53をオンし、可変電圧源E52の出力電圧を徐々に上昇させて、電圧V2を徐々に増大させる。そして、電圧V2が基準電圧Ref2を超えると、コンパレータM2の出力電圧がハイレベルになって、論理回路31により制御信号S1がハイレベルにされて、スイッチング素子Q3と制御部21とへ出力される。そうすると、第1基準電圧取得部211aによって、制御信号S1かハイレベルになったことが検出されたときにA/Dコンバータ232によって検出された電圧が第1基準電圧Vref2として取得される。   Next, the switch SW53 is turned on in the jig 5, the output voltage of the variable voltage source E52 is gradually increased, and the voltage V2 is gradually increased. When the voltage V2 exceeds the reference voltage Ref2, the output voltage of the comparator M2 becomes high level, and the control signal S1 is set to high level by the logic circuit 31, and is output to the switching element Q3 and the control unit 21. . Then, the voltage detected by the A / D converter 232 when the first reference voltage acquisition unit 211a detects that the control signal S1 becomes high level is acquired as the first reference voltage Vref2.

以下、同様にしてスイッチSW53,SW54,SW55のオン、オフと、可変電圧源E53,54の出力電圧調節を繰り返すことにより、第1基準電圧取得部211aによって、第1基準電圧Vref1,Vref2,Vref3,Vref4が取得される。   Thereafter, the first reference voltages Vref1, Vref2, and Vref3 are similarly controlled by the first reference voltage acquisition unit 211a by repeatedly turning on and off the switches SW53, SW54, and SW55 and adjusting the output voltage of the variable voltage sources E53 and 54. , Vref4 is acquired.

なお、治具5におけるスイッチSW51,SW52,SW53,SW54のオン、オフと、可変電圧源E51,E52,E53,E54の出力電圧調節とは、例えば作業者が手動操作で行ってもよく、例えばマイクロコンピュータを用いた制御回路を用いて自動的に行ってもよい。   The on / off of the switches SW51, SW52, SW53, SW54 in the jig 5 and the adjustment of the output voltage of the variable voltage sources E51, E52, E53, E54 may be performed manually by an operator, for example. You may perform automatically using the control circuit using a microcomputer.

本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載装置の電源として用いられる電池保護回路及び電池パックに好適に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitably used for battery protection circuits and battery packs that are used as power sources for battery-mounted devices such as portable personal computers, digital cameras, mobile phones, and other electronic devices, vehicles such as electric cars and hybrid cars. Can do.

本発明の第1の実施形態に係る電池保護回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the battery pack provided with the battery protection circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す電池パックが、充電器に接続された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state in which the battery pack shown in FIG. 1 was connected to the charger. 二次電池のアンバランスによって、端子電圧が4.2Vを超える場合を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the case where a terminal voltage exceeds 4.2V by the imbalance of a secondary battery. 本発明の第2の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the battery pack which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a 電池パック
2,3 制御IC
4 充電器
5 治具
11,12,13,14 外部接続端子
21 制御部
22 D/Aコンバータ
31 論理回路
46 DC−DCコンバータ
47 充電制御部
211,211a 第1基準電圧取得部
212 第2基準電圧設定部
213 モード切替部
214 第2保護制御部
215 充電電圧調節部
231,232,233,234 A/Dコンバータ
B 組電池
B1,B2,B3,B4 二次電池
CN1,CN2,OFF 端子
E1,E2,E3,E4 基準電圧源
E51,E52,E53,E54 可変電圧源
F1,F2 温度ヒューズ
M1,M2,M3,M4 コンパレータ
P1,P2,P3,P11,P31 接続点
Q1,Q2,Q3,Q4 スイッチング素子
R1,R2,R3,R11,R12,R13,R14 抵抗
RS 電流検出抵抗
Ref1,Ref2,Ref3,Ref4 基準電圧
Rh ヒータ
S1 制御信号
SW1 切替スイッチ
SW51,SW52,SW53,SW54,SW55 スイッチ
TP1,TP2,TP3,TP4,TPG 接続端子
V1,V2,V3,V4 電圧
Vd 差分電圧
Ve1,Ve2 基準電圧
Vout 出力電圧
