JP2010110210A - バッテリーパック保護回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部バッテリーパック、特に携帯電話バッテリーパックのための新しく且つ改良されたプロテクション回路を提供すること。
【解決手段】 ロードに対するバッテリー出力の接続を制御するスイッチの集合と、ロード端子での抵抗を検出する検出器と、所定の最大値と検出抵抗とを比較し、抵抗が所定の最大値を上回る場合には第１の出力信号を生成し、下回る場合には第２の出力信号を生成する第１のコンパレータと、所定の最小値と検出された抵抗とを比較して、抵抗が所定の最小値を下回る場合には第３の出力信号を生成し、上回る場合には第４の出力信号を生成する第２のコンパレータと、各コンパレータに接続され、検出された抵抗が最大値と最小値との間に存在する場合にはスイッチの集合を閉じる制御信号を生成し、範囲外に存在する場合にはスイッチの集合を開くための制御信号を生成する第２の検出器を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的には携帯電話、及び電力供給のための外部バッテリーパックを使用するその他の電気装置に関し、特には、電話機或いは充電ユニットから切断された場合において、外部バッテリーパックの露出した接点の偶発的なショートを防止する保護回路に関する。

一般に、携帯電話の背面には、電話機に脱着可能にはめ込む場合に、外部バッテリーパックの平面接点と噛み合ってつながるための、ばねを搭載した接点がある。上記バッテリーパックを携帯電話に固定するために、脱着可能に固定する装置には種々の型が使用されている。再充電をする場合には、バッテリーパックは、同様のばね搭載接点によって充電ユニットに納まる。

この様な外部バッテリーパックの一問題として、当該外部バッテリーパックが電話機或いは充電ユニットに接続されていない場合には、ユーザが偶発的にショートさせてしまう可能性があるという問題がある。例えばリチウムイオンバッテリーパックの様な多くのこうしたバッテリーは、バッテリーパックの過充電或いは放電を防止することを目的として、セルフプロテクション回路を内蔵している。

しかしながら、ユーザが、バッグ、ポケット、財布等の中で自由に移動可能な状態で予備のバッテリーパックを運んだ場合には、自由に移動可能な状態にあるコインや鍵が該バッテリーの正極或いは負極の外部接点と接続してしまう状況において、偶発的なショートが発生することがある。この様な状況では、内蔵されたセルフプロテクション回路は活動することはできない。なぜなら、上記ショートに対する閾値は、通常の条件下（すなわち、装置が１アンペアでの弱電流を引き出す場合等）では、操作放電電流よりも高くなければならず、従って、バッテリーパックのセルフプロテクション回路は、１アンペア以上の電流にて急に始動しなければならない。この電流では、上記バッテリーパック内に設けられた電流セルフプロテクション回路は作動しないであろう。

本発明の目的は、外部バッテリーパック、特に携帯電話バッテリーパックのための新しく且つ改良されたプロテクション回路を提供することである。

本発明に従えば、ロードに対するバッテリー出力の接続を制御するスイッチの集合と、ロード端子での抵抗を検出する検出器と、予め設定された最大値と前記検出された抵抗とを比較して、前記抵抗が前記予め設定された最大値を上回る場合には第１の出力信号を生成し、前記抵抗が前記予め設定された最大値を下回る場合には第２の出力信号を生成する第１のコンパレータと、予め設定された最小値と前記検出された抵抗とを比較して、前記抵抗が前記予め設定された最小値を下回る場合には第３の出力信号を生成し、前記抵抗が前記予め設定された最小値を上回る場合には第４の出力信号を生成する第２のコンパレータと、前記第１及び第２のコンパレータに接続され、前記検出された抵抗が前記最大値と前記最小値との間の所定の範囲内に存在する場合には前記スイッチの集合を閉じるための制御信号を生成し、前記検出された抵抗が前記所定の範囲外に存在する場合には前記スイッチの集合を開くための制御信号を生成しする第２の検出器を具備し、前記検出されたロード抵抗が前記最大値と前記最小値との間の所定の範囲内に存在する場合にのみ、前記ロードに前記バッテリーが接続されること、を特徴とするバッテリー保護回路が与えられる。

好ましくは、前記制御の集合は、前記抵抗と前記所定の最大値とを比較し、前記抵抗が前記所定の最大値を上回る場合には、第１の出力信号を生成し、前記抵抗が前記所定の最大値を下回る場合には、第２の出力信号を生成する第１のコンパレータと、前記抵抗と前記所定の最小値とを比較し、前記抵抗が前記所定の最小値を下回る場合には、第３の出力信号を生成し、前記抵抗が前記所定の最小値を上回る場合には、第４の出力信号を生成する第２のコンパレータと、前記第１及び第２のコンパレータの出力に接続され、前記抵抗が前記最大値と最小値との間にある場合には前記スイッチを閉じるための制御信号を生成する第２の検出器と、を具備することが好ましい。

