JP2013118740A - 充電システム - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチング素子の温度上昇時に安全性を確保するためのヒューズの個数を必要最小限に抑えることが可能な充電システムを提供する。
【解決手段】入力端子１０の外部から供給される電流を遮断するＦＥＴ２１，２２と、外部から供給される直流電圧を電圧変換するコンバータ３に用いられるＦＥＴ３１，３２とを、ＰＴＣ素子１６，１６と各別に熱的に結合させると共に、コンバータ３によって充電される二次電池４１，４２，４３の放電回路を遮断するＦＥＴ４７をヒューズ１１，１１と熱的に結合させる。また、ＰＴＣ素子１６，１６の直列回路と抵抗器１５との接続点をＦＥＴ１４のゲートに接続する。ＰＴＣ素子１６，１６の何れかと熱的に結合されたＦＥＴの温度が上昇した場合、又はＦＥＴ４７の温度が上昇した場合、ヒューズ１１，１１が溶断される。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部から供給される直流電圧から充電電圧を生成して二次電池を充電し、該二次電池の放電電流又は外部の一方から供給される電流を、外部の他方の電気機器に供給する充電システムに関する。

商用の交流電圧から直流電圧を生成するＡＣアダプタ等の外部電源によって駆動される電気機器では、二次電池がバックアップ電源として用いられる場合がある。例えば、外部電源がオンのときは外部電源に電気機器と二次電池の充電器とを接続して、外部電源から電気機器に電力を供給すると共に二次電池を充電器で充電し、外部電源がオフ又は停電のときは二次電池から電気機器に電力を供給する。

特許文献１には、昇圧部（充電器）及び二次電池を備え、外部の充電電源と、外部の電気機器（外部接続機器）との間に接続されて、バックアップ電源、非常用電源、無停電電源等の充放電システムとして利用されるパック電池が開示されている。

特許文献１に記載されたパック電池の制御部は、外部の充電電源がオンの平常動作時において、外部の充電電源及び外部の電気機器間を接続すべく充電電源放電制御スイッチをオンすると共に、昇圧部及び二次電池間を接続すべく電池充電制御スイッチをオンし、且つ、二次電池及び外部の電気機器間の接続を切断すべく電池放電制御スイッチをオフする。また、外部の充電電源の電圧が低下した場合、制御部は、充電電源放電制御スイッチをオフすると共に電池充電制御スイッチをオフし、且つ、電池放電制御スイッチをオンする。

ここで、上述した３つのスイッチをＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子で実現した場合、これらのスイッチング素子が故障して異常発熱したときにも安全性が確保されるようにする必要がある。それには、例えば、各スイッチング素子の異常発熱時にヒューズ等の非復帰スイッチを溶断させることが考えられる。

特開２００４−２８８５３７号公報

しかしながら、ヒューズ等の非復帰スイッチは、サイズが大きい上に高価であるため、各スイッチング素子夫々にヒューズを対応させた場合は、基板の実装面積が増大するだけでなく、スイッチング素子とヒューズとを熱的に結合させるための工数が増してコストアップにつながるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スイッチング素子の温度上昇時に安全性を確保するためのヒューズの個数を必要最小限に抑えることが可能な充電システムを提供することにある。