Vref1,Vref2,Vref3,Vref4 第1基準電圧
Vth1,Vth2,Vth3,Vth4 第2基準電圧
1,1a Battery pack 2,3 Control IC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 Charger 5 Jig 11, 12, 13, 14 External connection terminal 21 Control part 22 D / A converter 31 Logic circuit 46 DC-DC converter 47 Charge control part 211, 211a 1st reference voltage acquisition part 212 2nd reference voltage Setting unit 213 Mode switching unit 214 Second protection control unit 215 Charging voltage adjustment unit 231, 232, 233, 234 A / D converter B assembled battery B1, B2, B3, B4 secondary battery CN1, CN2, OFF terminals E1, E2 , E3, E4 Reference voltage source E51, E52, E53, E54 Variable voltage source F1, F2 Thermal fuse M1, M2, M3, M4 Comparator P1, P2, P3, P11, P31 Connection point Q1, Q2, Q3, Q4 Switching element R1, R2, R3, R11, R12, R13, R14 Resistance RS Current detection resistance Ref , Ref2, Ref3, Ref4 Reference voltage Rh Heater S1 Control signal SW1 Changeover switch SW51, SW52, SW53, SW54, SW55 Switch TP1, TP2, TP3, TP4, TPG Connection terminals V1, V2, V3, V4 Voltage Vd Differential voltage Ve1, Ve2 reference voltage Vout output voltage Vref1, Vref2, Vref3, Vref4 first reference voltage Vth1, Vth2, Vth3, Vth4 second reference voltage

Claims (9)

二次電池の端子電圧を取得する電池電圧取得部と、
共通の入力電圧を検出する一対の第1及び第2電圧検出部と、
前記第1電圧検出部によって検出された検出電圧を、予め設定された第1基準電圧と比較し、当該検出電圧が前記第1基準電圧を超えた場合、過電圧を検出する過電圧検出部と、
前記過電圧検出部によって、前記過電圧が検出されたとき、前記第2電圧検出部によって検出される電圧を前記第1基準電圧として取得する第1基準電圧取得部と、
前記第1基準電圧取得部により取得された第1基準電圧とは、予め設定された差分電圧だけ異なる第2基準電圧を設定する第2基準電圧設定部と、
前記電池電圧取得部によって取得された電圧を、前記一対の第1及び第2電圧検出部へ前記入力電圧として供給する通常モードに切り替えるモード切替部と、
前記通常モード中に、前記過電圧検出部によって過電圧が検出された場合、前記二次電池の充電を禁止する第1保護制御部と、
前記通常モード中に、前記第2電圧検出部によって検出される電圧が、前記第2基準電圧設定部により設定される第2基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止する第2保護制御部とを備えること
を特徴とする電池保護回路。
A battery voltage acquisition unit for acquiring a terminal voltage of the secondary battery;
A pair of first and second voltage detectors for detecting a common input voltage;
An overvoltage detection unit that compares the detection voltage detected by the first voltage detection unit with a preset first reference voltage and detects an overvoltage when the detection voltage exceeds the first reference voltage;
A first reference voltage acquisition unit configured to acquire, as the first reference voltage, a voltage detected by the second voltage detection unit when the overvoltage is detected by the overvoltage detection unit;
A second reference voltage setting unit that sets a second reference voltage that differs from a first reference voltage acquired by the first reference voltage acquisition unit by a preset differential voltage;
A mode switching unit that switches the voltage acquired by the battery voltage acquisition unit to a normal mode that supplies the voltage to the pair of first and second voltage detection units as the input voltage;
A first protection control unit that prohibits charging of the secondary battery when an overvoltage is detected by the overvoltage detection unit during the normal mode;
In the normal mode, when the voltage detected by the second voltage detection unit exceeds the second reference voltage set by the second reference voltage setting unit, charging of the secondary battery is prohibited. A battery protection circuit comprising a protection control unit.
