JP2014166071A - 充放電制御回路、充放電制御装置及びバッテリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流検出電流値の精度が高く、安全性の高いバッテリ装置を提供する。
【解決手段】過電流検出端子１９と、過電流検出端子に接続され二次電池の過電流を検出する過電流検出回路１６と、過電流検出端子へ電流を流す定電流回路２３と、を備えた充放電制御回路１４であり、さらに、過電流検出回路は、基準電圧回路１７と、過電流検出端子の電圧と基準電圧回路の電圧を比較する比較回路１８と、過電流検出端子と定電流回路との間にスイッチ回路を備えた充放電制御回路。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の電圧や異常を検知し、二次電池の充放電を制御する充放電制御装置を備えたバッテリ装置に関し、特にバッテリが異常な状態になることや、バッテリやバッテリに接続した機器に過度な電流が流れることを防止する充放電制御回路、充放電制御装置およびバッテリ装置に関する。

図６に、従来のバッテリ装置の回路図を示す。従来のバッテリ装置は、二次電池１１と、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２と、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３と、充放電制御回路１４と、抵抗２２、３１と、容量３２と、外部端子２０、２１で構成されている。充放電制御回路１４は、制御回路１５と、過電流検出回路１６と、過電流検出端子１９と、充電制御信号出力端子４１と、放電制御信号出力端子４２と、ＤＳ端子４５と、正極電源端子４４と、負極電源端子４３で構成されている。過電流検出回路１６は、比較回路１８と、基準電圧回路１７で構成されている。

制御回路１５は、抵抗５０４、５０５、５０６、５０７、５１８、５２８と、基準電圧回路５０９、５１５、５１６と、比較回路５０１、５０８、５１３、５１４と、発振回路５０２と、カウンター回路５０３と、ロジック回路５１０と、レベルシフト回路５１１と、遅延回路５１２と、ロジック回路５２０と、ＮＭＯＳトランジスタ５１７、５１９で構成されている。

次に、従来のバッテリ装置の動作について説明する。外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、電流が流れると二次電池１１の負極と外部端子２１間に電位差が発生する。この電位差は、外部端子２０、２１間に流れた電流量Ｉ₁、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃によって決定され、Ｉ₁×（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）で表される。過電流検出端子１９の電圧は、外部端子２１の電圧と等しい。比較回路１８は、基準電圧回路１７の電圧と過電流検出端子１９の電圧を比較し、過電流検出端子１９の電圧が高ければ、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２をオフし、過電流保護をかける。過電流検出電流値の設定値をＩ_DOP、基準電圧回路１７の電圧をＶ₁₇、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値をＲ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値をＲ₁₃とする。比較回路１８が検出信号を出力する閾値電圧となる時の外部端子２１の電圧はＶ₁₇である。この時、外部端子２０、２１間に流れた電流は、外部端子２１の電圧をＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２とＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値の合計で割ったものとなり、Ｉ_DOP＝Ｖ₁₇／（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）と表される。

特開２００４−１０４９５６号公報

しかしながら従来の技術では、充放電制御スイッチの抵抗値のばらつき、過電流検出回路のばらつきのため、過電流検出電流値の精度が悪くバッテリ装置の安全性が低いという課題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するために考案されたものであり、充放電制御回路と充放電制御スイッチを組み合わせた後に、過電流検出電流値を調節することを可能にし、過電流検出電流値の精度を向上した安全性の高いバッテリ装置を提供するためのものである。

従来の課題を解決するために、本発明の充放電制御回路は以下のような構成とした。
過電流検出端子と、過電流検出端子に接続され二次電池の過電流を検出する過電流検出回路と、過電流検出端子へ電流を流す定電流回路と、を備えた充放電制御回路。

本発明によれば、充放電制御回路と充放電制御スイッチを組み合わせた後に、バッテリ装置内の抵抗の抵抗値を変化させることで過電流検出電流値を調節でき、充放電制御スイッチの抵抗値や過電流検出回路のばらつきに対して、前記抵抗の抵抗値を最適化することで過電流検出電流値の精度の向上を図り、安全性の高いバッテリ装置の提供が可能となる。

第一の実施形態のバッテリ装置の回路図である。 第二の実施形態のバッテリ装置の回路図である。 第三の実施形態のバッテリ装置の回路図である。 第四の実施形態のバッテリ装置の回路図である。 第五の実施形態のバッテリ装置の回路図である。 従来のバッテリ装置の回路図である。