好ましくは、前記バッテリーによって電力供給された前記ロードは、バッテリー正出力及び負出力のそれぞれに対して接続をとるための正及び負入力端子と、所定のロード同一視抵抗が適用されるＩＤ出力とを有する。また、前記バッテリーが適当なロードにバッテリープロテクション回路を介して接続された場合には、前記ＩＤ出力は、その抵抗と前記所定の最大値及び最小値とを比較し、善意検出された抵抗が前記所定の最大値及び最小値との間にある場合にのみ、前記ロードに対してバッテリーから与えられる電力を達成する前記第１及び第２のコンパレータに接続されていることが好ましい。

本発明の好ましい実施形態では、前記回路は、バッテリーの放電を制御するセルフプロテクションコントロール回路も有している。当該制御回路は、入力、過剰放電出力を有している。前記スイッチの集合は、放電モードにおいてロードに対してバッテリーの直列接続を制御する第１のスイッチを有している。前記第１のスイッチは、前記制御ユニットの過剰放電出力に接続された制御入力を有している。前記ロードＩＤ抵抗が前記最大と最小値との間の所定範囲の外側に存在すると検出された場合には、前記第１のスイッチを故障させる第２のスイッチが設けられている。前記第２のスイッチは、前記検出された抵抗が前記所定の範囲にない場合には、制御ユニット自身を故障させるように、電力入力を制御するために前記制御ユニットに接続するようにしてもよい。また、前記第２のスイッチは、前記検出された抵抗が前記所定範囲から出た場合には、前記制御入力を故障させるために、前記制御ユニットの過剰放電出力と第１のスイッチとの間において、前記スイッチに接続させるようにしてもよい。

前記制御ユニットは、過剰充電出力もまた有してもよい。バッテリーの充電を制御する前記第３のスイッチは、電荷入力とバッテリー入力との間に直列接続されており、過剰充電出力に接続された制御入力を有していることが好ましい。前記制御ユニットは、バッテリーが所定の値に充電された場合には、前記第３のスイッチを開くように設けられていることが好ましい。前記第２の検出器からの出力によって制御される第４のスイッチは、過剰充電出力と前記第３の出力とを間に接続されていてもよい。これにより、バッテリーは、検出されたＩＤ抵抗が所定の範囲の外側ある状況において、充電或いは放電され得る。

このバッテリープロテクション回路は、使用状態にない場合に、例えば鍵、コイン等の金属物質によって、バッテリーが偶発的にショートするのを防ぐであろう。

図１は、発明の第１の実施形態に従ったバッテリープロテクション（保護）回路を図示している。 図２は、改良されたバッテリープロテクション（保護）回路を図示している。 図３は、他の改良されたバッテリープロテクション（保護）回路を図示している。

本発明は、添付された図面と共に、以下に述べる発明の好ましい実施形態の記述から、より理解されるであろう。なお、図面中の同一参照数字は、同様の部品を意味している。

図１は、本発明の第１の実施形態に従うバッテリープロテクション回路を図示している。このバッテリープロテクション回路は、携帯電話或いはバッテリー充電器といったロード１２と、通常ではパワー携帯電話やその他ビデオゲーム等といった電気装置に使用される型の外部バッテリーパックのバッテリーセル１４と、を接続している。バッテリーパックの外部筐体は、直列の外部接点１５、１６、１７、１８を有している。これら直列の外部接点１５、１６、１７、１８は、それぞれ正極入力端子Ｖ＋、負極入力端子Ｖ−、ＩＤ端子、サーミスタ端子を具備している。平面接点のセットは、電話機及び充電ユニットに設けられることになるから、バッテリーパックは、所望の携帯電話或いは充電ユニットに脱着自在に接続できる。

回路１０は、Ｖ＋接点１５と正極バッテリー出力部２２とを接続する第１の接続線２０と、Ｖ−接点１６と負極バッテリー端子２６とを接続する第２の接続線２０とを有している。電話機及び充電ユニットのどちらの場合においても、当該電話機及び充電ユニットのＶ＋接点１５と露出したＩＤ接点との間を、抵抗Ｒｐを接続することによって、ＩＤ端子１７に所定のＩＤ抵抗が与えられている。検出された抵抗が、Ｒｐ−Ｄの所定の最小値からＲｐ＋Ｄの所定の最大値までの間の範囲にない場合には、回路１０は、バッテリー１４の放電を妨げる様に配置される。ここで、Ｄは、電話機、充電器、バッテリーパックの抵抗値に関する規定の変化に従って決定される。

