JP2011139550A - 保護回路、電池保護装置及び電池パック、並びにモード切替方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、通信端子が無くても、保存状態での二次電池の過放電を防ぐことができる、保護回路の提供を目的とする。
【解決手段】二次電池２００から給電されて二次電池２００を保護する保護回路であって、二次電池２００から外部負荷３００に給電するための負側入出力端子６に与えられるモード切替信号に基づいて、保護回路の動作モードを低消費電力モードに切り替えるモード切替手段を備えるもの。モード切替手段は、電池パック１００を出荷前に検査する検査装置４００から出力されるスタンバイパルスを検出する検出回路２９と、検出回路２９によって検出されたスタンバイパルスに基づいてスタンバイモードに移行するか否かを判定する判定回路３０と、判定回路３０によってスタンバイモードに移行すると判定された場合、保護ＩＣ９０の一部の回路に流れる電流を抑制するためのスタンバイ信号を出力する生成回路３１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池から給電されて前記二次電池を保護する保護回路に関する。また、該保護回路を備える電池保護装置に関する。また、該電池保護装置を備える電池パックに関する。また、該保護回路の動作モードを切り替えるモード切替方法に関する。

近年、リチウムイオン電池などの二次電池の小型化が進み、小型化している分だけ電池容量も小さくなっている。そのため、小型化された二次電池を使用する場合、ＩＣの消費電流だけでも、二次電池が従来に比べて過放電になりやすい。その結果、例えば、製品出荷後に在庫におかれた段階で二次電池が放電しきってしまい、購入時には再充電が必要になるおそれがある。

この点を解決可能な従来技術として、通常動作モードと低消費電力モードとを切り換える動作モード切換回路を内蔵し、装着される電気機器との通信端子を有するパック電池が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このパック電池は、通信端子から入力される低消費電力モード移行コマンドを検出し、かつ、通信端子の電位が所定時間よりも長く“Ｌｏｗ”に保持されるときに、動作モードを低消費電力モードに切り換えるものである。

特開２００２−３００７３１号公報

しかしながら、通信端子が存在しない構成の場合、特許文献１の開示技術では、動作モードを低消費電力モードに切り替えることができないため、保存状態での二次電池の過放電を防ぐことができない。

そこで、本発明は、通信端子が無くても、保存状態での二次電池の過放電を防ぐことができる、保護回路、電池保護装置及び電池パック、並びにモード切替方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る保護回路は、
二次電池から給電されて前記二次電池を保護する保護回路であって、
前記二次電池から外部負荷に給電するための給電端子に与えられるモード切替信号に基づいて、保護回路の動作モードを低消費電力モードに切り替えるモード切替手段を備えることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護装置は、
前記モード切替手段を備えた保護回路と、該回路の出力信号に基づいて、前記給電端子と前記二次電池との間の電源経路を遮断する遮断手段とを備えるものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池パックは、
前記遮断手段を備えた電池保護装置と前記二次電池とを内蔵するものである。

また、上記目的を達成するため、本発明に係るモード切替方法は、
二次電池から外部負荷に給電するための給電端子に与えられるモード切替信号に基づいて、前記二次電池から給電されて前記二次電池を保護する保護回路の動作モードを低消費電力モードに切り替えるものである。

