JP2015050813A - 電池保護回路、電池保護装置及び電池パック、並びに電池保護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セルが複数並列に接続された二次電池の保護機能を強化できる、電池保護回路を提供すること。【解決手段】セルが複数並列に接続された二次電池を保護する電池保護回路であって、前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの過充電を検出したとき、対応するセルの充電を禁止する過充電検出部と、前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの過放電を検出したとき、対応するセルの放電を禁止する過放電検出部と、前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに充電電流が流れている期間に前記充電電流が所定の充電電流値を超えることを制限する充電電流制限部と、前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに放電電流が流れている期間に前記放電電流が所定の放電電流値を超えることを制限する放電電流制限部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。【選択図】図１

Description

本発明は、セルが複数並列に接続された二次電池を保護する技術に関する。

セルが複数並列に接続された二次電池を保護する技術は、例えば特許文献１に開示されている。本文献に開示された技術は、電位差の高いセルから電位差の低いセルに流れる突入電流からセルを保護する技術である。

特開２００６−３４５６６０号公報

しかしながら、上述の従来技術は、電位差の高いセルから電位差の低いセルへの一方向のみの過電流からセルを保護する技術であるため、セルが複数並列に接続された二次電池を十分に保護できない場合がある。そこで、セルが複数並列に接続された二次電池の保護機能を強化できる、電池保護回路、電池保護装置及び電池パック、並びに電池保護方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、一態様によれば、
セルが複数並列に接続された二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの過充電を検出したとき、対応するセルの充電を禁止する過充電検出部と、
前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの過放電を検出したとき、対応するセルの放電を禁止する過放電検出部と、
前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに充電電流が流れている期間に前記充電電流が所定の充電電流値を超えることを制限する充電電流制限部と、
前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに放電電流が流れている期間に前記放電電流が所定の放電電流値を超えることを制限する放電電流制限部とを備えることを特徴とする、電池保護回路が提供される。

一態様によれば、セルが複数並列に接続された二次電池の保護機能を強化できる。

電池保護回路の構成例を示した図 電池保護方法の一例を示した図 電池保護回路の構成例を示した図 電池保護回路の構成例を示した図

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。

図１は、本発明の一実施形態である電池パック１００の構成図である。電池パック１００は、負荷接続端子５，６に接続される不図示の外部負荷に電力を供給可能な二次電池２００と、二次電池２００を保護する保護モジュール８０とを内蔵して備えている。電池パック１００は、外部負荷に内蔵されてもよいし、外付けされてもよい。外部負荷の具体例として、携帯端末（携帯電話、携帯ゲーム機、ＰＤＡ、モバイルパソコン、スマートフォン、タブレット端末、音楽や映像の携帯プレーヤーなど）、コンピュータ、ヘッドセット、カメラなどの電子機器が挙げられる。

二次電池２００は、負荷接続端子５，６に接続される不図示の充電器によって充電可能である。二次電池２００の具体例として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが挙げられる。二次電池２００は、２つのセル２０１，２０２が互いに並列に接続されて構成されている。

保護モジュール８０は、負荷接続端子５と、負荷接続端子６と、セル接続端子３，１７，２７とを備え、セル接続端子３，１７，２７に接続された二次電池２００を過電流から保護する電池保護装置である。セル接続端子３は、負荷接続端子５に電源経路８を介して繋がる。セル接続端子１７は、負荷接続端子６に電源経路１６を介して繋がり、セル接続端子２７は、負荷接続端子６に電源経路２６を介して繋がる。セル接続端子３は、セル２０１とセル２０１の両方の正極に接続されている。セル接続端子１７は、セル２０２の負極に接続されずに、セル２０１の負極に接続される。セル接続端子２７は、セル２０１の負極に接続されずに、セル２０２の負極に接続される。

保護モジュール８０は、トランジスタ１１，１２，２１，２２を備えている。トランジスタ１１は、セル２０１の充電経路を遮断可能な充電経路遮断部であり、トランジスタ１２は、セル２０１の放電経路を遮断可能な放電経路遮断部である。トランジスタ２１は、セル２０２の充電経路を遮断可能な充電経路遮断部であり、トランジスタ２２は、セル２０２の放電経路を遮断可能な放電経路遮断部である。図示の場合、トランジスタ１１は、セル２０１の充電電流が流れる電源経路１６を遮断でき、トランジスタ１２は、セル２０１の放電電流が流れる電源経路１６を遮断できる。トランジスタ２１は、セル２０２の充電電流が流れる電源経路２６を遮断でき、トランジスタ２２は、セル２０２の放電電流が流れる電源経路２６を遮断できる。

トランジスタ１１，１２は、電源経路１６の導通／遮断を切り替え可能なスイッチング素子であり、電源経路１６に直列に挿入されている。トランジスタ２１，２２は、電源経路２６の導通／遮断を切り替え可能なスイッチング素子であり、電源経路２６に直列に挿入されている。