本発明に係る充電システムは、外部から供給される直流電圧を第１スイッチング素子を用いて電圧変換するコンバータと、該コンバータから充電電流が供給される二次電池とを備え、該二次電池の放電電流又は外部から供給される電流を外部の電気機器に供給する充電システムにおいて、前記二次電池の放電回路を遮断する第２スイッチング素子と、外部から供給される電流を遮断する第３スイッチング素子と、前記第１〜第３スイッチング素子の一部又は全部の夫々と各別に熱的に結合されており、抵抗が正（又は負）の温度係数を有する感熱素子と、該感熱素子の直列回路（又は並列回路）に直列に接続された抵抗回路と、該抵抗回路及び前記直列回路（又は並列回路）の接続点が制御端子に接続された第４スイッチング素子と、前記第３スイッチング素子と直列に接続されており、前記第４スイッチング素子がオンしたときに溶断されるヒューズとを備え、前記感熱素子の何れかと熱的に結合されたスイッチング素子の温度が上昇した場合、前記制御端子に入力される電圧信号によって、前記第４スイッチング素子がオンするようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、外部から供給される電流を遮断する第３スイッチング素子、外部から供給される直流電圧を電圧変換するコンバータに用いられる第１スイッチング素子、及びコンバータによって充電される二次電池の放電回路を遮断する第２スイッチング素子のうちの一部又は全部が、正（又は負）の抵抗温度係数を有する感熱素子と各別に熱的に結合されている。また、前記感熱素子の直列回路（又は並列回路）と抵抗回路との接続点が第４スイッチング素子の制御端子に接続されており、前記感熱素子の何れかと熱的に結合されたスイッチング素子の温度が上昇した場合、第４スイッチング素子の制御端子の電圧が変化して第４スイッチング素子がオンすることによって、第３スイッチング素子と直列に接続されたヒューズが溶断する。
つまり、過熱状態となったときの安全性が確保されるべきスイッチング素子と各別に熱的に結合された正（又は負）の抵抗温度係数を有する感熱素子が、第４スイッチング素子の制御端子のバイアス回路の一部に直列（又は並列）に接続されているため、一の感熱素子の温度が上昇したときに第４スイッチング素子の制御電圧が大きく変化して第４スイッチング素子がオンする。これにより、外部からの電流の供給路に介装されたヒューズが溶断して外部から電流が供給されなくなり、安全性が確保される。

本発明に係る充電システムは、前記感熱素子は、ＰＴＣ素子であることを特徴とする。

本発明にあっては、正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ素子の直列回路と抵抗回路との接続点が第４スイッチング素子の制御端子に接続されている。
これにより、所謂キュリー温度を境にＰＴＣ素子の抵抗値が急激に増大して、第４スイッチング素子の制御電圧が極めて大きく変化するため、ＰＴＣ素子に熱的に結合されたスイッチング素子の異常な温度上昇に対して保護を行うか否かの閾値が明確になる。

本発明に係る充電システムは、前記第１〜第３スイッチング素子のうちの１つが、前記感熱素子に代えて前記ヒューズと熱的に結合されていることを特徴とする。

本発明にあっては、第１〜第３スイッチング素子の１つがヒューズと熱的に結合されており、その他のスイッチングが正（又は負）の抵抗温度係数を有する感熱素子と各別に熱的に結合されている。
これにより、第１〜第３スイッチング素子のうち、何れのスイッチング素子の温度が上昇した場合であっても、ヒューズが溶断される。
また、第１〜第３スイッチング素子のオン条件によってはヒューズを溶断する電力が供給されない場合であっても、スイッチング素子をヒューズに直接的に熱結合させることによってヒューズが溶断される。

本発明によれば、安全性が確保されるべきスイッチング素子と熱的に結合された感熱素子が、第４スイッチング素子の制御端子のバイアス回路の一部に接続されているため、一の感熱素子の温度が上昇したときに第４スイッチング素子の制御電圧が大きく変化してオン条件が成立する。これにより、ヒューズが溶断して外部から電流が供給されなくなり、安全性が確保される。
従って、スイッチング素子の温度上昇時に安全性を確保するためのヒューズの個数を必要最小限に抑えることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係る充電システムの接続構成を略示する回路図である。 ＰＴＣ素子の温度に対する抵抗の変化を例示する特性図である。 本発明の実施の形態２に係る充電システムの接続構成を略示する回路図である。 ＰＴＣ素子及びＮＴＣ素子の温度に対する抵抗の変化を例示する特性図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る充電システムの接続構成を略示する回路図である。充電システムは、入力端子１０に第１端子が接続された３端子型の非復帰スイッチ１と、該非復帰スイッチ１の第２端子に一端が接続されたＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（以下、ＦＥＴという）２１，２２及び抵抗器２３の直列回路と、該直列回路の他端から供給される直流電圧を降圧する同期整流型のコンバータ３と、該コンバータ３によって充電される直列接続の二次電池４１，４２，４３を有するパック電池４とを備える。パック電池４の個数は３つに限定されない。