所定の検査用電圧を生成する検査電圧生成部と、
前記電池電圧取得部によって取得された電圧と前記検査電圧生成部によって生成された電圧とのうちいずれかを前記入力電圧として前記一対の第1及び第2電圧検出部へ供給する電圧切替部とをさらに備え、
前記第1基準電圧取得部は、
前記電圧切替部によって、前記検査電圧生成部により生成された検査用電圧を前記一対の第1及び第2電圧検出部へ供給させると共に、前記検査電圧生成部によって前記検査用電圧を徐々に増大させることにより、前記過電圧検出部によって前記過電圧を検出させ、当該過電圧が検出されたときに前記第2電圧検出部によって検出される電圧を前記第1基準電圧として取得し、
前記モード切替部は、
前記電圧切替部によって、前記電池電圧取得部により取得された電圧を前記第1及び第2電圧検出部へ供給させることにより、前記通常モードへの切替を行うこと
を特徴とする請求項1記載の電池保護回路。
An inspection voltage generator for generating a predetermined inspection voltage;
A voltage switching unit that supplies either the voltage acquired by the battery voltage acquisition unit or the voltage generated by the inspection voltage generation unit as the input voltage to the pair of first and second voltage detection units; In addition,
The first reference voltage acquisition unit includes:
The voltage switching unit supplies the inspection voltage generated by the inspection voltage generation unit to the pair of first and second voltage detection units, and gradually increases the inspection voltage by the inspection voltage generation unit. Thus, the overvoltage detection unit detects the overvoltage, and when the overvoltage is detected, the voltage detected by the second voltage detection unit is acquired as the first reference voltage,
The mode switching unit
The switching to the normal mode is performed by causing the voltage switching unit to supply the voltage acquired by the battery voltage acquisition unit to the first and second voltage detection units. Battery protection circuit.
前記電池電圧取得部は、
直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧を取得し、
前記一対の第1及び第2電圧検出部は、
前記複数の二次電池と対応して複数対設けられ、
前記過電圧検出部は、
前記複数の第1電圧検出部によって検出された検出電圧を、それぞれ前記第1基準電圧と比較することにより過電圧を検出し、
前記第1基準電圧取得部は、
前記複数対の第1及び第2電圧検出部の各入力電圧の増大に応じて前記過電圧検出部により前記過電圧が検出されたとき、前記各第2電圧検出部によって検出される電圧を、当該各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧として取得し、
前記第2基準電圧設定部は、
前記各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧を、前記差分電圧だけ異ならせて前記各第2電圧検出部に対応する複数の第2基準電圧として設定し、
前記第2保護制御部は、
前記通常モード中に、前記各第2電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第2電圧検出部に対応して設定された第2基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止すること
を特徴とする請求項1又は2記載の電池保護回路。
The battery voltage acquisition unit
Obtain the voltage across each of a plurality of secondary batteries connected in series,
The pair of first and second voltage detectors includes:
A plurality of pairs are provided corresponding to the plurality of secondary batteries,
The overvoltage detector is
Detecting an overvoltage by comparing the detected voltages detected by the plurality of first voltage detectors with the first reference voltage,
The first reference voltage acquisition unit includes:
When the overvoltage is detected by the overvoltage detection unit in response to an increase in each input voltage of the plurality of pairs of first and second voltage detection units, the voltage detected by each second voltage detection unit is Obtained as the first reference voltage corresponding to the second voltage detector,
The second reference voltage setting unit includes:
The first reference voltage corresponding to each of the second voltage detection units is set as a plurality of second reference voltages corresponding to each of the second voltage detection units by making the difference voltage different.
The second protection controller is
When the voltage detected by each of the second voltage detectors exceeds the second reference voltage set corresponding to each of the second voltage detectors during the normal mode, the secondary battery is charged. The battery protection circuit according to claim 1, wherein the battery protection circuit is prohibited.