バッテリー温度抵抗或いはサーミスタＲｔは、接点１８と接続線２４との間に接続されている。

携帯電話に使用する多くのバッテリーパック、携帯電子ユニット及びその他これらと同類の物は、セルフプロテクションＩＣ２８とライン２４上の二つのスイッチ３０、３２とを既に内蔵している。このセルフプロテクションＩＣ２８と二つのスイッチ３０、３２は、それぞれバッテリー又はリチウムイオン等のセル１４の充電及び放電をそれぞれコントロールするものである。しかしながら、従来の構成においては、ライン２０は直接ＩＣ２８のパワー入力３４に直接接続されている。スイッチ３０、３２は、好ましくは電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。ＩＣ２８は、スイッチ３０のゲートに接続された過剰充電（ＯＣＤ）出力３６であって、バッテリー電圧が安全な領域を出た場合スイッチ３０のゲートを開きあらゆる過充電を防止するための過剰充電（ＯＣＤ）出力３６を有している。ＩＣ２８の過剰放電（ＯＤＤ）出力３８は、ＦＥＴ３２のゲートに接続されており、電流或いは電圧が安全な領域を越えた場合には、スイッチを開きバッテリーの放電を防止する。外部バッテリーパック内に通常設けられる様な当該型のセルフプロテクションＩＣの通常動作は、バッテリーパックの電流及び電圧が安全な領域にあるときに、ＦＥＴ３０及び３２がバッテリーパックの充電及び放電を可能にすることを許容する。このことは、該分野の熟練した者によって理解されるであろう。

上述した従来技術の構成は、一部の金属物体がバッテリーパック接点１５及び１６と交差するショートを引き起こした場合、偶発的なバッテリーの放電を妨げない。図１の本実施形態に係る回路は、当該偶発的なバッテリーの放電に対する保護を付加的に与える。本実施形態では、第３のスイッチ４０は、パワーライン２０とパワー入力３４との間に接続されている。このスイッチは、電話器或いは充電器と同一視できるシステムからのバッテリーイネーブル入力４２に敏感に反応する。その結果、システム４４が、例えば所定の範囲内でＩＤ抵抗Ｒｐを有する携帯電話や充電ユニット負荷（ロード）との接触を検出した場合に、ＩＣ２８は、スイッチオンされるのみとなる。この内容は、後で更に詳しく説明される。スイッチ４０は、好ましくはまたもＦＥＴである。

電話機同一確認回路４４は、電話機ＩＤ入力４６を有している。バッテリーパックが携帯電話或いは充電器出力に接続されていれば、この電話機ＩＤ入力４６は、抵抗Ｒｐが存在すべき電話機ＩＤ端子１７に接続される。その場合、電話機或いは充電器ＩＤ抵抗Ｒｐは、レジスタＲ１と電圧分割回路を形成する。この電圧分割回路は、上限コンパレータ５０に対する第１の入力５６及び下限コンパレータ５４に対する第１の入力４８として設けられる。抵抗器Ｒ２とＲ３とを有する第１の電圧分割回路は、上限電圧（Ｒｐ＋Ｄ）を設定し、上限コンパレータ５０に対する第２の入力５２を提供する。抵抗器Ｒ４とＲ５とを有する第２の電圧分割回路は、下限電圧（Ｒｐ−Ｄ）を設定し、下限コンパレータ５４に対する第２の入力５８を供給する。

コンパレータ５０及び５４の出力ＲＨ、ＲＬは、ＯＲゲート回路６０に対する入力として設けられており、このことは、次々にバッテリーイネーブル入力或いはＦＥＴ４０のゲートに対する制御信号を供給する。

限界Ｒｐ＋／−Ｄは、電話機及び充電器ユニットでのＲｐと同様に、抵抗器Ｒ５に対して抵抗器Ｒ１を調節することで設定される。最大の閾値及び最小の閾値に関して必要な精度を維持する間は、前記抵抗器はできる限り高く設定されるべきである。そうしなければ、過度の電流がバッテリーから連続的に流入するだろう。電圧駆動回路を、二つの電圧リファレンスによって置き換える構成であってもよい。しかし、この様な置き換えの場合のコストは、Ｒ２及びＲ５を使用した場合よりも高いであろうし、電流についても高くなる可能性がある。これらのことは、リファレンスの選択に依存する。