本発明によれば、通信端子が無くても、保存状態での二次電池の過放電を防ぐことができる。

本発明の一実施形態である保護ＩＣ９０，保護モジュール回路８０及び電池パック１００の構成図である。 充電過電流Ｉｃｈａｒｇｅによる負側端子間電圧Ｐ−の低下を示した図である。 充電パルス幅ｔＩｃｈｇに対する移行モードを示した図である。 充電過電流が流れる場合のタイムチャートである。 充電過電流が流れる場合の保護ＩＣ９０の動作フローを示したフローチャートである。 放電過電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅによる負側端子間電圧Ｐ−の上昇を示した図である。 放電パルス幅ｔＩｄｉｓに対する移行モードを示した図である。 放電過電流が流れた場合の保護ＩＣ９０の動作フローを示したフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。本発明の一実施形態である保護ＩＣ９０，保護モジュール回路８０及び電池パック１００の構成図である。電池パック１００は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池２００を保護する電池保護装置である保護モジュール回路８０を、二次電池２００と共に内蔵するモジュール部品である。保護モジュール回路８０は、外部負荷３００及び／又は検査装置４００が接続され得る入出力端子５，６と二次電池２００の両極が接続され得る端子３，４との間の電源経路９（９ａ，９ｂ）の導通／遮断を切り替えるＦＥＴ１，２と、ＦＥＴ１，２の切り替え動作を制御する保護ＩＣ９０とを備える。入出力端子５，６は、二次電池２００から外部負荷３００に給電するための給電端子である。

電池パック１００は、外部負荷３００に、内蔵されたり、外付けされたりする。外部負荷３００は、例えば、人が携帯可能な電子機器や電気機器である。その具体例として、音楽やビデオ等のプレーヤー、ヘッドセット、携帯電話などの無線通信機能を備えた通信端末装置、ＰＤＡやモバイルパソコン等の情報端末装置、カメラ、ゲーム機などが挙げられる。

ＦＥＴ１，２は、二次電池２００の負極側端子４と負側入出力端子６との間の負側電源経路９ｂの導通／遮断の切り替えが可能なように直列に接続されたスイッチング素子である。ＦＥＴ１は、電源経路９を遮断する第１の遮断手段であり、ＦＥＴ２は、電源経路９を遮断する第２の遮断手段である。より詳細には、ＦＥＴ１は、電源経路９を充電方向に流れる二次電池２００の充電電流の遮断／導通を切り替え可能な第１の切替手段であり、ＦＥＴ２は、充放電経路９を放電方向に流れる二次電池２００の放電電流の遮断／導通を切り替え可能な第２の切替手段である。充電制御用ＦＥＴ１がオン状態で二次電池２００の充電が許可され、オフ状態で二次電池２００の充電が禁止される。また、放電制御用ＦＥＴ２がオン状態で二次電池２００の放電が許可され、オフ状態で二次電池２００の放電が禁止される。

ＦＥＴ１，２は、例えば、寄生ダイオードを有するＭＯＳＦＥＴである。ＦＥＴ１は、その寄生ダイオード１ａの順方向が二次電池２００の放電方向になる向きで負極側端子４と負側入出力端子６との間に配置され、ＦＥＴ２は、その寄生ダイオード２ａの順方向が二次電池２００の充電方向になる向きで負極側端子４と負側入出力端子６との間に配置される。なお、ＦＥＴ１，２は、コレクタエミッタ間に図示の向きにダイオードが構成されたバイポーラトランジスタに置き換えてもよいし、ＩＧＢＴなどの半導体素子に置き換えてもよい。

保護ＩＣ９０は、二次電池２００から給電されて二次電池２００を保護する集積回路である。保護ＩＣ９０は、例えば、二次電池２００を過充電から保護する動作（過充電保護動作）、二次電池２００を過放電から保護する保護動作（過放電保護動作）、二次電池２００を充電する方向に過電流が流れることを防止する充電過電流保護動作、二次電池２００を放電する方向に過電流が流れることを防止する放電過電流保護動作を行う。これらの保護動作は、各保護動作の所定の作動条件が成立した場合に、行われる。