以下、本実施形態について図面を参照して説明する。

＜実施形態１＞
図１は、第一の実施形態のバッテリ装置の回路図である。
第一の実施形態のバッテリ装置は、二次電池１１と、抵抗３１と、容量３２と充放電制御装置１０と外部端子２０、２１で構成されている。充放電制御装置１０は、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２と、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３と、充放電制御回路１４と、抵抗２２で構成されている。充放電制御回路１４は、制御回路１５と、過電流検出回路１６と、定電流回路２３と、過電流検出端子１９と、充電制御信号出力端子４１と、放電制御信号出力端子４２と、正極電源端子４４と、負極電源端子４３で構成されている。過電流検出回路１６は、比較回路１８と、基準電圧回路１７で構成されている。

二次電池１１は、正極は外部端子２０と抵抗３１に接続され、負極は容量３２と負極電源端子４３とＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のソース及びバックゲートに接続される。正極電源端子４４は、抵抗３１と容量３２の接続点に接続される。Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２は、ゲートは放電制御信号出力端子４２に接続され、ドレインはＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３のドレインに接続される。Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３は、ゲートは充電制御信号出力端子４１に接続され、ソース及びバックゲートは外部端子２１および抵抗２２に接続される。抵抗２２のもう一方の端子は過電流検出端子１９に接続される。比較回路１８は、反転入力端子は定電流回路２３と過電流検出端子１９に接続され、非反転入力端子は基準電圧回路１７に接続され、出力端子は制御回路１５に接続される。基準電圧回路１７のもう一方の端子は負極電源端子４３に接続され、定電流回路２３のもう一方の端子は正極電源端子４４に接続される。制御回路１５は、第一の入力は正極電源端子４４に接続され、第二の入力は負極電源端子４３に接続され、第一の出力は充電制御信号出力端子４１に接続され、第二の出力は放電制御信号出力端子４２に接続される。

次に、第一の実施形態のバッテリ装置の動作について説明する。外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、放電電流が流れると、二次電池１１の負極と外部端子２１間に電位差が発生する。この電位差は、外部端子２０、２１間に流れた電流量Ｉ₁、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃によって決定され、Ｉ₁×（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）で表される。

定電流回路２３の電流は、二次電池の正極から抵抗３１、正極電源端子４４、過電流検出端子１９、抵抗２２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、二次電池の負極という経路を流れる。このため、過電流検出端子１９の電圧は、外部端子２１の電圧に定電流回路２３からの電流が抵抗２２に流れることで発生する電圧を加算した電圧となる。比較回路１８は、基準電圧回路１７の電圧と過電流検出端子１９の電圧を比較し、過電流検出端子１９の電圧が高ければ検出信号を制御回路１５に出力して、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２をオフさせ過電流保護をかける。

過電流検出電流値の設定値をＩ_DOP、基準電圧回路１７の電圧をＶ₁₇、定電流回路２３の電流値をＩ₂₃、抵抗２２の抵抗値をＲ₂₂、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値をＲ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値をＲ₁₃とする。比較回路１８が検出信号を出力する閾値電圧となる時の外部端子２１の電圧は、Ｖ₁₇−（Ｉ₂₃×Ｒ₂₂）で表される。この時、外部端子２０、２１間に流れた電流は、外部端子２１の電圧をＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２とＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値の合計で割ったものとなり、Ｉ_DOP＝（Ｖ₁₇−（Ｉ₂₃×Ｒ₂₂））／（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）と表される。この式から、抵抗２２の抵抗値Ｒ₂₂を変化させることで過電流検出電流値の設定値Ｉ_DOPを調節することが可能であることがわかる。こうして、基準電圧回路１７の電圧Ｖ₁₇、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃のばらつきに対しＩ_DOPが設定値になるように抵抗２２の抵抗値Ｒ₂₂を最適化することでバッテリ装置の過電流検出電流値の精度の向上が可能となる。

なお、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３を用いて説明したがこの構成に限らず、Ｐｃｈ電界効果トランジスタを用い定電流回路２３の正極電源端子４４の接続を負極電源端子４３に変更しても同様の動作をさせることができるということはいうまでもない。また、バッテリの放電電流のみの制御を行う場合、充電電流のみの制御を行う場合にも本発明を利用できることは自明のことである。