次に示す論理或いは真理テーブルは、ＯＲゲート６０の可能な状態を提供するものである。ここで、Ｒｄは、端子１７において検出された抵抗器の値である。

抵抗値の値 ＲＨ ＲＬ ＢＡＴＴ．ＥＮ． コメント
Ｒｐ≦Ｒｐ−Ｄ ０ １ １ 下の閾値を下回る抵抗の検出。ＦＥＴ４０は開かれ、ＩＣ２８はオフ。

Ｒｐ−Ｄ＜Ｒｐ ０ ０ ０ 範囲内で抵抗を検出ＦＥ
＜Ｒｐ＋Ｄ Ｔ４０は閉じられており、バッテリーパックは可能。

Ｒｐ≧Ｒｐ＋Ｄ １ ０ １ 上の閾値を上回る抵抗の検出。ＦＥＴ４０は開かれ、ＩＣ２８はオフ。

上記テーブルから、次のことがわかる。すなわち、入力４６で検出された抵抗器が、抵抗下限（Ｒｐ−Ｄ）と抵抗上限（Ｒｐ＋Ｄ）との間に存在しなければ、直列の充電／放電ＦＥＴ３０、３２を制御するＩＣ２８は、故障する。このＩＣ２８が故障するから、直列のＦＥＴ３０、３２はオンされバッテリーは充電或いは放電されることができない。

Ｒ１と交差する電圧が上限と下限の間に降下すれば、ＯＲ回路６０の出力は、ＦＥＴ４０を閉鎖するバッテリーイネーブル入力４２に関する電圧を作り出し、その結果、ＩＣ２８を作動させる。これはＦＥＴ３０、３２を閉鎖し、電流（電圧）が外部負端子或いはバッテリーパックの接触１６に現れることを許容する。

バッテリーパックが電話機或いは充電器ユニットと調和しない場合には、Ｒｐは無限大となり、仮想的にＲ１を横切る電圧は無となるであろう。従って、Ｒ１の電圧は範囲の外側となり、ＩＣ２８は作動されないであろう。ＦＥＴ３０及び３２は開いた状態のままであり、バッテリーからは如何なる電流も流れない。こうして、バッテリーはショート回路化されない。

図１の実施形態は、常時パワーオンされることはなく、バッテリーセルフ保護ＩＣ２８に使用されうる。しかしながら、バッテリーパック過剰充電／過剰放電保護ＩＣは、一部の既述の電圧によって生成された。すなわちＩＣは、電力が返還された後では、正常に機能しない。これらの製品のバッテリーセルフ保護ＩＣは、所定の電圧が現れない場合に電力が返還された後、ＩＣの起動を防止するラッチを有している。従って、図１の回路は、内蔵されたラッチを有するセルフプロテクションＩＣとは使用することができず、従って、当該ケースにおいては、図２或いは図３の回路が使用されうる。

図２は、改良されたバッテリー保護回路１００を図示している。このバッテリー保護回路１００は、ラッチに内蔵され常時動力供給されなければならないバッテリープロテクションＩＣ２８０とともに使用され得る。この要求は別として、図２のＩＣ２８０は、図１のＩＣ２８と同様の方法にて機能する。図２の多くの構成要素は、図１の構成要素と同一であり、相当する同様の構成要素に対しては、同一の参照数字が使用されている。

本実施形態では、第３のスイッチ或いはＦＥＴ４０は、ＩＣ２８０のＯＤＤ出力３８と第２のＦＥＴ３２のゲートとの間に配置されている。前実施形態の様に、
電話機同一確認回路４４のバッテリーイネーブル出力４２は、ＦＥＴ４０のゲートでの制御入力として設けられている。本実施形態の論理テーブルは、次の様である。

抵抗値の値 ＲＨ ＲＬ ＢＡＴＴ．ＥＮ． コメント
Ｒｐ≦Ｒｐ−Ｄ ０ １ １ 下の閾値を下回る抵抗の検出。ＦＥＴ４０は開かれ、ＦＥＴ３２は障害。放電障害。

Ｒｐ−Ｄ＜Ｒｐ ０ ０ ０ 範囲内で抵抗を検出。Ｆ
＜Ｒｐ＋Ｄ ＥＴ４０は閉じられており、ＦＥＴ３２は可能、バッテリ＋／−及び放電は可能。

Ｒｐ≧Ｒｐ＋Ｄ １ ０ １ 上の閾値を上回る抵抗の検出。ＦＥＴ４０は開かれ、ＦＥＴ３２は障害。放電障害。

この様な構成によれば、ＩＣ２８０は、決してパワーダウンされず、しかしＦＥＴ３２放電は、バッテリーパックが所定の範囲で抵抗Ｒｐに接続されていない場合、正常でなくなる。セルフプロテクションＩＣ２８０は、常にオンであり電流を引き寄せているから、このアプローチは、図１に示したそれと同じくらい有利ではない。しかし、ＩＣが常時パワーオンされていなければならない様なあらゆるケースにおいては、使用することができる。