保護ＩＣ９０は、例えば、二次電池２００の過充電保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ１をオフする。これにより、ＦＥＴ２のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００が過充電されることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９０の検出器２１は、保護ＩＣ９０のＶＤＤ端子とＶＳＳ端子との間の電圧を検出することによって、二次電池２００の電池電圧（セル電圧）を監視している。ＶＤＤ端子は、正側入出力端子５と二次電池２００の正極側端子３との間の正側電源経路９ａに、正側電源経路９ａに接続された抵抗Ｒ１と負側電源経路９ｂに接続されたキャパシタＣ１との接続点を介して接続される。ＶＳＳ端子は、負側電源経路９ｂに接続される。また、セル電圧は、負極側端子４基準で検出される正極側端子３の端子電圧（言い換えれば、ＶＳＳ端子基準で検出されるＶＤＤ端子の端子電圧）に相当する。検出器２１は、所定の過充電検出電圧以上のセル電圧を検知することにより、二次電池２００の過充電が検出されたとして、過充電検出信号を出力する。過充電検出信号を検知した充電制御用論理回路２５は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間の経過を待って、保護ＩＣ９０のＣｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、充電制御用ＦＥＴ１をオフする。これにより、二次電池２００が過充電されることを防止できる。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間は、所定の過充電検出電圧以上のセル電圧が検出器２１によって検出されてからの時間である。

また、保護ＩＣ９０は、例えば、二次電池２００の過放電保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ２をオフする。これにより、ＦＥＴ１のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００が過放電されることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９０の検出器２１は、保護ＩＣ９０のＶＤＤ端子とＶＳＳ端子との間の電圧を検出することによって、二次電池２００の電池電圧（セル電圧）を監視している。検出器２１は、所定の過放電検出電圧以下のセル電圧を検知することにより、二次電池２００の過放電が検出されたとして、過放電検出信号を出力する。過放電検出信号を検知した放電制御用論理回路２４は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間の経過を待って、保護ＩＣ９０のＤｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフする。これにより、二次電池２００が過放電されることを防止できる。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間は、所定の過放電検出電圧以下のセル電圧が検出器２１によって検出されてからの時間である。

また、保護ＩＣは、例えば、二次電池２００の充電過電流保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ１をオフする。これにより、ＦＥＴ２のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００を充電する方向の過電流（充電過電流）が流れることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９０の検出器２１は、保護ＩＣ９０のＶ−端子とＶＳＳ端子との間の電圧を検出することによって、負側入出力端子６と負極側端子４との間の電圧である負側端子間電圧Ｐ−を監視している。Ｖ−端子は、充電制御用ＦＥＴ１と負側入出力端子６との間の負側電源経路９ｂに抵抗Ｒ２を介して接続される。また、負側端子間電圧Ｐ−は、負極側端子４基準で検出される負側入出力端子６の端子電圧（言い換えれば、ＶＳＳ端子基準で検出されるＶ−端子の端子電圧）に相当する。検出器２１は、所定の第１の閾値電圧である充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−を検知することにより（図２参照）、負側入出力端子６に流れる異常電流として充電過電流が検出されたとして、充電過電流検出信号を出力する。充電過電流検出信号を検知した充電制御用論理回路２５は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間ｔ２の経過を待って（図３参照）、保護ＩＣ９０のＣｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、充電制御用ＦＥＴ１をオフする。これにより、保護ＩＣ９０の動作モードは、電源経路９に異常電流が流れることを防止する異常電流防止モードとして、充電制御用ＦＥＴ１がオフされた状態の充電過電流防止モードに移行し（図３参照）、二次電池２００に充電過電流が流れることを防止できる。なお、遅延時間ｔ２は、所定の充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検出されてからの時間である。また、図２，３に示される充電パルス幅ｔＩｃｈｇとスタンバイモードについては後述する。

ここで、充電制御用ＦＥＴ１が少なくともオンしている状態で、二次電池２００を充電する充電電流が流れることにより負側端子間電圧Ｐ−が低下するのは、充電制御用ＦＥＴ１のオン抵抗による電圧降下が生ずるからである。また、放電制御用ＦＥＴ２がオンしていれば、放電制御用ＦＥＴ２のオン抵抗による電圧降下分を含んで負側端子間電圧Ｐ−が低下し、放電制御用ＦＥＴ２がオフしていれば、放電制御用ＦＥＴ２の寄生ダイオード２ａによる電圧降下分を含んで負側端子間電圧Ｐ−が低下する。