トランジスタ１１，１２，２１，２２は、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ１１は、トランジスタ１１の寄生ダイオードの順方向がセル２０１の放電方向に一致するように電源経路１６に挿入されている。トランジスタ１２は、トランジスタ１２の寄生ダイオードの順方向がセル２０１の充電方向に一致するように電源経路１６に挿入されている。トランジスタ２１は、トランジスタ２１の寄生ダイオードの順方向がセル２０２の放電方向に一致するように電源経路１６に挿入されている。トランジスタ２２は、トランジスタ２２の寄生ダイオードの順方向がセル２０２の充電方向に一致するように電源経路２６に挿入されている。

なお、トランジスタ１１，１２，２１，２２は、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタなどの他の半導体素子でもよい。また、トランジスタ１１，１２，２１，２２のドレイン−ソース間（又は、コレクタ−エミッタ間）にダイオードが追加されてもよい。

保護モジュール８０は、抵抗１３，２３を備えている。抵抗１３は、セル２０１に流れる放電電流又は充電電流の電流値を検出するための検出抵抗であり、セル接続端子１７とトランジスタ１１，１２との間における電源経路１６に直列に挿入されている。抵抗２３は、セル２０２に流れる放電電流又は充電電流の電流値を検出するための検出抵抗であり、セル接続端子２７とトランジスタ２１，２２との間における電源経路２６に直列に挿入されている。

保護モジュール８０は、キャパシタ１４，２４を備えている。キャパシタ１４は、抵抗１３に並列に接続されている。キャパシタ１４を抵抗１３に並列に接続することによって、抵抗１３を用いた電流検出の精度が向上する。キャパシタ２４は、抵抗２３に並列に接続されている。キャパシタ２４を抵抗２３に並列に接続することによって、抵抗２３を用いた電流検出の精度が向上する。

保護モジュール８０は、保護ＩＣ９０を備えている。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、一つのチップから構成されている。

保護ＩＣ９０は、ＶＤＤ端子と、ＶＳＳ１端子と、ＶＳＳ２端子とを備えている。ＶＤＤ端子は、抵抗１を介して、セル接続端子３又は電源経路８に接続される正側電源端子である。ＶＳＳ１端子は、セル接続端子１７と抵抗１３との間で電源経路１６に接続される負側電源端子である。ＶＳＳ２端子は、セル接続端子２７と抵抗２３との間で電源経路２６に接続される負側電源端子である。

抵抗１は、ＶＤＤ端子に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。キャパシタ２は、抵抗Ｒ１とＶＤＤ端子との間に接続された一端と、セル接続端子１７と抵抗１３との間で電源経路１６に接続される他端とを有している。抵抗１とキャパシタ２によって構成されたＲＣローパスフィルタは、ＶＤＤ端子とＶＳＳ１端子との間の電源電圧を平滑化できる。

保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０のＣＯＵＴ１端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ１１をオンでき、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ１１をオフできる充電制御回路３４を有している。充電制御回路３４は、トランジスタ１１をオンすることによって、セル２０１を充電する方向の電流が電源経路１６に流れることを許可でき、トランジスタ１１をオフすることによって、セル２０２を充電する方向の電流が電源経路１６に流れることを禁止できる。

また、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０のＤＯＵＴ１端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ１２をオンでき、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ１２をオフできる放電制御回路３７を有している。放電制御回路３７は、トランジスタ１２をオンすることによって、セル２０１を放電する方向の電流が電源経路１６に流れることを許可でき、トランジスタ１２をオフすることによって、セル２０１を放電する方向の電流が電源経路１６に流れることを禁止できる。

同様に、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０のＣＯＵＴ２端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ２１をオンでき、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ２１をオフできる充電制御回路４４を有している。充電制御回路４４は、トランジスタ２１をオンすることによって、セル２０２を充電する方向の電流が電源経路２６に流れることを許可でき、トランジスタ２１をオフすることによって、セル２０２を充電する方向の電流が電源経路２６に流れることを禁止できる。

また、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０のＤＯＵＴ２端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ２２をオンでき、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ２２をオフできる放電制御回路４７を有している。放電制御回路４７は、トランジスタ２２をオンすることによって、セル２０２を放電する方向の電流が電源経路２６に流れることを許可でき、トランジスタ２２をオフすることによって、セル２０２を放電する方向の電流が電源経路２６に流れることを禁止できる。

保護モジュール８０は、セルが複数並列に接続された二次電池を保護する電池保護装置の一例である。保護モジュール８０は、保護制御部を有する保護ＩＣ９０を備えている。保護制御部は、二次電池に構成された複数のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの保護を制御する。保護制御回路３０は、セル２０１に対して設けられ、セル２０１の保護を制御する保護制御部の一例であり、保護制御回路４０は、セル２０２に対して設けられ、セル２０２の保護を制御する保護制御部の一例である。

保護制御回路３０は、電流検出回路３１と、充電過電流検出回路３２と、充電電流制限回路３３と、充電制御回路３４と、放電過電流検出回路３５と、放電電流制限回路３６と、放電制御回路３７と、過充電検出回路３８と、過放電検出回路３９とを備えている。保護制御回路４０は、電流検出回路４１と、充電過電流検出回路４２と、充電電流制限回路４３と、充電制御回路４４と、放電過電流検出回路４５と、放電電流制限回路４６と、放電制御回路４７と、過充電検出回路４８と、過放電検出回路４９とを備えている。