前記直列回路の他端は、外部に電気機器が接続されるべき出力端子２０に接続されている。コンバータ３及びパック電池４の接続点と、出力端子２０との間には、二次電池４１，４２，４３から出力端子２０に至る放電回路とすべく、Ｐチャネル型のＦＥＴ４７が接続されている。ＦＥＴ４７は、ソースが出力端子２０に接続されており、ゲートが後述するコンバータＩＣ３０に接続されている。

ＦＥＴ２１，２２は、１つのパッケージに封入されているが、個別のパッケージに封入されていてもよい（後述するＦＥＴ３１，３２についても同様）。ＦＥＴ２１，２２は、各ゲートがコンバータＩＣ３０に接続されており、ソース同士を突き合わせてあるが、ドレイン同士を突き合わせてもよい。ＦＥＴ２１，２２のドレイン及びソース間に図示されたダイオードは寄生ダイオードである（以下同様）。

非復帰スイッチ１は、第１及び第２端子間に直列に接続されたヒューズ１１，１１と、該ヒューズ１１，１１の接続点及び第３端子間に並列に接続された加熱抵抗１２，１２とを有する。ヒューズ１１，１１は、１３５℃前後まで温度が上昇したときに溶断するものである。非復帰スイッチ１の第３端子には、ソースが接地電位に接続されたＮチャネル型のＦＥＴ１３のドレインが接続されている。ＦＥＴ１３のゲートには、ソースが非復帰スイッチ１の第２端子に接続されたＰチャネル型のＦＥＴ１４のドレインが接続されている。ＦＥＴ１４のゲート及び接地電位間には抵抗器１５が接続されている。ＦＥＴ１４のゲート及びソース間には、ＰＴＣ素子１６，１６が直列に接続されている。

コンバータ３は、ハイサイド，ローサイドのスイッチング素子として動作するＮチャネル型のＦＥＴ３１，３２と、該ＦＥＴ３１，３２のオン／オフを制御するコンバータＩＣ３０と、ＦＥＴ３１，３２の接続点に一端が接続されたインダクタ（コイル）３３及び抵抗器３４の直列回路と、該直列回路の他端及び接地電位間に接続されたコンデンサ３５とを有する。コンバータＩＣ３０の電源端子は、ＦＥＴ２１，２２のソースに接続されている。コンバータ３は、降圧型及び同期整流型に限定されるものではない。

コンバータＩＣ３０は、入力端子１０から非復帰スイッチ１及びＦＥＴ２１の寄生ダイオードを介して供給される直流電圧を検知した場合、ＦＥＴ２１，２２のゲートにロウ（Ｌ）レベルのオン信号を与えてＦＥＴ２１，２２をオンさせる。これにより、入力端子１０から供給された直流電圧が、ハイサイドのＦＥＴ３１のドレインと、出力端子２０とに供給される。この場合、ＦＥＴ４７は、ゲートにハイ（Ｈ）レベルのオフ信号が与えられてオフしており、上述の放電回路を通じて二次電池４１，４２，４３に充電電流が流入しないようになっている。非復帰スイッチ１を介して供給される直流電圧が検知されない場合、ＦＥＴ２１，２２がオフされるのに対し、ＦＥＴ４７がオンされることにより、二次電池４１，４２，４３から出力端子２０に至る放電回路が閉じる。

コンバータＩＣ３０は、ハイサイドのＦＥＴ３１をオンさせている間に、ＦＥＴ３１、インダクタ３３及び抵抗器３４を介してコンデンサ３５及びパック電池４に電流を供給し、ローサードのＦＥＴ３２をオンさせている間に、ＦＥＴ３２、インダクタ３３及び抵抗器３４を介してインダクタ３３の電流を環流させる。ＦＥＴ３１，３２が共にオフしているデッドタイムでは、ＦＥＴ３２の寄生ダイオードがインダクタ３３の電流を環流させる。

コンバータＩＣ３０には、コンデンサ３５の電圧が帰還されており、該コンデンサの電圧が二次電池４１，４２，４３の充電電圧となるように、ＦＥＴ３１，３２夫々をオンさせる制御信号のデューティ比が制御される。コンバータＩＣ３０には、また、抵抗器３４の両端電圧が帰還されており、該両端電圧から換算されるコンバータ３の出力電流が所定の電流（例えば２．５Ａ）以下となるように制限される。これにより、二次電池４１，４２，４３が定電流・定電圧にて充電される。