適当なＩＤ抵抗が存在していようがいまいが、充電電圧が安全である限界の中にあれば、図２の実施形態は、バッテリーパックが充電されることを許容している。しかし、バッテリーが電話機或いはその他の所定のロードに接続されるか、或いは充電器ユニットに接続された場合に、放電は許容されるのみである。これに対し、図１の実施形態は、検出された抵抗Ｒｐが所定の範囲内にない場合、充電或いは放電を許容しない。図２の実施形態は、ある条件の中では、図１の実施形態を上回る利点を有している。例えばバッテリー電圧が正常な動作範囲を下回るといった異常な出来事が発生する場合には、バッテリー同一確認回路が非動作であるときでさえ、バッテリーを充電することができる。当該状況においては、ＦＥＴ３０のソース−ドレイン接続を交差するプラスチックダイオードを介して、セルの充電が可能である。

図２に図示された様なバッテリープロテクション回路の一具体例では、バッテリーセルフプロテクションＩＣ２８０は、リコー株式会社によって製造されたＲＭ１２７Ｃであった。二つのコンパレータ５０、５４は、ＩＣ７０において具現化された（この場合、マキシムコーポレーションによって製造されたＭＡＸ９６６ＥＵＡ）。ＯＲゲート６０は、ＩＣ７２によって供給される。この例では、株式会社東芝によって製造されたＴＣ７ＳＬ３２ＦＵである。これらのＩＣは、図２において示したように、付加的な抵抗器Ｒ６及びＲ７を必要とする。抵抗Ｒｐは、電話機によって供給される通常の抵抗値に基づいて選択される。ある特例では、Ｒｐは通常１３０Ｋオームであり、Ｄは６％であると選択された。しかしながら、その他の抵抗値は、使用されているバッテリーパック及び電話機に基づいて使用されていることが理解できよう。この特例では、保護（プロテクション）回路の中で、次のような抵抗値が使用された。

前述の値は例のみとして与えられているのが理解されるであろう。また、等価な機能を持つ他の構成要素及びその他の正常な抵抗値は、所定の限界の中で、抵当なＩＤ抵抗が存在するかの決定の要求に応じるために使用され得る。

図３は、他の改良した実施形態を示している。この実施形態は、図１の実施形態と機能的により類似しているが、セルフプロテクションＩＣ２８０が常時パワーオンされることを許容している。同じく、この実施形態において、同一の参照数字は同一の部品について使用されている。

この実施形態は、図２の実施形態と類似しており、ＩＣ２８０のＯＤＤ出力３８と放電ＦＥＴ３２のゲートとの間に接続されたＦＥＴ４０を有している。しかしながら、この実施形態では、第４のスイッチ或いはＦＥＴ６２が、ＩＣ２８０のＯＣＤ出力３６と充電ＦＥＴ３０のゲートとの間に接続されている。ロードのバッテリーイネーブル出力４２或いは電話機同一視回路４４は、ＦＥＴ４０とＦＥＴ６２との双方のゲートに接続されており、ＦＥＴ３０とＦＥＴ３２との充電と放電との双方が、検出された抵抗が所定の範囲の外側にある場合に、障害になる。本実施形態の論理テーブルは次の様である。

抵抗値の値 ＲＨ ＲＬ ＢＡＴＴ．ＥＮ． コメント
Ｒｐ≦Ｒｐ−Ｄ ０ １ １ 下の閾値を下回る抵抗の検出。ＦＥＴ４０及びＦＥＴ６２は開かれ、充電及び放電障害。

Ｒｐ−Ｄ＜Ｒｐ ０ ０ ０ 範囲内で抵抗を検出。Ｆ
＜Ｒｐ＋Ｄ ＥＴ４０及びＦＥＴ６２は閉じられており、バッテリー。

Ｒｐ≧Ｒｐ＋Ｄ １ ０ １ 上の閾値を上回る抵抗の検出。ＦＥＴ４０及びＦＥＴ６２は開かれ、パック放電及び充電は障害。

図３の実施形態は、図１の実施形態と同様に、検出された抵抗Ｒｐが予め設定された範囲の外側にある場合、ＦＥＴ３０の充電とＦＥＴ３２の放電との双方を止める。抵抗Ｒｐが予め設定された範囲内にある場合には、ＩＣ２８０のＯＤＤ出力ピン及びＯＣＤ出力ピンは、バッテリーの電流及び動作が安全な範囲にある場合に、バッテリーパックの充電及び放電を可能にする通常の方法にて動作する。