以上により、第一の実施形態のバッテリ装置は抵抗２２の抵抗値を最適化することで、バッテリ装置の過電流検出電流値の精度を向上させ、バッテリ装置の安全性を高めることができる。

＜実施形態２＞
図２は、第二の実施形態のバッテリ装置の回路図である。第一の実施形態のバッテリ装置との違いは、スイッチ２４、比較回路２６、基準電圧回路２７を追加した点である。
比較回路２６は、非反転入力端子は基準電圧回路２７に接続され、反転入力端子は過電流検出端子１９に接続され、出力端子はスイッチ回路２４に接続されてスイッチ回路２４のオンオフを制御する。基準電圧回路２７のもう一方の端子は負極電源端子４３に接続される。スイッチ回路２４は一方の端子は定電流回路２３に接続され、もう一方の端子は過電流検出端子１９に接続される。他は第一の実施形態と同様の接続である。

次に、第二の実施形態のバッテリ装置の動作について説明する。外部端子２０、２１の間に負荷が接続されず放電電流が流れていないときは、比較回路２６がスイッチ回路２４をオフするように制御し定電流回路２３から流れる電流を遮断する。こうして、放電電流が流れていないときは定電流回路２３からの電流を遮断し消費電力を低減することができる。

外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、放電電流が流れると二次電池１１の負極と外部端子２１間に電位差が発生する。この電位差は、外部端子２０、２１間に流れた電流量Ｉ₁、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃によって決定され、Ｉ₁×（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）で表される。二次電池１１の負極と外部端子２１間の電位差が上昇し、基準電圧回路２７の電圧より高くなると比較回路２６は出力端子からスイッチ回路２４をオンさせる信号を出力する。スイッチ回路２４がオンすると定電流回路２３の電流は、二次電池の正極から抵抗３１、正極電源端子４４、スイッチ回路２４、過電流検出端子１９、抵抗２２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、二次電池の負極という経路を流れる。このため、過電流検出端子１９の電圧は、外部端子２１の電圧に定電流回路２３からの電流が抵抗２２に流れることで発生する電圧を加算した電圧となる。比較回路１８は、基準電圧回路１７の電圧と過電流検出端子１９の電圧を比較し、過電流検出端子１９の電圧が高ければ検出信号を制御回路１５に出力してＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２をオフさせ過電流保護をかける。

過電流検出電流値の設定値をＩ_DOP、基準電圧回路１７の電圧をＶ₁₇、定電流回路２３の電流値をＩ₂₃、抵抗２２の抵抗値をＲ₂₂、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値をＲ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値をＲ₁₃とする。比較回路１８が検出信号を出力する閾値電圧となる時の外部端子２１の電圧は、Ｖ₁₇−（Ｉ₂₃×Ｒ₂₂）で表される。この時、外部端子２０、２１間に流れた電流は、外部端子２１の電圧をＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２とＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値の合計で割ったものとなり、Ｉ_DOP＝（Ｖ₁₇−（Ｉ₂₃×Ｒ₂₂））／（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）と表される。この式から、抵抗２２の抵抗値Ｒ₂₂を変化させることで過電流検出電流値の設定値Ｉ_DOPを調節することが可能であることがわかる。こうして、基準電圧回路１７の電圧Ｖ₁₇、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃のばらつきに対しＩ_DOPが設定値になるように抵抗２２の抵抗値Ｒ₂₂を最適化することでバッテリ装置の過電流検出電流値の精度の向上が可能となる。

なお、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３を用いて説明したがこの構成に限らず、Ｐｃｈ電界効果トランジスタを用い定電流回路２３の正極電源端子４４の接続を負極電源端子４３に変更しても同様の動作をさせることができるということはいうまでもない。また、バッテリの放電電流のみの制御を行う場合、充電電流のみの制御を行う場合にも本発明を利用できることは自明のことである。

以上により、第二の実施形態のバッテリ装置は、放電電流が流れていないときは定電流回路２３の電流を遮断し消費電力を低減することができる。また、抵抗２２の抵抗値を最適化することで、バッテリ装置の過電流検出電流値の精度を向上させ、バッテリ装置の安全性を高めることができる。