コンバータＩＣ３０には、更に、抵抗器２３の両端電圧が帰還されており、該両端電圧から換算される電流、即ち、入力端子１０から供給される電流が所定の電流（例えば５Ａ）以下となるように制限される。上記の例では、外部の電気機器の消費電流が０Ａ，２．５Ａ，４Ａの場合、二次電池４１，４２，４３の充電電流が２．５Ａ，２．５Ａ，１．０Ａに制限される。

パック電池４は、二次電池４１，４２，４３夫々の正極端子及び負極端子に接続されて各二次電池４１，４２，４３が過電圧状態にあることを検出する保護ＩＣ４４と、該保護ＩＣ４４の検出信号端子に各ゲートが接続されており、二次電池４３の負極端子及び接地電位間に直列に接続されたＮチャネル型のＦＥＴ４５，４６とを有する。ＦＥＴ４５，４６は、保護ＩＣ４４から各ゲートにロウ（Ｌ）レベルの検出信号が与えられたときにオフするようになっている。ＦＥＴ４５，４６は、ドレイン同士を突き合わせてあるが、ソース同士を突き合わせてもよい。
尚、本実施の形態１では、ＦＥＴ４５，４６を所謂ローサイドの充放電路に介装させてあるが、パック電池４が例えばマイコンを備える場合は、ドレインを突き合わせた２つのＮチャネル型（又はＰチャネル型）のＦＥＴをハイサイドの充放電路に介装しておき、過電圧及び過電流の検出時にマイコンでＦＥＴをオフさせるようにしてもよい。但し、ハイサイドにＮチャネル型のＦＥＴを使用するときは、マイコンに内蔵された昇圧回路を必要とする。

上述の回路構成において、ＰＴＣ素子１６，１６の一方がＦＥＴ２１，２２に、他方がＦＥＴ３１，３２に、夫々熱的に結合されている。１つのＰＴＣ素子１６が、ＦＥＴ２１，２２又はＦＥＴ３１，３２の何れかと熱的に結合されているだけでもよい。例えば、ローサイドのＦＥＴ３２をショットキバリアダイオードで置き換えた場合は、ＰＴＣ素子１６の他方及びＦＥＴ３１を熱的に結合させればよい。ＦＥＴ４７は、非復帰スイッチ１のヒューズ１１，１１と熱的に結合されている。

これらの素子同士を熱的に密に結合させる方法としては、例えば、ＰＴＣ素子１６及びＦＥＴ２１，２２（又はＦＥＴ３１，３２）を、基板上で近接配置し、更に素子間の隙間を埋めるべくシリコーン樹脂で覆うようにすればよい。この方法によれば、ＰＴＣ素子１６及びＦＥＴ２１，２２（又はＦＥＴ３１，３２）の温度差を５℃以内にすることができる。

さて、通常の動作状態では、抵抗器１５の抵抗と比較してＰＴＣ素子１６，１６の直列抵抗が十分小さいため、ＦＥＴ１４のゲートがハイ（Ｈ）レベルとなってＦＥＴ１４がオフし、ＦＥＴ１３もオフしている。ＦＥＴ２１，２２又はＦＥＴ３１，３２が何らかの故障により異常発熱して高温になった場合、該ＦＥＴ２１，２２又はＦＥＴ３１，３２と熱的に結合されているＰＴＣ素子１６も高温となり、抵抗が増大する。

図２は、ＰＴＣ素子１６の温度に対する抵抗の変化を例示する特性図である。図２の横軸は温度（℃）を表し、縦軸は、２５℃のときの抵抗に対するその温度のときの抵抗の比を表す。図２に示すように、常温から８５℃前後までは抵抗比が１以下であるが、抵抗比が２となる所謂キュリー温度（図２では、１０２℃前後）より高い温度では抵抗比が急激に上昇し、１２５℃以上では抵抗比が２桁以上となる。