また、保護ＩＣ９０は、例えば、二次電池２００の放電過電流保護動作の作動条件が成立した場合、ＦＥＴ２をオフする。これにより、ＦＥＴ１のオンオフ状態にかかわらず、二次電池２００を放電する方向の過電流（放電過電流）が流れることを防止できる。

具体的には、保護ＩＣ９０の検出器２１は、保護ＩＣ９０のＶ−端子とＶＳＳ端子との間の電圧を検出することによって、負側入出力端子６と負極側端子４との間の電圧である負側端子間電圧Ｐ−を監視している。検出器２１は、所定の放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−を検知することにより（図６参照）、負側入出力端子６に流れる異常電流として放電過電流が検出されたとして、放電過電流検出信号を出力する。放電過電流検出信号を検知した放電制御用論理回路２４は、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間ｔ４の経過を待って（図７参照）、保護ＩＣ９０のＤｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフする。これにより、保護ＩＣ９０の動作モードは、電源経路９に異常電流が流れることを防止する異常電流防止モードとして、放電制御用ＦＥＴ２がオフされた状態の放電過電流防止モードに移行し（図７参照）、二次電池２００に放電過電流が流れることを防止できる。なお、発振器２２とカウンタ２３によって生成される遅延時間は、所定の放電過電流検出電圧以上の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検出されてからの時間である。また、図６，７に示される放電パルス幅ｔＩｄｉｓとスタンバイモードについては後述する。

ここで、放電制御用ＦＥＴ２が少なくともオンしている状態で、二次電池２００を放電する放電電流が流れることにより負側端子間電圧Ｐ−が上昇するのは、放電制御用ＦＥＴ２のオン抵抗による電圧上昇が生ずるからである。また、充電制御用ＦＥＴ１がオンしていれば、充電制御用ＦＥＴ１のオン抵抗による電圧上昇分を含んで負側端子間電圧Ｐ−が上昇し、充電制御用ＦＥＴ１がオフしていれば、充電制御用ＦＥＴ１の寄生ダイオード１ａによる電圧上昇分を含んで負側端子間電圧Ｐ−が上昇する。

さらに、保護ＩＣ９０は、二次電池２００から外部負荷３００に給電するための給電端子である負側入出力端子６に与えられるモード切替信号に基づいて、保護ＩＣ９０の動作モードを低消費電力モード（スタンバイモード）に切り替えるモード切替手段を備える。保護ＩＣ９０は、モード切替手段の主な構成として、検出器２１と、放電制御用論理回路２４と、スタンバイパルス検出回路２９と、スタンバイ判定回路３０と、スタンバイ信号生成回路３１とを備える。

スタンバイパルス検出回路２９は、負側入出力端子６に与えられるモード切替信号として、電池パック１００を出荷前に検査する検査装置４００から出力されるスタンバイパルスを検出する。スタンバイパルスは、負側端子間電圧Ｐ−を充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下に低下させる充電電流によるパルス信号である。スタンバイパルスのパルス幅は、予め決められている。

スタンバイ判定回路３０は、スタンバイパルス検出回路２９によって検出されたスタンバイパルスに基づいて、保護ＩＣ９０の動作モードを通常動作モードからスタンバイモードに移行するか否かを判定する。

スタンバイ信号生成回路３１は、スタンバイ判定回路３０によって保護ＩＣ９０の動作モードを通常動作モードからスタンバイモードに移行すると判定された場合、保護ＩＣ９０の一部の回路に流れる電流を抑制するためのスタンバイ信号を出力する。これにより、当該一部の回路に供給される電流を抑制できる。

図２は、充電過電流Ｉｃｈａｒｇｅによる負側端子間電圧Ｐ−の低下を示した図である。スタンバイパルス検出回路２９は、負側入出力端子６に流れる異常電流として検出器２１によって検出された充電過電流が負側入出力端子６に印加されている時間（充電パルス幅ｔＩｃｈｇ）を検出する時間検出手段である。充電パルス幅ｔＩｃｈｇは、充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が生じている時間に相当する。