＜実施形態３＞
図３は、第三の実施形態のバッテリ装置の回路図である。第二の実施形態のバッテリ装置との違いは、比較回路２６、基準電圧回路２７を削除した点である。
比較回路１８は、反転入力端子は過電流検出端子１９に接続され、非反転入力端子は基準電圧回路１７に接続され、出力端子はスイッチ回路２４と基準電圧回路１７に接続される。比較回路１８は、出力端子に出力する検出信号で、スイッチ回路２４のオンオフを制御するとともに基準電圧回路１７の電圧を制御する。

次に、第三の実施形態のバッテリ装置の動作について説明する。外部端子２０、２１の間に負荷が接続されず放電電流が流れていないときは、比較回路１８がスイッチ回路２４をオフするように制御し定電流回路２３から流れる電流を遮断し、基準電圧回路１７の電圧を低い電圧Ｖ_17Aに設定する。こうして、放電電流が流れていないときは定電流回路２３からの電流を遮断し消費電力を低減することができる。

外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、放電電流が流れると二次電池１１の負極と外部端子２１間に電位差が発生する。この電位差は、外部端子２０、２１間に流れた電流量Ｉ₁、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃によって決定され、Ｉ₁×（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）で表される。二次電池１１の負極と外部端子２１間の電位差が上昇し、基準電圧回路１７の電圧Ｖ_17Aより高くなると比較回路２６は出力端子からスイッチ回路２４をオンさせるとともに基準電圧回路１７の電圧を高い電圧Ｖ_17Bに設定する信号を出力する。この時の電流をＩ_Aとする。スイッチ回路２４がオンすると定電流回路２３の電流は、二次電池の正極から抵抗３１、正極電源端子４４、スイッチ回路２４、過電流検出端子１９、抵抗２２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、二次電池の負極という経路を流れる。このため、過電流検出端子１９の電圧は、外部端子２１の電圧に定電流回路２３からの電流が抵抗２２に流れることで発生する電圧を加算した電圧となる。比較回路１８は、基準電圧回路１７の電圧Ｖ_17Bと過電流検出端子１９の電圧を比較し、過電流検出端子１９の電圧が高ければ検出信号を制御回路１５に出力してＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２をオフさせ過電流保護をかける。この時の電流をＩ_Bとする。

過電流検出電流値の設定値をＩ_DOP、基準電圧回路１７の電圧をＶ_17B、定電流回路２３の電流値をＩ₂₃、抵抗２２の抵抗値をＲ₂₂、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値をＲ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値をＲ₁₃とする。比較回路１８が検出信号を出力する閾値電圧となる時の外部端子２１の電圧は、Ｖ_17B−（Ｉ₂₃×Ｒ₂₂）で表される。この時、外部端子２０、２１間に流れた電流は、外部端子２１の電圧をＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２とＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値の合計で割ったものとなり、Ｉ_DOP＝（Ｖ_17B−（Ｉ₂₃×Ｒ₂₂））／（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）と表される。この式から、抵抗２２の抵抗値Ｒ₂₂を変化させることで過電流検出電流値の設定値Ｉ_DOPを調節することが可能であることがわかる。こうして、基準電圧回路１７の電圧Ｖ_17B、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃のばらつきに対しＩ_DOPが設定値になるように抵抗２２の抵抗値Ｒ₂₂を最適化することでバッテリ装置の過電流検出電流値の精度の向上が可能となる。

外部端子２０、２１間に流れる電流がＩ_A以上の場合は、比較回路１８が検出信号を出力し、基準電圧回路１７の電圧をＶ_17Bに変化させ、スイッチ２４をオンさせる。この状態では充放電制御回路１４は外部端子２０、２１間に流れる電流とＩ_Bとの大小関係を監視する。

外部端子２０、２１間に流れる電流がＩ_A以上Ｉ_B未満の場合は、充放電制御回路１４が外部端子２０、２１間に流れる電流とＩ_Bとの大小関係を監視し比較回路１８の検出信号が出力されないため、基準電圧回路１７の電圧はＶ_17Aになりスイッチ２４はオフする。そして、充放電制御回路１４は再び外部端子２０、２１間に流れる電流とＩ_Aとの大小関係を監視するようになる。