前記電池電圧取得部は、
直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧を取得し、
前記一対の第1及び第2電圧検出部は、
前記複数の二次電池と対応して複数対設けられ、
前記過電圧検出部は、
前記複数の第1電圧検出部によって検出された検出電圧を、それぞれ前記第1基準電圧と比較することにより過電圧を検出し、
前記第1基準電圧取得部は、
前記複数対の第1及び第2電圧検出部を、順次前記電圧切替部によって選択させ、当該選択された第1及び第2電圧検出部の対へ前記検査電圧生成部によって生成された検査用電圧を供給させると共に前記検査電圧生成部によって前記検査用電圧を徐々に増大させることにより、前記過電圧検出部によって前記過電圧を検出させ、当該過電圧が検出されたときに各第2電圧検出部によって検出される電圧を、各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧として取得し、
前記第2基準電圧設定部は、
前記各第2電圧検出部に対応する第1基準電圧を、前記差分電圧だけ異ならせて前記各第2電圧検出部に対応する複数の第2基準電圧として設定し、
前記第2保護制御部は、
前記通常モード中に、前記各第2電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第2電圧検出部に対応して設定された第2基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止すること
を特徴とする請求項2記載の電池保護回路。
The battery voltage acquisition unit
Obtain the voltage across each of a plurality of secondary batteries connected in series,
The pair of first and second voltage detectors includes:
A plurality of pairs are provided corresponding to the plurality of secondary batteries,
The overvoltage detector is
Detecting an overvoltage by comparing the detected voltages detected by the plurality of first voltage detectors with the first reference voltage,
The first reference voltage acquisition unit includes:
The plurality of pairs of first and second voltage detection units are sequentially selected by the voltage switching unit, and the test voltage generated by the test voltage generation unit to the selected pair of the first and second voltage detection units. And the inspection voltage generation unit gradually increases the inspection voltage so that the overvoltage detection unit detects the overvoltage, and the second voltage detection unit detects the overvoltage when the overvoltage is detected. Is acquired as a first reference voltage corresponding to each second voltage detector,
The second reference voltage setting unit includes:
The first reference voltage corresponding to each of the second voltage detection units is set as a plurality of second reference voltages corresponding to each of the second voltage detection units by making the difference voltage different.
The second protection controller is
When the voltage detected by each of the second voltage detectors exceeds the second reference voltage set corresponding to each of the second voltage detectors during the normal mode, the secondary battery is charged. The battery protection circuit according to claim 2, wherein the battery protection circuit is prohibited.
前記電池電圧取得部は、
前記直列接続された複数の二次電池間における正極と負極との接続点の電圧を、当該接続点の高電位側の二次電池に対応する前記第1及び第2電圧検出部の対へ負極側電圧として供給すると共に当該接続点の低電位側の二次電池に対応する前記第1及び第2電圧検出部の対へ正極側電圧として供給する複数の電圧供給路を含み、
前記電圧切替部は、
前記複数の電圧供給路を一つ置きに選択可能な切替スイッチを含み、
前記第1基準電圧取得部は、
前記切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が負極側電圧として供給される前記第2電圧検出部の第1基準電圧を取得するときは、前記切替スイッチによって、当該第2電圧検出部及び当該第2電圧検出部と対になる第1電圧検出部へ前記負極側電圧を供給する電圧供給路を選択させ、当該選択された電圧供給路の電圧を前記検査電圧生成部によって徐々に低下させることにより、当該選択された対の第1及び第2電圧検出部への供給電圧を徐々に増大させ、
前記切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が正極側電圧として供給される前記第2電圧検出部の第1基準電圧を取得するときは、前記切替スイッチによって、当該第2電圧検出部及び当該第2電圧検出部と対になる第1電圧検出部へ前記正極側電圧を供給する電圧供給路を選択させ、当該選択された電圧供給路の電圧を前記検査電圧生成部によって徐々に増大させることにより、当該選択された対の第1及び第2電圧検出部への供給電圧を徐々に増大させること
を特徴とする請求項4記載の電池保護回路。
The battery voltage acquisition unit
The voltage at the connection point between the positive electrode and the negative electrode among the plurality of secondary batteries connected in series is transferred to the pair of the first and second voltage detectors corresponding to the secondary battery on the high potential side of the connection point. Including a plurality of voltage supply paths that supply a positive voltage to the pair of the first and second voltage detectors corresponding to the secondary battery on the low potential side of the connection point,
The voltage switching unit is
Including a selector switch capable of selecting every other voltage supply path;
The first reference voltage acquisition unit includes:
When acquiring the first reference voltage of the second voltage detector that is supplied as a negative voltage, the voltage of the voltage supply path that can be selected by the selector switch, the second voltage detector and the A voltage supply path that supplies the negative voltage to the first voltage detection section paired with the second voltage detection section is selected, and the voltage of the selected voltage supply path is gradually reduced by the inspection voltage generation section. By gradually increasing the supply voltage to the first and second voltage detectors of the selected pair,
When acquiring the first reference voltage of the second voltage detector supplied with the voltage of the voltage supply path selectable by the selector switch as the positive side voltage, the second voltage detector and the A voltage supply path for supplying the positive voltage to the first voltage detection section paired with the second voltage detection section is selected, and the voltage of the selected voltage supply path is gradually increased by the inspection voltage generation section. 5. The battery protection circuit according to claim 4, wherein the supply voltage to the first and second voltage detection units of the selected pair is gradually increased.