図３は、充電パルス幅ｔＩｃｈｇに対する移行モードを示した図である。保護ＩＣ９０の動作モードは、充電パルス幅ｔＩｃｈｇに応じて変化する。充電パルス幅ｔＩｃｈｇが所定の第１の閾値時間であるスタンバイ許可時間ｔ１未満の場合、保護ＩＣ９０の動作モードはデフォルトの通常モードのまま、スタンバイモードや充電過電流防止モードには移行しない。これにより、ノイズ等の瞬間的なパルスによって誤動作することを防止することができる。

そして、スタンバイパルス検出回路２９は、スタンバイ許可時間ｔ１以上の充電パルス幅ｔＩｃｈｇを検出した場合、許可フラグを立てる。許可フラグが立った後も、カウンタ２３による上述の遅延時間ｔ２のカウントは継続しており、遅延時間ｔ２にカウントアップした時点で、検出器２１によって検出された充電過電流が負側入出力端子６に印加されていなければ、保護ＩＣ９０の動作モードは通常モードからスタンバイモードに移行し、検出器２１によって検出された充電過電流が負側入出力端子６に印加されていれば、保護ＩＣ９０の動作モードは通常モードから上述の充電過電流防止モードに移行する。

つまり、検査装置４００から出力されるスタンバイパルスのパルス幅は、スタンバイ許可時間ｔ１以上遅延時間ｔ２未満に予め設定されている。これにより、スタンバイパルスがノイズと誤判定されることを防ぐとともに、スタンバイパルスの印加によって充電過電流防止モードに移行することを防ぐことができる。

スタンバイ判定回路３０が、遅延時間ｔ２にカウントアップした時点で、検出器２１によって検出された充電過電流が負側入出力端子６に印加されていないことを検知することにより、保護ＩＣ９０の動作モードをスタンバイモードに移行すると判定する。スタンバイモードに移行すると判定したスタンバイ判定回路３０は、スタンバイモード移行判定信号を出力する。スタンバイモード移行判定信号を検知した放電制御用論理回路２４は、保護ＩＣ９０のＤｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフするとともに、トランジスタ２６をオンすることにより保護ＩＣ９０のＶ−端子をＶＤＤ電圧（ＶＤＤ端子の電圧）にプルアップする。Ｖ−端子のプルアップにより、Ｖ−端子の電圧は所定の電圧まで持ち上がる。Ｖ−端子のプルアップを検知したスタンバイ信号生成回路３１は、保護ＩＣ９０内の回路の基準電圧を生成するための基準電源バイアス回路２８及び検出器２１などの一部の回路の電流経路をカットする。Ｖ−端子のＶＤＤ端子へのプルアップと保護ＩＣ９０の一部の内部回路の電流経路のカットによって、二次電池２００の容量が保護ＩＣ９０によって消費されることを抑制することができる。したがって、二次電池２００が過放電されることを確実に防止でき、保存状態での二次電池２００の過放電を防ぐことができる。

図５は、充電過電流が流れた場合の保護ＩＣ９０の動作フローを示したフローチャートである。通常モードにおいて（ステップＳ１０）、充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知された場合、カウンタ２３による充電パルス幅ｔＩｃｈｇのカウントが開始する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１０において充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって一度検知されてからスタンバイ許可時間ｔ１までの期間に、充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知されなくなれば、ノイズ等の瞬間的なパルスが検知されたとして、通常モードが維持される（ステップＳ１４，Ｓ１６）。この動作は、図４の期間Ａに示されている。

一方、ステップＳ１０において充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって一度検知されてからスタンバイ許可時間ｔ１までの間に、充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知され続ければ、スタンバイパルス検出回路２９は、許可フラグを立てる（ステップＳ１４，Ｓ１６，Ｓ１８）。