その後、比較回路１８が再度検出信号を出力し、基準電圧回路１７の電圧がＶ_17Bにしスイッチ２４をオンさせる。この動作を繰り返すことで比較回路１８の出力信号は発振する。このため、制御回路１５内部に遅延回路を用いて遅延時間を設け、比較回路１８が発振している場合には過電流保護を行わないようにしておく。こうして外部端子２０、２１間に流れる電流がＩ_A以上Ｉ_B未満の場合は過電流保護がかからない。よって第三の実施形態のバッテリ装置の過電流検出電流値Ｉ_DOPは、Ｉ_Bと等しい。

なお、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３を用いて説明したがこの構成に限らず、Ｐｃｈ電界効果トランジスタを用い定電流回路２３の正極電源端子４４の接続を負極電源端子４３に変更しても同様の動作をさせることができるということはいうまでもない。また、バッテリの放電電流のみの制御を行う場合、充電電流のみの制御を行う場合にも本発明を利用できることは自明のことである。

以上により、第三の実施形態のバッテリ装置は、放電電流が流れていないときは定電流回路２３の電流を遮断し消費電力を低減することができる。これを小規模回路で実施しているため回路が少なく低コストで実現できる。また、抵抗２２の抵抗値を最適化することで、バッテリ装置の過電流検出電流値の精度を向上させ、バッテリ装置の安全性を高めることができる。

＜実施形態４＞
図４は、第四の実施形態のバッテリ装置の回路図である。第三の実施形態のバッテリ装置との違いは、比較回路１８の検出信号で、比較回路１８のオフセット電圧を変更できるようにした点である。

次に、第四の実施形態のバッテリ装置の動作について説明する。外部端子２０、２１の間に負荷が接続されず放電電流が流れていないときは、比較回路１８がスイッチ回路２４をオフするように制御し、定電流回路２３から流れる電流を遮断し、比較回路１８の非反転入力端子にかかるオフセット電圧を低い電圧Ｖ_18Aに設定する。こうして、放電電流が流れていないときは定電流回路２３からの電流を遮断し消費電力を低減することができる。

外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、放電電流が流れると二次電池１１の負極と外部端子２１間に電位差が発生する。この電位差は、外部端子２０、２１間に流れた電流量Ｉ₁、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃によって決定され、Ｉ₁×（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）で表される。二次電池１１の負極と外部端子２１間の電位差が上昇し、基準電圧回路１７の電圧Ｖ₁₇に比較回路１８の非反転入力端子にかかるオフセット電圧Ｖ_18Aを加算したＶ₁₇＋Ｖ_18Aより高くなると比較回路２６は出力端子からスイッチ回路２４をオンさせるとともに比較回路１８の非反転入力端子にかかるオフセット電圧を高い電圧Ｖ_18Aに設定する信号を出力する。

この時の電流をＩ_Aとする。スイッチ回路２４がオンすると定電流回路２３の電流は、二次電池の正極から抵抗３１、正極電源端子４４、スイッチ回路２４、過電流検出端子１９、抵抗２２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、二次電池の負極という経路を流れる。このため、過電流検出端子１９の電圧は、外部端子２１の電圧に定電流回路２３からの電流が抵抗２２に流れることで発生する電圧を加算した電圧となる。比較回路１８は、基準電圧回路１７の電圧Ｖ₁₇と過電流検出端子１９の電圧を比較し、過電流検出端子１９の電圧が高ければ検出信号を制御回路１５に出力してＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２をオフさせ過電流保護をかける。この時の電流をＩ_Bとする。

過電流検出電流値の設定値をＩ_DOP、基準電圧回路１７の電圧をＶ₁₇、定電流回路２３の電流値をＩ₂₃、抵抗２２の抵抗値をＲ₂₂、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値をＲ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値をＲ₁₃とすると、比較回路１８が検出信号を出力する閾値電圧となる時の外部端子２１の電圧は、Ｖ₁₇−（Ｉ₂₃×Ｒ₂₂）で表される。この時、外部端子２０、２１間に流れた電流は、外部端子２１の電圧をＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２とＮｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値の合計で割ったものとなり、Ｉ_DOP ＝（Ｖ₁₇−（Ｉ₂₃×Ｒ₂₂））／（Ｒ₁₂＋Ｒ₁₃）と表される。この式から、抵抗２２の抵抗値Ｒ₂₂を変化させることで過電流検出電流値の設定値Ｉ_DOPを調節することが可能であることがわかる。こうして、基準電圧回路１７の電圧Ｖ₁₇、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２の抵抗値Ｒ₁₂、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３の抵抗値Ｒ₁₃のばらつきに対しＩ_DOPが設定値になるように抵抗２２の抵抗値Ｒ₂₂を最適化することでバッテリ装置の過電流検出電流値の精度の向上が可能となる。