上述した個々の実施形態においては、電流、電圧及びバッテリーパックの温度に基づいた通常の放電及び充電の制御を提供することに加えて、バッテリーパックが、例えば予め設定された範囲内のＩＤ抵抗Ｒｐを有する、携帯電話や充電器ユニットの出力ロードに接続されたことを検出した場合、保護回路は、付加的にバッテリー放電を成し遂げる。このことは、バッテリー接触１５及び１６に交差する偶発的なショート回路の結果、バッテリーのあらゆる放電を妨げる。仮に回路が開かれておりロードの接続がなければ、検出された抵抗Ｒｐは、無限大、すなわち予め設定された最大値を上回ることになるであろう。ショート回路が発生すれば、検出されたはゼロ、すなわち予め設定された最小値を下回ることになるであろう。こうして、バッテリーパックは、携帯電話、充電器ユニット、或いは使用が予想されるその他電気機器とつがう場合、放電を発生するのみとすることができる。

図１から図３にあるＦＥＴのそれぞれは、ソース−ドレイン接続に交差して接続されたプラスチックダイオードを有している。ＦＥＴ４０及び６２は、ＰＮＰトランジスタ或いは他の電子スイッチングデバイスによって置き換えてもよい。しかし、図の中に示したようなＰ−チャネルＦＥＴは、本適用にとって最低の電圧降下を与え好ましい。同様に、ｎ−チャネルＦＥＴは好ましいけれども、できる限りの最低な電圧降下を供給するから、ＦＥＴ３０及び３２は、他の電子スイッチングデバイスによって置き換えてもよい。

上記保護回路によれば、電話機／充電器が壊れたバッテリーパックとバッテリーパックが接続されていないこととを区別することが、なおいっそう可能となるであろう。バッテリーパックが接続されている場合には、ＩＤ電圧は、通常の条件下では、
Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒｐ）^＊（Ｖ^＋−Ｖ⁻）
と等しいであろう。また、ＩＤ電圧は、外部バッテリーが存在しない場合、或いは、保護回路がバッテリーパック接続を故障させる場合（すなわち、壊れた場合）には、故障しないであろう。電話機／充電器は、直接パックに接続されたＶ−ピン及びサーミスタ端子１８の間の抵抗を計測するために（すなわち間接的に固定された電圧リファレンスに対して電圧ドライバを生成することで）設けられている。こうして、電話機／充電器は、壊れた外部バッテリーパックプロテクション回路とバッテリー接続がないものとを、次に示す論理或いは真理テーブルに従って区別する。

バッテリーＩＤピン電圧 バッテリー温度 バッテリー状態ｔｏ
抵抗 電話機／充電器
妥当な範囲 妥当な範囲 接続及び機能
妥当な範囲 妥当でない範囲 接続及び外部
動作温度／範囲
妥当でない範囲 妥当な範囲 静止状態の場合、接続及び非機能
妥当でない範囲 妥当でない範囲 バッテリー接続なし
従って、上述したバッテリーパックプロテクション回路は、例えば、バッテリーパックが使用されていない間に財布、バッグ、或いはポケットの中に解き放たれた状態で運ばれる場合であっても、露出したバッテリーパックの接触子の偶発的なショート回路を防止する。この回路は、パックが電話機或いは充電器ユニットとつがいにされたことを判別するまでは、パックの露出したバッテリー接触子が活動することを許さない。

以上、本発明の好ましい実施形態を例によってのみ説明したが、当該分野の技術を有する者によって、本発明の範疇から外れることなく、開示された実施形態に改良を施すことが可能であるものと了解される。このことは、添付されたクレームによって定義される。

１２…ロード
１４…バッテリー
１５，１６，１７，１８…外部接点
２０…第１の接続線
２４…接続線
２８…セルフプロテクションＩＣ
３０，３２…ＦＥＴ
３６…過剰充電出力
３８…過剰放電出力
４２…バッテリーイネーブル入力
４４…システム
４６…電話機ＩＤ入力
５０…上限コンパレータ
５４…下限コンパレータ
６０…ゲート回路
１００…バッテリー保護回路
７０，２８０…ＩＣ

Claims (21)