保護モジュール８０は、二次電池に構成された複数のセルそれぞれに対して設けられた充電電流制限部と、二次電池に構成された複数のセルそれぞれに対して設けられた放電電流制限部とを有する保護ＩＣ９０を備えている。

充電電流制限回路３３は、セル２０１に対して設けられた充電電流制限部の一例であり、放電電流制限回路３６は、セル２０１に対して設けられた放電電流制限部の一例である。充電電流制限回路３３及び放電電流制限回路３６は、ＶＤＤ端子とＶＳＳ１端子又はＣＳ１端子との間の電圧を電源電圧として動作する。同様に、充電電流制限回路４３は、セル２０２に対して設けられた充電電流制限部の一例であり、放電電流制限回路４６は、セル２０２に対して設けられた放電電流制限部の一例である。充電電流制限回路４３及び放電電流制限回路４６は、ＶＤＤ端子とＶＳＳ２端子又はＣＳ２端子との間の電圧を電源電圧として動作する。

また、保護モジュール８０は、二次電池に構成された複数のセルそれぞれの充電経路に設けられた充電制御素子と、二次電池に構成された複数のセルそれぞれの放電経路に設けられた放電制御素子とを備えている。

トランジスタ１１は、セル２０１の充電経路である電源経路１６に設けられた充電制御素子の一例であり、トランジスタ１２は、セル２０１の放電経路である電源経路１６に設けられた放電制御素子の一例である。同様に、トランジスタ２１は、セル２０２の充電経路である電源経路２６に設けられた充電制御素子の一例であり、トランジスタ２２は、セル２０２の放電経路である電源経路２６に設けられた放電制御素子の一例である。

充電電流制限回路３３は、充電電流制限回路３３に対応するセル２０１に充電電流Ｉ１が流れている充電期間に充電電流Ｉ１が所定の充電電流値Ｉｃｔｈ１を超えることをトランジスタ１１のオン状態を制御することにより制限する充電電流制限制御を行う。トランジスタ１１は、充電電流Ｉ１が流れている充電期間に充電電流Ｉ１が充電電流値Ｉｃｔｈ１を超えることを充電電流制限回路３３の充電電流制限制御により制限する充電電流制限素子である。トランジスタ１１は、セル２０１の充電方向に流れる充電電流Ｉ１の流れを制限でき、充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１の流れが制限されるようにトランジスタ１１をオン動作させる。

したがって、充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ1が充電電流値Ｉｃｔｈ１に上昇して到達しても、充電電流Ｉ１が充電電流値Ｉｃｔｈ１を超えないように充電電流Ｉ１の流れを絞りながら、充電電流Ｉ１を零よりも大きな電流値で流し続けることができる。

同様に、充電電流制限回路４３は、充電電流制限回路４３に対応するセル２０２に充電電流Ｉ２が流れている充電期間に充電電流Ｉ２が所定の充電電流値Ｉｃｔｈ２を超えることをトランジスタ２１のオン状態を制御することにより制限する充電電流制限制御を行う。トランジスタ２１は、充電電流Ｉ２が流れている充電期間に充電電流Ｉ２が充電電流値Ｉｃｔｈ２を超えることを充電電流制限回路４３の充電電流制限制御により制限する充電電流制限素子である。トランジスタ２１は、セル２０２の充電方向に流れる充電電流Ｉ２の流れを制限でき、充電電流制限回路４３は、充電電流Ｉ２の流れが制限されるようにトランジスタ２１をオン動作させる。

したがって、充電電流制限回路４３は、充電電流Ｉ２が充電電流値Ｉｃｔｈ２に上昇して到達しても、充電電流Ｉ２が充電電流値Ｉｃｔｈ２を超えないように充電電流Ｉ２の流れを絞りながら、充電電流Ｉ２を零よりも大きな電流値で流し続けることができる。

なお、電源経路８に流れる充電電流Ｉは、セル２０１及び電源経路１６を流れる充電電流Ｉ１と、セル２０２及び電源経路２６を流れる充電電流Ｉ２との和である。また、充電電流値Ｉｃｔｈ１と放電電流値Ｉｃｔｈ２とは、等しい値でもよいし、異なる値でもよい。

このように、充電電流Ｉ１又はＩ２が所定の充電電流値で制限されることによって、セル２０１とセル２０２の容量が互いに異なっていても、両セル間で過剰な充放電電流が流れることを防止できる。そして、互いに異なる容量を有する複数のセルを並列に接続できるため、限られた実装面積を効率的に使用できる。例えば、容量が小さくなるほどセルの体積は小さくなるので、複数のセルが実装される基板に存在する隙間スペースに、それらの複数のセルのうち相対的に小さな容量を有するセルを実装できる。