外部端子２０、２１間に流れる電流がＩ_A以上の場合は、比較回路１８が検出信号を出力し、比較回路１８の非反転入力端子にかかるオフセット電圧をＶ_18Aに変化させ、スイッチ２４をオンさせる。この状態ではバッテリ状態監視回路１４は外部端子２０、２１間に流れる電流とＩ_Bとの大小関係を監視する。

外部端子２０、２１間に流れる電流がＩ_A以上Ｉ_B未満の場合は、バッテリ状態監視回路１４が外部端子２０、２１間に流れる電流とＩ_Bとの大小関係を監視し比較回路１８の検出信号が出力されないため、比較回路１８の非反転入力端子にかかるオフセット電圧はＶ_18Aになりスイッチ２４はオフする。そして、バッテリ状態監視回路１４は再び外部端子２０、２１間に流れる電流とＩ_Aとの大小関係を監視するようになる。

その後、比較回路１８が再度検出信号を出力し、比較回路１８の非反転入力端子にかかるオフセット電圧がＶ_18Aにしスイッチ２４をオンさせる。この動作を繰り返すことで比較回路１８の出力信号は発振する。このため、制御回路１５内部に遅延回路を用いて遅延時間を設け、比較回路１８が発振している場合には過電流保護を行わないようにしておく。こうして外部端子２０、２１間に流れる電流がＩ_A以上Ｉ_B未満の場合は過電流保護がかからない。よって第四の実施形態のバッテリ装置の過電流検出電流値Ｉ_DOPは、Ｉ_Bと等しい。

なお、比較回路１８の非反転入力端子のオフセットを変更することで説明したが、この構成に限らず反転入力端子のオフセットを変更することでも同様に動作させることができる。
また、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３を用いて説明したがこの構成に限らず、Ｐｃｈ電界効果トランジスタを用い定電流回路２３の正極電源端子４４の接続を負極電源端子４３に変更しても同様の動作をさせることができるということはいうまでもない。
また、バッテリの放電電流のみの制御を行う場合、充電電流のみの制御を行う場合にも本発明を利用できることは自明のことである。

以上により、第四の実施形態のバッテリ装置は、放電電流が流れていないときは定電流回路２３の電流を遮断し消費電力を低減することができる。これを小規模回路で実施しているため回路が少なく低コストで実現できる。また、抵抗２２の抵抗値を最適化することで、バッテリ装置の過電流検出電流値の精度を向上させ、バッテリ装置の安全性を高めることができる。

＜実施形態５＞
図５は、第五の実施形態のバッテリ装置の回路図である。第一の実施形態との違いは、充放電制御回路１４の過電流検出端子を過電流検出端子５０とし、充放電制御装置１０の内部に抵抗５１、５２を設けた点である。

抵抗５２は、二次電池１１の負極とＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のソースとの間に接続される。抵抗５１は、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２のソースと充放電制御回路１４の過電流検出端子５０との間に接続される。定電流回路２３は、正極電源端子４４と過電流検出端子５０の間に接続され、過電流検出回路１６内部の比較回路１８は過電流検出端子５０と基準電圧回路１７の電圧を比較している。

次に、第五の実施形態のバッテリ装置の動作について説明する。外部端子２０、２１の間に負荷が接続され、放電電流が流れると抵抗５２の２つの端子間に電位差が発生する。この電位差は、外部端子２０、２１間に流れた電流量Ｉ₁、抵抗５２の抵抗値Ｒ₅₂によって決定され、Ｉ₁×Ｒ₅₂で表される。

定電流回路２３の電流は二次電池の正極から抵抗３１、正極電源端子４４、過電流検出端子５０、抵抗５１、抵抗５２、二次電池の負極という経路を流れる。このため、過電流検出端子５０の電圧は、Ｉ₁／Ｒ₅₂に定電流回路２３からの電流が抵抗５１に流れることで発生する電圧を加算した電圧となる。比較回路１８は、基準電圧回路１７の電圧と過電流検出端子５０の電圧を比較し、過電流検出端子５０の電圧が高ければ検出信号を制御回路１５に出力してＮｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２をオフさせ過電流保護をかける。