例えば図１において、抵抗器１５の抵抗値が３３０ｋオーム（Ω）、ＰＴＣ素子１６，１６夫々の常温での抵抗値が１０ｋオーム、ＦＥＴ１４のソースの電圧が１４Ｖとした場合、ＦＥＴ１４のＶｇｓ（ソースを基準にしたゲートの電圧）は−０．８Ｖであって、ＦＥＴ１４はオフしている。これに対し、ＰＴＣ素子１６，１６の一方が１２５℃となった場合、一方のＰＴＣ素子１６の抵抗値が２桁増加して約１Ｍオームとなるから、ＦＥＴ１４のＶｇｓが−１０．６Ｖまで低下し、ＦＥＴ１４がオンとなる。これによりＦＥＴ１３がオンし、加熱抵抗１２，１２にヒューズ１１，１１を介して外部から直流電圧が印加されてヒューズ１１，１１が加熱されるため、ヒューズ１１，１１が溶断して外部から供給される電流が遮断される。抵抗器１５の抵抗値は、ＰＴＣ素子１６の温度特性及びＦＥＴ１４のＶｇｓ−Ｉｄ特性に応じて適宜定めることができる。常温時にＦＥＴ１４のＶｇｓの絶対値を小さくする場合は、例えば抵抗器１５の抵抗値を１５ＭΩ程度に大きくすればよい。

尚、ＦＥＴ１４を用いずに、ＦＥＴ１３のゲート及びソース間にＰＴＣ素子１６，１６の直列回路を接続し、ＦＥＴ１３のゲート及び非復帰スイッチ１の第３端子間に抵抗器１５を接続するように構成してもよい。このように構成した場合、高温時にＰＴＣ素子１６，１６の抵抗値が増大してＦＥＴ１３のＶｇｓが大きくなったときに、ＦＥＴ１３がオンしてヒューズ１１，１１が溶断される。

一方、ＦＥＴ４７は、１３５℃前後まで温度が上昇したときに溶断するヒューズ１１，１１と直接的に熱結合されているから、何らかの故障により自身の温度が１２５℃前後まで上昇した場合、ヒューズ１１，１１が溶断し、外部から供給される電流が遮断される。

上述の構成では、ＦＥＴ２１，２２、ＦＥＴ３１，３２及びＦＥＴ４７のうち、ＦＥＴ４７を非復帰スイッチ１のヒューズ１１，１１と熱的に結合させたが、ＦＥＴ４７に第３のＰＴＣ素子を熱的に結合させ、該第３のＰＴＣ素子を、ＰＴＣ素子１６，１６と直列に接続してもよい。この場合、ＦＥＴ２１，２２、ＦＥＴ３１，３２及びＦＥＴ４７の何れかが異常発熱して高温になったときに、ＦＥＴ１４，１３がオンしてヒューズ１１，１１が溶断し、外部から供給される電流が遮断される。

以上のように本実施の形態１によれば、外部から供給される電流を遮断するＦＥＴ２１，２２、外部から供給される直流電圧を電圧変換するコンバータ３に用いられるＦＥＴ３１，３２、及びコンバータ３によって充電される二次電池４１，４２，４３の放電回路を遮断するＦＥＴ４７のうちの一部又は全部が、正の抵抗温度係数を有する感熱素子と各別に熱的に結合されている。また、感熱素子の直列回路と抵抗器１５との接続点がＦＥＴ１４のゲートに接続されており、感熱素子の何れかと熱的に結合されたＦＥＴの温度が上昇した場合、ＦＥＴ１４のゲートの電圧が低下してＦＥＴ１４がオンすることによって、ＦＥＴ１３もオンするため、ＦＥＴ２１，２２と直列に接続されたヒューズ１１，１１が溶断する。
つまり、過熱状態となったときの安全性が確保されるべきＦＥＴと各別に熱的に結合された正の抵抗温度係数を有する感熱素子が、ＦＥＴ１４のゲートバイアス回路の一部に直列に接続されているため、一の感熱素子の温度が上昇したときにＦＥＴ１４のゲート電圧が大きく変化してＦＥＴ１４がオンし、ＦＥＴ１３もオンする。これにより、外部からの電流の供給路に介装されたヒューズ１１，１１が溶断して外部から電流が供給されなくなり、安全性が確保される。
従って、スイッチング素子の温度上昇時に安全性を確保するためのヒューズの個数を必要最小限に抑えることが可能となる。