また、このように、充電電流Ｉ１又はＩ２が所定の充電電流値で制限されることによって、セル２０１とセル２０２との接続時に両セル間の電圧差が大きくても、両セル間で過剰な充放電電流が流れることを防止できる。また、充電電流Ｉ１又はＩ２が所定の充電電流値で制限されることによって、いずれかのセルが満充電になっても、残りのセルに過剰な充電電流が流れることを防止できる。また、充電電流Ｉ１又はＩ２が所定の充電電流値で制限されることによって、いずれかのセルの内部インピーダンスがセルの劣化等により増加しても、残りのセルに過剰な充電電流が流れることを防止できる。

なお、充電電流制限回路３３は、保護ＩＣ９０のＣＯＵＴ１端子とＶ−１端子との間の電圧値を制御することによって、トランジスタ１１のゲート‐ソース間の電圧値を調整できるので、充電電流Ｉ１の電流値を増減しながら制限できる。ＣＯＵＴ１端子は、トランジスタ１１のゲートに接続され、Ｖ−１端子は、抵抗１５を介して、トランジスタ１１のソースに接続される。同様に、充電電流制限回路４３は、保護ＩＣ９０のＣＯＵＴ２端子とＶ−２端子との間の電圧値を制御することによって、トランジスタ２１のゲート‐ソース間の電圧値を調整できるので、充電電流Ｉ２の電流値を増減しながら制限できる。ＣＯＵＴ２端子は、トランジスタ２１のゲートに接続され、Ｖ−２端子は、抵抗２５を介して、トランジスタ２１のソースに接続される。

一方、放電電流制限回路３６は、放電電流制限回路３６に対応するセル２０１に放電電流Ｉ１（図示の矢印とは逆向きの電流）が流れている放電期間に放電電流Ｉ１が所定の放電電流値Ｉｄｔｈ１を超えることをトランジスタ１２のオン状態を制御することにより制限する放電電流制限制御を行う。トランジスタ１２は、放電電流Ｉ１が流れている放電期間に放電電流Ｉ１が放電電流値Ｉｄｔｈ１を超えることを放電電流制限回路３６の放電電流制限制御により制限する放電電流制限素子である。トランジスタ１２は、セル２０１の放電方向に流れる放電電流Ｉ１の流れを制限でき、放電電流制限回路３６は、放電電流Ｉ１の流れが制限されるようにトランジスタ１２をオン動作させる。

したがって、放電電流制限回路３６は、放電電流Ｉ1が放電電流値Ｉｄｔｈ１に上昇して到達しても、放電電流Ｉ１が放電電流値Ｉｄｔｈ１を超えないように放電電流Ｉ１の流れを絞りながら、放電電流Ｉ１を零よりも大きな電流値で流し続けることができる。

同様に、放電電流制限回路４６は、放電電流制限回路４６に対応するセル２０２に放電電流Ｉ２（図示の矢印とは逆向きの電流）が流れている放電期間に放電電流Ｉ２が所定の放電電流値Ｉｄｔｈ２を超えることをトランジスタ２２のオン状態を制御することにより制限する放電電流制限制御を行う。トランジスタ２２は、放電電流Ｉ２が流れている放電期間に放電電流Ｉ２が放電電流値Ｉｄｔｈ２を超えることを放電電流制限回路４６の放電電流制限制御により制限する放電電流制限素子である。トランジスタ２２は、セル２０２の放電方向に流れる放電電流Ｉ２の流れを制限でき、放電電流制限回路４６は、放電電流Ｉ２の流れが制限されるようにトランジスタ２２をオン動作させる。

したがって、放電電流制限回路４６は、放電電流Ｉ２が放電電流値Ｉｄｔｈ２に上昇して到達しても、放電電流Ｉ２が放電電流値Ｉｄｔｈ２を超えないように放電電流Ｉ２の流れを絞りながら、放電電流Ｉ２を零よりも大きな電流値で流し続けることができる。

なお、電源経路８に流れる放電電流Ｉ（図示の矢印とは逆向きの電流）は、セル２０１及び電源経路１６を流れる放電電流Ｉ１と、セル２０２及び電源経路２６を流れる放電電流Ｉ２との和である。また、放電電流値Ｉｄｔｈ１と放電電流値Ｉｄｔｈ２とは、等しい値でもよいし、異なる値でもよい。

このように、放電電流Ｉ１又はＩ２が所定の放電電流値で制限されることによって、セル２０１とセル２０２の容量が互いに異なっていても、両セル間で過剰な充放電電流が流れることを防止できる。そして、互いに異なる容量を有する複数のセルを並列に接続できるため、限られた実装面積を効率的に使用できる。例えば、容量が小さくなるほどセルの体積は小さくなるので、複数のセルが実装される基板に存在する隙間スペースに、それらの複数のセルのうち相対的に小さな容量を有するセルを実装できる。

また、このように、放電電流Ｉ１又はＩ２が所定の放電電流値で制限されることによって、セル２０１とセル２０２との接続時に両セル間の電圧差が大きくても、両セル間で過剰な充放電電流が流れることを防止できる。特に、充電電流Ｉ１又はＩ２が所定の充電電流値で制限される上述の機能と組み合わされることによって、両セル間で過剰な充放電電流が流れることを更に迅速に防止できる。