1. ロードに対するバッテリー出力の接続を制御するスイッチの集合と、
   ロード端子での抵抗を検出する検出器と、
   予め設定された最大値と前記検出された抵抗とを比較して、前記抵抗が前記予め設定された最大値を上回る場合には第１の出力信号を生成し、前記抵抗が前記予め設定された最大値を下回る場合には第２の出力信号を生成する第１のコンパレータと、
   予め設定された最小値と前記検出された抵抗とを比較して、前記抵抗が前記予め設定された最小値を下回る場合には第３の出力信号を生成し、前記抵抗が前記予め設定された最小値を上回る場合には第４の出力信号を生成する第２のコンパレータと、
   前記第１及び第２のコンパレータに接続され、前記検出された抵抗が前記最大値と前記最小値との間の所定の範囲内に存在する場合には前記スイッチの集合を閉じるための制御信号を生成し、前記検出された抵抗が前記所定の範囲外に存在する場合には前記スイッチの集合を開くための制御信号を生成する第２の検出器を具備し、
   前記検出されたロード抵抗が前記最大値と前記最小値との間の所定の範囲内に存在する場合にのみ、前記ロードに前記バッテリーが接続されること、
   を特徴とするバッテリー保護回路。
2. 入力と、過剰放電出力とを有しバッテリーの放電を制御するセルフプロテクション制御ユニットを具備し、
   前記スイッチの集合は、放電モードにおけるロードに対して直列のバッテリー接続を制御し前記制御ユニットの前記過剰放電出力に対して接続された制御入力をもつ第１のスイッチと、前記ロードＩＤ抵抗が前記最小値と前記最大値との間の所定範囲の外側にて検出された場合には前記第１のスイッチを故障させる第２のスイッチと、を有すること、
   を特徴とするバッテリー保護回路。
3. 前記セルフプロテクション制御ユニットは電力入力を有し、
   前記第２のスイッチは前記検出された抵抗が所定範囲の外側にある場合に前記制御ユニットを止めるように、前記制御ユニットに対して電力入力を制御する様に配置されていること、
   を特徴とする請求項２記載のバッテリー保護回路。
4. 前記第２のスイッチは、前記制御ユニットの過剰放電出力と前記第１のスイッチの間に接続され、前記検出した抵抗が前記所定の範囲の外側となった場合には、前記スイッチに対する制御入力を故障させること、を特徴とする請求項２記載のバッテリー保護回路。
5. 前記制御ユニットは、過剰充電出力を有しており、
   前記バッテリーの充電を制御する第３のスイッチが、充電入力とバッテリー入力との間に直列接続されており、該第３のスイッチは、前記過剰充電出力に接続された制御入力を有すること、
   を特徴とする請求項２記載のバッテリー保護回路。
6. 前記検出された抵抗が、前記所定の範囲の外側にある場合には、第４のスイッチが、前記過剰充電出力と前記第３のスイッチを故障させるための第３のスイッチとの間に接続されていることを特徴とする請求項５記載のバッテリー保護回路。
7. 前記第１のスイッチは、ｎ−チャネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を具備することを特徴とする請求項２記載のバッテリー保護回路。
8. 前記第２のスイッチは、ｎ−チャネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を具備することを特徴とする請求項２記載のバッテリー保護回路。
9. 前記第２のスイッチは、ｐ−チャネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を具備することを特徴とする請求項２記載のバッテリー保護回路。
10. 前記第１及び第２のコンパレータのそれぞれは、第１及び第２の入力を有し、前記各コンパレータの前記第１の入力は前記検出された抵抗に接続されており、前記回路は、前記第１のコンパレータの前記第２の出力に接続された第１の電圧リファレンスと、前記第２のコンパレータの第２の入力に接続された第２の電圧リファレンスと、を有すること、
    を特徴とする請求項１記載のバッテリー保護回路。
11. 前記第１及び第２の電圧リファレンスのそれぞれは、電圧駆動回路を具備することを特徴とする請求項１０記載のバッテリー保護回路。
12. 前記第２の検出器は、ＯＲゲートを具備することを特徴とする請求項１０記載のバッテリー保護回路。
13. 電子ユニット或いは充電器を接続するための外部バッテリーパックであって、
    正端子と負端子とを有するバッテリーセルと、
    前記バッテリーパックとつながった場合、電子ユニット或いは充電器上の対応する接触子とつながる前記バッテリーパック上の少なくとも３つの外部接触子と、
    前記外部接触子のうちの一つであって、前記正端子に接続された第１の接触子と、
    前記外部接触子のうちの一つであって、前記バッテリーセルの前記負端子に接続された第２の接触子と、
    前記外部接触子のうちの一つであって、前電子ユニット或いは充電器の中の所定のＩＤ抵抗に接続するためのＩＤ接触子を有する第３の接触子と、
    前記バッテリーの放電を制御する、前記第２の外部接触子とバッテリー端子との間の少なくとも一つのスイッチと、