過電流検出電流値の設定値をＩ_DOP、基準電圧回路１７の電圧をＶ₁₇、定電流回路２３の電流値をＩ₂₃、抵抗５２の抵抗値をＲ₅₂、抵抗５１の抵抗値をＲ₅₁とすると、比較回路１８が検出信号を出力する閾値電圧となる時の抵抗５２の電圧は、Ｖ₁₇−（Ｉ₂₃×Ｒ₅₁）で表される。よってＩ_DOPは抵抗５２の電圧を抵抗５２の抵抗値で割ったものとなり、Ｉ_DOP＝（Ｖ₁₇−（Ｉ₂₃×Ｒ₅₁））／Ｒ₅₂と表される。この式から、抵抗５１の抵抗値Ｒ₅₁を変化させることで過電流検出電流値の設定値Ｉ_DOPを調節することが可能であることがわかる。こうして、基準電圧回路１７の電圧Ｖ₁₇、抵抗５２の抵抗値Ｒ₅₂のばらつきに対しＩ_DOPが設定値になるように抵抗５１の抵抗値Ｒ₅₁を最適化することでバッテリ装置の過電流検出電流値の精度の向上が可能となる。

なお、Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ１２、Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ１３を用いて説明したがこの構成に限らず、Ｐｃｈ電界効果トランジスタを用い定電流回路２３の正極電源端子４４の接続を負極電源端子４３に変更しても同様の動作をさせることができるということはいうまでもない。
また、バッテリの放電電流のみの制御を行う場合や、充電電流のみの制御を行う場合にも、本発明を利用できることは自明のことである。

以上により、第五の実施形態のバッテリ装置は抵抗５１の抵抗値を最適化することで、バッテリ装置の過電流検出電流値の精度を向上させ、バッテリ装置の安全性を高めることができる。

１０ 充放電制御装置
１１ 二次電池
１２ Ｎｃｈ放電制御電界効果トランジスタ
１３ Ｎｃｈ充電制御電界効果トランジスタ
１４ 充放電制御回路
１５ 制御回路
１６ 過電流検出回路
１８、５０１、５０８、５１３、５１４ 比較回路
１９ 過電流検出端子
２０、２１ 外部端子
２３ 定電流回路
２４ スイッチ
１７、２７、５０９、５１５、５１６ 基準電圧回路
４１ 充電制御信号出力端子
４２ 放電制御信号出力端子
４３ 負極電源端子
４４ 正極電源端子
４５ ＤＳ端子

Claims (6)

1. 二次電池の電圧や異常を検知する充放電制御回路であって、
   過電流検出端子と、
   前記過電流検出端子に接続され、前記二次電池の過電流を検出する過電流検出回路と、
   前記過電流検出端子へ電流を流す定電流回路と、
   を備えたことを特徴とする充放電制御回路。
2. 前記過電流検出回路は、
   基準電圧回路と、
   前記過電流検出端子の電圧と前記基準電圧回路の電圧を比較する比較回路と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御回路。
3. 前記過電流検出回路は、
   基準電圧回路と、
   前記過電流検出端子の電圧と前記基準電圧回路の電圧を比較する比較回路と、
   前記過電流検出端子と前記定電流回路との間にスイッチ回路を、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御回路。
4. 前記過電流検出回路は、
   基準電圧回路と、
   前記過電流検出端子の電圧と前記基準電圧回路の電圧を比較する比較回路と、を備え
   前記比較回路の出力信号で、前記比較回路の入力端子のオフセット電圧を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の充放電制御回路。
5. 二次電池の充放電経路に設けられた充放電制御スイッチと、
   前記二次電池の電圧を監視し、前記充放電制御スイッチを制御する請求項１に記載の充放電制御回路と、
   前記充放電制御回路の過電流検出端子に接続される抵抗と、を備え、
   前記抵抗の抵抗値を変化させることで、前記過電流検出回路が過電流を検出する電流値を調節することができる、ことを特徴とする充放電制御装置。
6. 二次電池と、
   請求項５に記載の充放電制御装置と、を備えたことを特徴とするバッテリ装置。

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