また、放電電流Ｉ１又はＩ２が所定の放電電流値で制限されることによって、電源経路８を介して負荷接続端子５に接続される負荷に対して過剰な負荷電流が流れることを防止できる。

なお、放電電流制限回路３６は、保護ＩＣ９０のＤＯＵＴ１端子とＶＳＳ１端子又はＣＳ１端子との間の電圧値を制御することによって、トランジスタ１２のゲート‐ソース間の電圧値を調整できるので、放電電流Ｉ１の電流値を増減しながら制限できる。ＤＯＵＴ１端子は、トランジスタ１２のゲートに接続され、ＶＳＳ１端子は、抵抗１３を介して、トランジスタ１２のソースに接続され、ＣＳ１端子は、抵抗１３を介さずに、トランジスタ１２のソースに接続される。同様に、放電電流制限回路４６は、保護ＩＣ９０のＤＯＵＴ２端子とＶＳＳ２端子又はＣＳ２端子との間の電圧値を制御することによって、トランジスタ２２のゲート‐ソース間の電圧値を調整できるので、放電電流Ｉ２の電流値を増減しながら制限できる。ＤＯＵＴ２端子は、トランジスタ２２のゲートに接続され、ＶＳＳ２端子は、抵抗２３を介して、トランジスタ２２のソースに接続され、ＣＳ２端子は、抵抗２３を介さずに、トランジスタ２２のソースに接続される。

充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｃｔｈ１よりも小さい場合、充電電流Ｉ１が充電電流値Ｉｃｔｈ１よりも低い値まで上昇することをトランジスタ１１の制御電圧を高く変更することにより許容する充電電流上昇制御を行う。逆に、充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｃｔｈ１よりも大きい場合、充電電流Ｉ１の電流値をトランジスタ１１の制御電圧を低く変更することにより低下させる充電電流低下制御を行う。トランジスタ１１がＭＯＳＦＥＴである場合、トランジスタ１１の制御電圧は、トランジスタ１１のゲート‐ソース間の電圧に相当する。

充電電流制限回路３３は、充電電流上昇制御及び充電電流低下制御を行うことにより、充電電流Ｉ１が上昇しても、充電電流Ｉ１の電流値を充電電流値Ｉｃｔｈ１に安定的に近づけることができる。特に、充電電流制限回路３３は、充電電流上昇制御及び充電電流低下制御を周期的に行うことにより、充電電流Ｉ１が上昇しても、充電電流Ｉ１の電流値を充電電流値Ｉｃｔｈ１に一層安定的に収束させることができる。

充電電流制限回路４３も同様の制御を行うことにより、充電電流Ｉ２の電流値を充電電流値Ｉｃｔｈ２に安定的に近づけることができる。

放電電流制限回路３６は、放電電流Ｉ１の検出値が放電電流値Ｉｄｔｈ１よりも小さい場合、放電電流Ｉ１が充電電流値Ｉｄｔｈ１よりも低い値まで上昇することをトランジスタ１２の制御電圧を高く変更することにより許容する放電電流上昇制御を行う。逆に、放電電流制限回路３６は、放電電流Ｉ１の検出値が放電電流値Ｉｄｔｈ１よりも大きい場合、放電電流Ｉ１の電流値をトランジスタ１２の制御電圧を低く変更することにより低下させる放電電流低下制御を行う。トランジスタ１２がＭＯＳＦＥＴである場合、トランジスタ１２の制御電圧は、トランジスタ１２のゲート‐ソース間の電圧に相当する。

放電電流制限回路３６は、放電電流上昇制御及び放電電流低下制御を行うことにより、放電電流Ｉ１が上昇しても、放電電流Ｉ１の電流値を放電電流値Ｉｄｔｈ１に安定的に近づけることができる。特に、放電電流制限回路３６は、放電電流上昇制御及び放電電流低下制御を周期的に行うことにより、放電電流Ｉ１が上昇しても、放電電流Ｉ１の電流値を放電電流値Ｉｄｔｈ１に一層安定的に収束させることができる。

放電電流制限回路４６も同様の制御を行うことにより、放電電流Ｉ２の電流値を放電電流値Ｉｄｔｈ２に安定的に近づけることができる。

充電電流Ｉ１の検出値又は放電電流Ｉ１の検出値は、保護ＩＣ９０の電流検出回路３１が保護ＩＣ９０のＶＳＳ１端子とＣＳ１端子との間の電圧を検出することによって取得できる。電流検出回路３１は、例えば、抵抗１３の両端電圧と抵抗１３に流れる電流の向きとを測定することによって、充電電流Ｉ１の検出値又は放電電流Ｉ１の検出値を取得できる。ＶＳＳ１端子は、セル接続端子１７と抵抗１３の一端との間における電源経路１６に接続され、ＣＳ１端子は、抵抗１３の他端とトランジスタ１１，１２との間における電源経路１６に接続される。