外部からの指示に応じて前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電回路によって前記充電電圧が供給されている場合に、前記通常モード中に前記第2電圧検出部によって検出された前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えたとき、前記充電回路へ前記充電電圧を低下させる旨の指示を出力する充電電圧調節部をさらに備えること
を特徴とする請求項1又は2記載の電池保護回路。
Detected by the second voltage detection unit during the normal mode when the charging voltage is supplied by a charging circuit that supplies a charging voltage for charging the secondary battery according to an instruction from the outside When the terminal voltage of the secondary battery exceeds an upper limit voltage set in advance as the upper limit of the charging voltage, the battery further includes a charging voltage adjusting unit that outputs an instruction to reduce the charging voltage to the charging circuit. The battery protection circuit according to claim 1 or 2, characterized in that:
外部からの指示に応じて前記複数の二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電回路によって前記充電電圧が供給されている場合に、前記通常モード中に前記第2電圧検出部によって検出された前記複数の両端電圧のうち、最大の電圧が前記充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えたとき、前記充電回路へ前記充電電圧を低下させる旨の指示を出力する充電電圧調節部をさらに備えること
を特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の電池保護回路。
Detected by the second voltage detector during the normal mode when the charging voltage is supplied by a charging circuit that supplies a charging voltage for charging the plurality of secondary batteries according to an instruction from the outside A charging voltage adjustment that outputs an instruction to the charging circuit to lower the charging voltage when a maximum voltage of the plurality of both-end voltages exceeds a predetermined upper limit voltage as an upper limit of the charging voltage. The battery protection circuit according to claim 3, further comprising a unit.
前記二次電池の充電経路に直列に設けられたスイッチング素子と、
前記二次電池の充電経路に直列に設けられた温度ヒューズと、
前記温度ヒューズを溶断させるヒータとをさらに備え、
前記第1保護制御部は、
前記ヒータによって前記温度ヒューズを溶断させることによって前記二次電池の充電を禁止し、
前記第2保護制御部は、
前記スイッチング素子をオフさせることによって前記二次電池の充電を禁止し、
前記第2基準電圧設定部は、
前記第1基準電圧取得部により取得された第1基準電圧から、前記差分電圧を減算することにより前記第2基準電圧を設定すること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電池保護回路。
A switching element provided in series in the charging path of the secondary battery;
A thermal fuse provided in series with the charging path of the secondary battery;
A heater for fusing the thermal fuse;
The first protection control unit includes:
Prohibiting charging of the secondary battery by fusing the thermal fuse with the heater;
The second protection controller is
Prohibiting charging of the secondary battery by turning off the switching element;
The second reference voltage setting unit includes:
The said 2nd reference voltage is set by subtracting the said differential voltage from the 1st reference voltage acquired by the said 1st reference voltage acquisition part, The any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. Battery protection circuit.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の電池保護回路と、
前記二次電池と
を備えることを特徴とする電池パック。
The battery protection circuit according to any one of claims 1 to 8,
A battery pack comprising the secondary battery.
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