カウンタ２３による充電パルス幅ｔＩｃｈｇのカウントが遅延時間ｔ２に達した時点で（ステップＳ２０）、充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知されれば（ステップＳ２２）、充電制御用論理回路２５は、保護ＩＣ９０のＣｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力する（ステップＳ２４）。これによって、保護ＩＣ９０の動作モードは充電制御用ＦＥＴ１がオフされた状態の充電過電流防止モードに移行する。この動作は、図４の期間Ｆ，Ｇに示されている。

一方、カウンタ２３による充電パルス幅ｔＩｃｈｇのカウントが遅延時間ｔ２に達した時点で（ステップＳ２０）、充電過電流検出電圧Ｖｔｈ１以下の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知されなければ、スタンバイ判定回路３０によってスタンバイモードに移行すると判定され、スタンバイモード移行判定信号が出力される（ステップＳ２２）。スタンバイモード移行判定信号を検知した放電制御用論理回路２４は、保護ＩＣ９０のＤｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフするとともに（ステップＳ２６）、トランジスタ２６をオンすることにより保護ＩＣ９０のＶ−端子をＶＤＤ電圧（ＶＤＤ端子の電圧）にプルアップする（ステップＳ２８）。Ｖ−端子のプルアップを検知したスタンバイ信号生成回路３１は、スタンバイ信号を出力することにより（ステップＳ３０）、基準電源バイアス回路２８及び検出器２１などの一部の回路の電流経路をカットする（ステップＳ３２）。これによって、保護ＩＣ９０の動作モードは放電制御用ＦＥＴ２がオフされた状態のスタンバイモードに移行する。この動作は、図４の期間Ｃ，Ｄ，Ｅに示されている。

ところで、上述の図２〜５では、検査装置４００によって充電過電流を印加することによってスタンバイモードに移行させる例を示したが、検査装置４００によって放電過電流を印加することによってスタンバイモードに移行させてもよい。

この場合のスタンバイパルスは、負側端子間電圧Ｐ−を放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上に上昇させる放電電流によるパルス信号である。スタンバイパルスのパルス幅は、予め決められている。例えば、検査装置４００は入出力端子５，６間を低抵抗で短絡することによって放電過電流を印加する。

図６は、放電過電流Ｉｄｉｓｃｈａｒｇｅによる負側端子間電圧Ｐ−の上昇を示した図である。スタンバイパルス検出回路２９は、負側入出力端子６に流れる異常電流として検出器２１によって検出された放電過電流が負側入出力端子６に印加されている時間（放電パルス幅ｔＩｄｉｓ）を検出する時間検出手段である。放電パルス幅ｔＩｄｉｓは、放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−が生じている時間に相当する。

図７は、放電パルス幅ｔＩｄｉｓに対する移行モードを示した図である。保護ＩＣ９０の動作モードは、放電パルス幅ｔＩｄｉｓに応じて変化する。放電パルス幅ｔＩｄｉｓが所定の第３の閾値時間であるスタンバイ許可時間ｔ３未満の場合、保護ＩＣ９０の動作モードはデフォルトの通常モードのまま、スタンバイモードや放電過電流防止モードには移行しない。これにより、ノイズ等の瞬間的なパルスによって誤動作することを防止することができる。

そして、スタンバイパルス検出回路２９は、スタンバイ許可時間ｔ３以上の放電パルス幅ｔＩｄｉｓを検出した場合、許可フラグを立てる。許可フラグが立った後も、カウンタ２３による上述の遅延時間ｔ４のカウントは継続しており、遅延時間ｔ４にカウントアップした時点で、検出器２１によって検出された放電過電流が負側入出力端子６に印加されていなければ、保護ＩＣ９０の動作モードは通常モードからスタンバイモードに移行し、検出器２１によって検出された放電過電流が負側入出力端子６に印加されていれば、保護ＩＣ９０の動作モードは通常モードから上述の放電過電流防止モードに移行する。