同様に、充電電流Ｉ２の検出値又は放電電流Ｉ２の検出値は、保護ＩＣ９０の電流検出回路４１が保護ＩＣ９０のＶＳＳ２端子とＣＳ２端子との間の電圧を検出することによって取得できる。電流検出回路４１は、例えば、抵抗２３の両端電圧と抵抗２３に流れる電流の向きとを測定することによって、充電電流Ｉ２の検出値又は放電電流Ｉ２の検出値を取得できる。ＶＳＳ２端子は、セル接続端子２７と抵抗２３の一端との間における電源経路２６に接続され、ＣＳ２端子は、抵抗２３の他端とトランジスタ２１，２２との間における電源経路２６に接続される。

電流検出回路３１は、セル２０１に対して設けられた電流検出部の一例である。電流検出回路３１は、ＶＤＤ端子とＶＳＳ１端子又はＣＳ１端子との間の電圧を電源電圧として動作する。同様に、電流検出回路４１は、セル２０２に対して設けられた電流検出部の一例である。電流検出回路４１は、ＶＤＤ端子とＶＳＳ２端子又はＣＳ２端子との間の電圧を電源電圧として動作する。

保護モジュール８０は、二次電池に構成された複数のセルそれぞれに対して設けられた充電過電流検出部を有する保護ＩＣ９０を備えている。充電過電流検出回路３２は、セル２０１に対して設けられた充電過電流検出部の一例であり、充電過電流検出回路４２は、セル２０２に対して設けられた充電過電流検出部の一例である。

充電過電流検出回路３２は、所定の第１の充電過電流検出閾値以上の充電電流Ｉ１の検出値を電流検出回路３１から取得した場合、セル２０１を充電する方向の過電流（充電過電流）が検出されたと判断する。充電過電流検出回路３２は、セル２０１の充電過電流が検出された場合、セル２０１に充電電流Ｉ１が流れることを禁止する。充電過電流検出回路３２は、セル２０１に充電電流Ｉ１が流れることを禁止する場合、充電禁止信号を出力する。

充電過電流検出回路４２も、充電過電流検出回路３２と同様の回路である。充電過電流検出回路４２は、所定の第２の充電過電流検出閾値以上の充電電流Ｉ２の検出値を電流検出回路４１から取得した場合、セル２０２に充電電流Ｉ２が流れることを禁止する充電禁止信号を出力する。

なお、第１の充電過電流検出閾値と第２の充電過電流検出閾値は、等しい値でも異なる値でもよい。

保護モジュール８０は、二次電池に構成された複数のセルそれぞれに対して設けられた放電過電流検出部を有する保護ＩＣ９０を備えている。放電過電流検出回路３５は、セル２０１に対して設けられた放電過電流検出部の一例であり、放電過電流検出回路４５は、セル２０２に対して設けられた放電過電流検出部の一例である。

放電過電流検出回路３５は、所定の第１の放電過電流検出閾値以上の放電電流Ｉ１の検出値を電流検出回路３１から取得した場合、セル２０１を放電する方向の過電流（放電過電流）が検出されたと判断する。放電過電流検出回路３５は、セル２０１の放電過電流が検出された場合、セル２０１に放電電流Ｉ１が流れることを禁止する。放電過電流検出回路３５は、セル２０１に放電電流Ｉ１が流れることを禁止する場合、放電禁止信号を出力する。

放電過電流検出回路４５も、放電過電流検出回路３５と同様の回路である。放電過電流検出回路４５は、所定の第２の放電過電流検出閾値以上の放電電流Ｉ２の検出値を電流検出回路４１から取得した場合、セル２０２に放電電流Ｉ２が流れることを禁止する放電禁止信号を出力する。

なお、第１の放電過電流検出閾値と第２の放電過電流検出閾値は、等しい値でも異なる値でもよい。

保護モジュール８０は、二次電池に構成された複数のセルそれぞれに対して設けられた過充電検出部を有する保護ＩＣ９０を備えている。過充電検出回路３８は、セル２０１に対して設けられた過充電検出部の一例であり、過充電検出回路４８は、セル２０２に対して設けられた過充電検出部の一例である。

過充電検出回路３８は、所定の第１の過充電検出閾値以上のセル電圧をセル２０１について検出することにより、セル２０１に過充電が検出されたと判断する充電過電圧検出回路である。過充電検出回路３８は、セル２０１に過充電が検出された場合、セル２０１を充電することを禁止する。過充電検出回路３８は、セル２０１を充電することを禁止した場合、充電禁止信号を出力する。

過充電検出回路４８も、過充電検出回路３８と同様の回路である。過充電検出回路４８は、所定の第２の過充電検出閾値以上のセル電圧をセル２０２について検出された場合、セル２０２を充電することを禁止し、充電禁止信号を出力する。

なお、第１の過充電検出閾値と第２の過充電検出閾値は、等しい値でも異なる値でもよい。

保護モジュール８０は、二次電池に構成された複数のセルそれぞれに対して設けられた過放電検出部を有する保護ＩＣ９０を備えている。過放電検出回路３９は、セル２０１に対して設けられた過放電検出部の一例であり、過放電検出回路４９は、セル２０２に対して設けられた過放電検出部の一例である。