また、正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ素子１６，１６の直列回路と抵抗器１５との接続点がＦＥＴ１４のゲートに接続されている。
従って、所謂キュリー温度を境にＰＴＣ素子１６，１６の抵抗値が急激に増大して、ＦＥＴ１４のゲート電圧が極めて大きく変化するため、ＰＴＣ素子１６，１６に熱的に結合されたＦＥＴの異常な温度上昇に対して保護を行うか否かの閾値を明確にすることが可能となる。

また、ＦＥＴ４７がヒューズ１１，１１と熱的に結合されており、ＦＥＴ２１，２２及びＦＥＴ３１，３２が正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ素子１６，１６と各別に熱的に結合されている。
従って、ＦＥＴ２１，２２、ＦＥＴ３１，３２及びＦＥＴ４７のうち、何れのＦＥＴの温度が上昇した場合であっても、ヒューズ１１，１１を溶断させることが可能となる。
また、外部から直流電圧が供給されないために二次電池４１，４２，４３を放電させている場合のように、加熱抵抗１２，１２によってヒューズ１１，１１を溶断させることができない場合であっても、ＦＥＴ４７をヒューズ１１，１１に直接的に熱結合させることによってヒューズ１１，１１を溶断させることが可能となる。

（実施の形態２）
実施の形態１が、ＦＥＴ２１，２２及びＦＥＴ３１，３２に熱的に結合させる感熱素子として正の抵抗温度係数を有するＰＴＣ素子１６，１６を用いる形態であるのに対し、実施の形態２は、ＰＴＣ素子１６，１６に代えて、負の抵抗温度係数を有するＮＴＣ素子を用いる形態である。

図３は、本発明の実施の形態２に係る充電システムの接続構成を略示する回路図である。充電システムが、３端子型の非復帰スイッチ１と、Ｐチャネル型のＦＥＴ２１，２２及び抵抗器２３の直列回路と、同期整流型のコンバータ３と、二次電池４１，４２，４３を有するパック電池４と、ＦＥＴ４７とを備えるのは、実施の形態１の場合と同様である。ソースが非復帰スイッチ１の第２端子に接続されたＰチャネル型のＦＥＴ１４のゲート及びソース間には、抵抗器１７が接続されている。ＦＥＴ１４のゲート及び接地電位間には、ＮＴＣ素子１８，１８が並列に接続されている。

次に、ＮＴＣ素子１８，１８の抵抗温度特性について説明する。
図４は、ＰＴＣ素子１６及びＮＴＣ素子１８の温度に対する抵抗の変化を例示する特性図である。図４の横軸は温度（℃）を表し、縦軸は比抵抗（Ω・ｍ）を表す。図４に破線で示すＰＴＣ素子１６は、図２に示したＰＴＣ素子１６よりもキュリー温度が約１０℃低いものである。既に図２で説明したように、ＰＴＣ素子１６の抵抗比は、キュリー温度を境にして急激に増大する。図４のように、抵抗比を比抵抗と置き換えて図示した場合であっても、この傾向は変わらない。

これに対し、図４に実線で示すＮＴＣ素子１８の比抵抗は、温度のべき乗に反比例して低下する。図４の例では、常温のときの比抵抗に対し、１２５℃のときの比抵抗が約１／２０に低下する。例えば、抵抗器１７の抵抗値が３ｋオーム（Ω）、ＮＴＣ素子１８，１８夫々の常温での抵抗値が１００ｋオーム、ＦＥＴ１４のソースの電圧が１４Ｖとした場合、ＦＥＴ１４のＶｇｓ（ソースを基準にしたゲートの電圧）は−０．８Ｖであって、ＦＥＴ１４はオフしている。これに対し、ＮＴＣ素子１８，１８の一方が１２５℃となった場合、一方のＮＴＣ素子１８の抵抗値が約１／２０の５ｋオームとなるから、ＦＥＴ１４のＶｇｓが−５．６Ｖまで低下し、ＦＥＴ１４をオンさせることができる。これによりＦＥＴ１３がオンしてヒューズ１１，１１が溶断するのは、実施の形態１の場合と同様である。