    前記第３の接触子に接続され、前記第３の接触子上の前記抵抗に依存したＩＤ電圧を生成する電圧駆動回路と、
    予め設定された最大値を定義する第１のリファレンス電圧と、
    予め設定された最小値を定義する第２のリファレンス電圧と、
    それぞれが前記第１のＩＤ電圧に接続された第１の入力を有する第１のコンパレータと第２のコンパレータであって、前記第１のリファレンス電圧に接続された第２の入力を有する前記第１のコンパレータ、及び、前記第２のリファレンス電圧に接続された第２の入力を有する前記第２のコンパレータと、を具備し、
    前記第１のコンパレータは、前記ＩＤ電圧が前記第１のリファレンス電圧を上回った場合の第１の出力、及び、前記ＩＤ電圧が前記第１のリファレンス電圧を下回った場合の第２の出力を有し、
    前記第２のコンパレータは、前記ＩＤ電圧が前記第２のリファレンス電圧を下回った場合の第１の出力、及び、前記ＩＤ電圧が前記第２のリファレンス電圧を上回った場合の第２の出力を有し、
    前記第１及び第２のコンパレータの出力に接続されたゲートであって、前記第１のコンパレータ及び第２のコンパレータの双方から第２の出力の検出においてバッテリーイネーブル信号を生成し、前記第１のコンパレータ及び第２のコンパレータの双方から第１の出力の検出においてバッテリー故障信号を生成する、ゲートと、を具備し、
    前記スイッチは、前記ゲートからの前記出力信号に作動上接続されており、当該スイッチは、前記バッテリーイネーブル信号及びバッテリー故障信号にすぐに反応し、前記検出されたロード抵抗が前記予め設定された最小値及び最大値の間にある場合にのみ、前記バッテリーを前記出力接触子に接続すること、
    を特徴とする外部バッテリーパック。
14. 前記第１及び第２の接触子の間に接続されたバッテリーセルフプロテクションユニットをさらに有し、
    前記制御ユニットは出力と過剰放電とを有し、
    前記一スイッチは、放電モードではロードに対してバッテリーの直列接続を制御し、前記制御ユニットの過剰放電出力に対して接続される制御入力とを有し、
    前記回路は、前記ロードＩＤ抵抗が前記最大値と最小値との間の前記予め設定された範囲の外側にあることが検出された場合、第１のスイッチを故障させる第２のスイッチを有すること、
    を特徴とする請求項１３記載の外部バッテリーパック。
15. 前記バッテリーセルフプロテクションユニットは、バッテリー端子に接続されている電力入力を有し、
    前記第２のスイッチは、前記バッテリー端子と前記制御ユニットへの電力入力との間に接続され、
    前記検出された抵抗が前記所定の範囲の外側にある場合に前記制御ユニットを止めること、
    を特徴とする外部バッテリーパック。
16. 前記第２のスイッチは、前記過剰放電出力と一のスイッチの前記制御入力との間に接続されていることを特徴とする請求項１４記載のバッテリーパック。
17. 前記複数のスイッチは、ＦＥＴであることを特徴とする請求項１４記載のバッテリーパック。
18. 前記第１及び第２のスイッチは、ソース端子、ドレイン端子、ゲート端子を有するＦＥＴスイッチを具備し、各ＦＥＴスイッチは、前記ソース及びドレインと交差して接続されたプラスチックダイオードを有すること、
    を特徴とする請求項１７記載のバッテリーパック。
19. 前記第１及び第２の電圧リファレンスのそれぞれは、電圧駆動回路を具備することを特徴する請求項１３記載のバッテリーパック。
20. 制御信号を受信する入力を有し、ロードへのバッテリー出力の接続を制御するスイッチの集合と、
    ロード端子において抵抗を検出する検出器と、
    前記抵抗が予め設定された最大抵抗値と予め設定された最小抵抗値との間の抵抗値を有するか否かを判別し、前記判別が肯定的である場合には前記スイッチを閉じその他の場合には前記スイッチを開く前記制御信号を、前記判別に応答して生成する手段と、を具備し、
    前記検出された抵抗が前記所定の最大値と最小値との間の値である場合にのみ、前記バッテリー出力は前記ロードに接続されること、
    を特徴とするバッテリー保護回路。
21. 前記判別する手段は、
    前記検出された抵抗と予め設定された最大の抵抗値とを比較し、該比較の示す第１の出力信号を生成する第１のコンパレータと、
    前記検出された抵抗と予め設定された最小の抵抗値とを比較し、該比較の示す第２の出力信号を生成する第２のコンパレータと、
    前記第１及び第２の出力信号を受信する第２の検出器であって、前記検出された抵抗が前記予め設定された最大抵抗値よりも小さいことを前記第１の制御信号が示し、前記検出された抵抗が前記予め設定された最小抵抗値よりも大きいことを前記第２の制御信号が示す場合には、前記スイッチの集合を閉じるようにし、その他の場合には、前記スイッチの集合を開くように応じる前記制御信号を生成する第２の検出器と、
    を具備することを特徴とする請求項２０記載のバッテリー保護回路。

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