過放電検出回路３９は、所定の第１の過放電検出閾値以下のセル電圧をセル２０１について検出することにより、セル２０１に過放電が検出されたと判断する放電過電圧検出回路である。過放電検出回路３９は、セル２０１に過放電が検出された場合、セル２０１を放電することを禁止する。過放電検出回路３９は、セル２０１を放電することを禁止した場合、放電禁止信号を出力する。

過放電検出回路４９も、過放電検出回路３９と同様の回路である。過放電検出回路４９は、所定の第２の過放電検出閾値以上のセル電圧をセル２０２について検出された場合、セル２０２を放電することを禁止する放電禁止信号を出力する。

なお、第１の過放電検出閾値と第２の過放電検出閾値は、等しい値でも異なる値でもよい。

充電制御回路３４は、過充電検出回路３８と充電過電流検出回路３２のうち少なくとも一つの検出回路から充電禁止信号が出力されたとき、トランジスタ１１をオフする。トランジスタ１１のオフにより、セル２０１の充電電流が流れる電源経路１６を遮断できるので、セル２０１に流れる充電電流を停止でき、セル２０１を過充電又は充電過電流から保護できる。同様に、充電制御回路４４は、過充電検出回路４８と充電過電流検出回路４２のうち少なくとも一つの検出回路から充電禁止信号が出力されたとき、トランジスタ２１をオフする。トランジスタ２１のオフにより、セル２０２の充電電流が流れる電源経路２６を遮断できるので、セル２０２に流れる充電電流を停止でき、セル２０２を過充電又は充電過電流から保護できる。

放電制御回路３７は、過放電検出回路３９と放電過電流検出回路３５のうち少なくとも一つの検出回路から放電禁止信号が出力されたとき、トランジスタ１２をオフする。トランジスタ１２のオフにより、セル２０１の放電電流が流れる電源経路１６を遮断できるので、セル２０１に流れる放電電流を停止でき、セル２０１を過放電又は放電過電流から保護できる。同様に、放電制御回路４７は、過放電検出回路４９と放電過電流検出回路４５のうち少なくとも一つの検出回路から放電禁止信号が出力されたとき、トランジスタ２２をオフする。トランジスタ２２のオフにより、セル２０２の放電電流が流れる電源経路２６を遮断できるので、セル２０２に流れる放電電流を停止でき、セル２０２を過放電又は放電過電流から保護できる。

充電制御回路３４は、セル２０１とセル２０２との間での同極間（図示の場合、セル２０１の負極とセル２０２の負極との間）の電位差ΔＶ及び／又は電流Ｉ１とＩ２に応じて、充電電流制限回路３３によって電流制限するのか充電過電流検出回路３２によって電流停止するのか切り替える。充電制御回路３４は、例えば、充電方向を正の方向としたときの電位差ΔＶが零又は零よりも大きな設定閾値Ｖｔｈ未満の場合、充電電流制限回路３３が充電電流Ｉ１の流れを制限することを禁止し、充電過電流検出回路３２が充電電流Ｉ１の流れを停止することを許可する。逆に、充電制御回路３４は、例えば、充電方向を正の方向としたときの電位差ΔＶが設定閾値Ｖｔｈ以上の場合、充電電流制限回路３３が充電電流Ｉ１の流れを制限することを許可し、充電過電流検出回路３２が充電電流Ｉ１の流れを停止することを禁止する。

充電制御回路３４は、電位差ΔＶが設定閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定することによって、セル２０１とセル２０２との間で過剰な充放電電流が流れるか否かを判断できる。充電方向を正の方向としたときの電位差ΔＶが設定閾値Ｖｔｈ以上の状態は、セル２０１とセル２０２との間で過剰な充放電電流が流れる状態である。そのような状態では、充電過電流が充電過電流検出回路３２によって検出されても、充電電流制限回路３３が充電電流Ｉ１の流れを制限することによって、充電電流Ｉ１を零よりも大きな電流値で流し続けることができる。逆に、充電方向を正の方向としたときの電位差ΔＶが設定閾値Ｖｔｈ未満の状態は、セル２０１とセル２０２との間で過剰な充放電電流が流れていない状態である。そのような状態では、充電過電流が充電過電流検出回路３２によって検出されれば、充電電流Ｉ１の流れを停止することができる。

充電制御回路４４も、電位差ΔＶ及び／又は電流Ｉ１とＩ２に応じて、充電電流制限回路４３によって電流制限するのか充電過電流検出回路４２によって電流停止するのか切り替える。充電制御回路４４も、充電制御回路３４と上記同様の回路でよいので、その詳細説明を省略するが、充電流Ｉ２について、充電制御回路３４と上記同様の効果が得られる。