つまり、検査装置４００から出力されるスタンバイパルスのパルス幅は、スタンバイ許可時間ｔ３以上遅延時間ｔ４未満に設定されている。これにより、スタンバイパルスがノイズと誤判定されることを防ぐとともに、スタンバイパルスの印加によって放電過電流防止モードに移行することを防ぐことができる。

スタンバイ判定回路３０が、遅延時間ｔ４にカウントアップした時点で、検出器２１によって検出された放電過電流が負側入出力端子６に印加されていないことを検知することにより、保護ＩＣ９０の動作モードをスタンバイモードに移行すると判定する。スタンバイモードに移行すると判定したスタンバイ判定回路３０は、スタンバイモード移行判定信号を出力する。スタンバイモード移行判定信号を検知した放電制御用論理回路２４は、保護ＩＣ９０のＤｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフするとともに、トランジスタ２６をオンすることにより保護ＩＣ９０のＶ−端子をＶＤＤ電圧（ＶＤＤ端子の電圧）にプルアップする。Ｖ−端子のプルアップにより、Ｖ−端子の電圧は所定の電圧まで持ち上がる。Ｖ−端子のプルアップを検知したスタンバイ信号生成回路３１は、保護ＩＣ９０内の回路の基準電圧を生成するための基準電源バイアス回路２８及び検出器２１などの一部の回路の電流経路をカットする。Ｖ−端子のＶＤＤ端子へのプルアップと保護ＩＣ９０の一部の内部回路の電流経路のカットによって、二次電池２００の容量が保護ＩＣ９０によって消費されることを抑制することができる。したがって、二次電池２００が過放電されることを確実に防止でき、保存状態での二次電池２００の過放電を防ぐことができる。

図８は、放電過電流が流れた場合の保護ＩＣ９０の動作フローを示したフローチャートである。通常モードにおいて（ステップＳ４０）、放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知された場合、カウンタ２３による充電パルス幅ｔＩｄｉｓのカウントが開始する（ステップＳ４２）。

ステップＳ４０において放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって一度検知されてからスタンバイ許可時間ｔ３までの間に、放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知されなくなれば、ノイズ等の瞬間的なパルスが検知されたとして、通常モードが維持される（ステップＳ４４，Ｓ４６）。

一方、ステップＳ４０において放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって一度検知されてからスタンバイ許可時間ｔ３までの期間に、放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知され続ければ、スタンバイパルス検出回路２９は、許可フラグを立てる（ステップＳ４４，Ｓ４６，Ｓ４８）。

カウンタ２３による放電パルス幅ｔＩｄｉｓのカウントが遅延時間ｔ４に達した時点で（ステップＳ５０）、放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知されれば（ステップＳ５２）、放電制御用論理回路２４は、保護ＩＣ９０のＤｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力する（ステップＳ５４）。これによって、保護ＩＣ９０の動作モードは放電制御用ＦＥＴ２がオフされた状態の放電過電流防止モードに移行する。

一方、カウンタ２３による放電パルス幅ｔＩｄｉｓのカウントが遅延時間ｔ４に達した時点で（ステップＳ５０）、放電過電流検出電圧Ｖｔｈ２以上の負側端子間電圧Ｐ−が検出器２１によって検知されなければ、スタンバイ判定回路３０によってスタンバイモードに移行すると判定され、スタンバイモード移行判定信号が出力される（ステップＳ５２）。スタンバイモード移行判定信号を検知した放電制御用論理回路２４は、保護ＩＣ９０のＤｏｕｔ端子から“Ｌ”レベルの信号を出力することによって、放電制御用ＦＥＴ２をオフするとともに（ステップＳ５６）、トランジスタ２６をオンすることにより保護ＩＣ９０のＶ−端子をＶＤＤ電圧（ＶＤＤ端子の電圧）にプルアップする（ステップＳ５８）。Ｖ−端子のプルアップを検知したスタンバイ信号生成回路３１は、スタンバイ信号を出力することにより（ステップＳ６０）、基準電源バイアス回路２８及び検出器２１などの一部の回路の電流経路をカットする（ステップＳ６２）。これによって、保護ＩＣ９０の動作モードは放電制御用ＦＥＴ２がオフされた状態のスタンバイモードに移行する。