上述の構成では、ＦＥＴ２１，２２、ＦＥＴ３１，３２及びＦＥＴ４７のうち、ＦＥＴ４７を非復帰スイッチ１のヒューズ１１，１１と熱的に結合させたが、ＦＥＴ４７に第３のＮＴＣ素子を熱的に結合させ、該第３のＮＴＣ素子を、ＮＴＣ素子１８，１８と並列に接続してもよい。この場合、ＦＥＴ２１，２２、ＦＥＴ３１，３２及びＦＥＴ４７の何れかが異常発熱して高温になったときに、ＦＥＴ１４，１３がオンしてヒューズ１１，１１が溶断し、外部から供給される電流が遮断される。

その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

以上のように本実施の形態２によれば、ＦＥＴ２１，２２、ＦＥＴ３１，３２、及びＦＥＴ４７のうちの一部又は全部が、負の抵抗温度係数を有する感熱素子と各別に熱的に結合されている。また、感熱素子の並列回路と抵抗器１５との接続点がＦＥＴ１４のゲートに接続されており、感熱素子の何れかと熱的に結合されたＦＥＴの温度が上昇した場合、ＦＥＴ１４のゲートの電圧が低下してＦＥＴ１４がオンすることによって、ＦＥＴ１３がオンとなり、ＦＥＴ２１，２２と直列に接続されたヒューズ１１，１１が溶断する。
つまり、過熱状態となったときの安全性が確保されるべきＦＥＴと各別に熱的に結合された負の抵抗温度係数を有する感熱素子が、ＦＥＴ１４のゲートバイアス回路の一部に並列に接続されているため、一の感熱素子の温度が上昇したときにＦＥＴ１４のゲート電圧が大きく変化してＦＥＴ１４がオンする。これにより、外部からの電流の供給路に介装されたヒューズ１１，１１が溶断して外部から電流が供給されなくなり、安全性が確保される。
従って、スイッチング素子の温度上昇時に安全性を確保するためのヒューズの個数を必要最小限に抑えることが可能となる。

また、ＦＥＴ４７がヒューズ１１，１１と熱的に結合されており、ＦＥＴ２１，２２及びＦＥＴ３１，３２が負の抵抗温度係数を有するＮＴＣ素子１８，１８と各別に熱的に結合されている。
従って、ＦＥＴ２１，２２、ＦＥＴ３１，３２及びＦＥＴ４７のうち、何れのＦＥＴの温度が上昇した場合であっても、ヒューズ１１，１１を溶断させることが可能となる。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 非復帰スイッチ
１１ ヒューズ
１４ ＦＥＴ（第４スイッチング素子）
１５，１７ 抵抗器（抵抗回路）
１６ ＰＴＣ素子（感熱素子）
１８ ＮＴＣ素子（感熱素子）
２１，２２ ＦＥＴ（第３スイッチング素子）
３ コンバータ
３１，３２ ＦＥＴ（第１スイッチング素子）
４ パック電池
４１，４２，４３ 二次電池
４７ ＦＥＴ（第２スイッチング素子）

Claims (3)

1. 外部から供給される直流電圧を第１スイッチング素子を用いて電圧変換するコンバータと、該コンバータから充電電流が供給される二次電池とを備え、該二次電池の放電電流又は外部から供給される電流を外部の電気機器に供給する充電システムにおいて、
   前記二次電池の放電回路を遮断する第２スイッチング素子と、
   外部から供給される電流を遮断する第３スイッチング素子と、
   前記第１〜第３スイッチング素子の一部又は全部の夫々と各別に熱的に結合されており、抵抗が正（又は負）の温度係数を有する感熱素子と、
   該感熱素子の直列回路（又は並列回路）に直列に接続された抵抗回路と、
   該抵抗回路及び前記直列回路（又は並列回路）の接続点が制御端子に接続された第４スイッチング素子と、
   前記第３スイッチング素子と直列に接続されており、前記第４スイッチング素子がオンしたときに溶断されるヒューズとを備え、
   前記感熱素子の何れかと熱的に結合されたスイッチング素子の温度が上昇した場合、前記制御端子に入力される電圧信号によって、前記第４スイッチング素子がオンするようにしてあること
   を特徴とする充電システム。
2. 前記感熱素子は、ＰＴＣ素子であることを特徴とする請求項１に記載の充電システム。
3. 前記第１〜第３スイッチング素子のうちの１つが、前記感熱素子に代えて前記ヒューズと熱的に結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の充電システム。

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