このように、上述の実施例によれば、二次電池２００が過放電されることを確実に防止でき、保存状態での二次電池２００の過放電を防ぐことができ、実際のユーザによる使用時や工場出荷直前での再充電の必要性を無くすことができる。

また、安全面で近年のリチウムイオン電池等の二次電池の保護機能として、一定電圧以下に下がった電池については充電を禁止する機能（０Ｖ充電禁止）が要求されている。この機能を搭載した電池パック（保護回路、電池保護装置でも同様）の場合であっても、上述の実施例によれば、過放電レベルではなく通常の電池電圧状態であっても、一定電圧以下に下がる前に強制的にスタンバイモードに移行させることができるので、一定電圧以下に下がった電池パックを廃棄したり、工場で再充電して再出荷したりすることを無くすことができる。

また、工場出荷時にスタンバイモードにすることが可能になるため、電池パックの在庫保管可能時間が長くなり、廃棄や再充電のコストを抑えることができる。保護回路、電池保護装置でも同様である。

また、スタンバイモードになると放電制御用ＦＥＴ２がオフするため、負荷経由の放電が禁止される。そのため、工場出荷時等で給電端子（入出力端子）を誤ってショートしても、電流が流れることを防ぐことができ、安全性が向上する。

なお、ユーザの実使用時は、充電器を給電端子（入出力端子）に接続することによって、スタンバイモードを解除して、使用することが可能である。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。

例えば、ＦＥＴ１と２は、図１に示す配置位置を互いに置換してもよい。

また、保護ＩＣ９０の温度検出端子や時短端子（ＤＳ端子）に上述のような閾値を設けておき、上述のようなモード切替信号を印加することによって、スタンバイモードに移行させるようにしてもよい。

１ 充電制御用ＦＥｔ
１ａ 寄生ダイオード
２ 放電制御用ＦＥＴ
２ａ 寄生ダイオード
３ 正極側端子
４ 負極側端子
５ 正側入出力端子
６ 負側入出力端子
９ａ 正側電源経路
９ｂ 負側電源経路
８０ 保護モジュール回路
９０ 保護ＩＣ
１００ 電池パック
２００ 二次電池
３００ 外部負荷
４００ 検査装置

Claims (10)

1. 二次電池から給電されて前記二次電池を保護する保護回路であって、
   前記二次電池から外部負荷に給電するための給電端子に与えられるモード切替信号に基づいて、保護回路の動作モードを低消費電力モードに切り替えるモード切替手段を備えることを特徴とする、保護回路。
2. 前記モード切替手段が、前記モード切替信号として前記給電端子に流れる異常電流に基づいて、低消費電力モードに切り替える、請求項１に記載の保護回路。
3. 前記モード切替手段が、前記異常電流が流れる時間に応じて、低消費電力モードに切り替える、請求項２に記載の保護回路。
4. 前記モード切替手段が、前記時間が所定値未満の場合、低消費電力モードに切り替える、請求項３に記載の保護回路。
5. 前記時間が所定値以上の場合、保護回路の動作モードが異常電流防止モードに切り替わる、請求項４に記載の保護回路。
6. 前記異常電流が、充電過電流である、請求項２から５のいずれか一項に記載の保護回路。
7. 前記異常電流が、放電過電流である、請求項２から５のいずれか一項に記載の保護回路。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の保護回路と、
   該回路の出力信号に基づいて、前記給電端子と前記二次電池との間の電源経路を遮断する遮断手段とを備える、電池保護装置。
9. 請求項８に記載の電池保護装置と前記二次電池とを内蔵する電池パック。
10. 二次電池から外部負荷に給電するための給電端子に与えられるモード切替信号に基づいて、前記二次電池から給電されて前記二次電池を保護する保護回路の動作モードを低消費電力モードに切り替えるモード切替方法。

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