放電制御回路３７は、電位差ΔＶ及び／又は電流Ｉ１とＩ２に応じて、放電電流制限回路３６によって電流制限するのか放電過電流検出回路３５によって電流停止するのか切り替える。放電制御回路３７は、例えば、放電方向を正の方向としたときの電位差ΔＶが零又は零よりも大きな設定閾値Ｖｔｈ未満の場合、放電電流制限回路３６が放電電流Ｉ１の流れを制限することを禁止し、放電過電流検出回路３５が放電電流Ｉ１の流れを停止することを許可する。逆に、放電制御回路３７は、例えば、放電方向を正の方向としたときの電位差ΔＶが設定閾値Ｖｔｈ以上の場合、放電電流制限回路３６が放電電流Ｉ１の流れを制限することを許可し、放電過電流検出回路３５が放電電流Ｉ１の流れを停止することを禁止する。

放電制御回路３７は、電位差ΔＶが設定閾値Ｖｔｈ以上であるか否かを判定することによって、セル２０１とセル２０２との間で過剰な充放電電流が流れるか否かを判断できる。放電方向を正の方向としたときの電位差ΔＶが設定閾値Ｖｔｈ以上の状態は、セル２０１とセル２０２との間で過剰な充放電電流が流れる状態である。そのような状態では、放電過電流が放電過電流検出回路３５によって検出されても、放電電流制限回路３６が放電電流Ｉ１の流れを制限することによって、放電電流Ｉ１を零よりも大きな電流値で流し続けることができる。逆に、放電方向を正の方向としたときの電位差ΔＶが設定閾値Ｖｔｈ未満の状態は、セル２０１とセル２０２との間で過剰な充放電電流が流れていない状態である。そのような状態では、放電過電流が放電過電流検出回路３５によって検出されれば、放電電流Ｉ１の流れを停止することができる。

放電制御回路４７も、電位差ΔＶ及び／又は電流Ｉ１とＩ２に応じて、放電電流制限回路４６によって電流制限するのか放電過電流検出回路４５によって電流停止するのか切り替える。放電制御回路４７も、放電制御回路３７と上記同様の回路でよいので、その詳細説明を省略するが、放電流Ｉ２について、放電制御回路３７と上記同様の効果が得られる。

なお、電位差ΔＶは、ＶＳＳ１端子とＶＳＳ２端子との間の電圧（又は、セル接続端子１７とセル接続端子２７との間の電圧）が検出されることによって取得できる。また、電流Ｉ１は、抵抗１３の両端電圧が検出されることによって取得でき、電流Ｉ２は、抵抗２３の両端電圧が検出されることによって取得できる。

充電過電流検出回路３２と充電電流制限回路３３は互いに並列に接続され、電流検出回路３１から供給される電流検出値は、充電過電流検出回路３２と充電電流制限回路３３のそれぞれに入力される。

充電過電流検出回路３２は、例えば、電流検出回路３１から供給される充電電流Ｉ１の検出値が所定の第１の充電過電流検出閾値以上であるか否かを判定するためのコンパレータ３２ａを有する。充電過電流検出回路３２は、充電電流Ｉ１の検出値が所定の第１の充電過電流検出閾値以上であるとコンパレータ３２ａによって判断された場合、セル２０１に充電電流Ｉ１が流れることを禁止する充電禁止信号を充電制御回路３４に対して出力する。

充電電流制限回路３３は、例えば、電流検出回路３１から供給される充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｃｔｈ１よりも小さいか大きいかを判定するためのコンパレータ３３ａを有する。充電電流制限回路３３は、コンパレータ３３ａによって判定された充電電流Ｉ１の検出値と充電電流値Ｉｃｔｈ１との大小関係に応じて、トランジスタ１１に入力される制御電圧値を調整するためのアナログ調整信号を充電制御回路３４に対して出力する。

同様に、充電過電流検出回路４２と充電電流制限回路４３は互いに並列に接続され、電流検出回路４１から供給される電流検出値は、充電過電流検出回路４２と充電電流制限回路４３のそれぞれに入力される。充電過電流検出回路４２と充電電流制限回路４３が、それぞれ、コンパレータを有しコンパレータの判断結果に応じたアナログ調整信号を出力する点については、充電過電流検出回路３２及び充電電流制限回路３３の場合と同様であるため、説明を省略する。放電過電流検出回路３５及び放電電流制限回路３６の場合、放電過電流検出回路４５及び放電電流制限回路４６の場合についても同様であるため、説明を省略する。

図２は、充電電流制限回路３３で行われる電池保護方法に含まれる各制御工程の流れを示した状態遷移図である。Ｓ０〜Ｓ６は、充電電流制限回路３３の制御状態を表す。なお、充電電流制限回路４３と放電電流制限回路３６と放電電流制限回路４６で行われる電池保護方法も、図２と同じ流れである。そのため、以下では、代表して充電電流制限回路３３の動作について説明し、その他の制御回路の動作についての説明は省略又は簡略する。

ＶＧＳ１は、トランジスタ１１のゲート−ソース間電圧（ゲート電圧）を表す。Ｖ１〜Ｖ６は、ゲート電圧ＶＧＳ１の電圧値を表し、すべて、トランジスタ１１のオン閾値以上の電圧値である。つまり、状態Ｓ１乃至Ｓ６では、トランジスタ１１がオンしていることにより充電電流Ｉ１が流れている状態である。ゲート電圧ＶＧＳ１の電圧値は、「０＜Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ５＜Ｖ６」の関係が成立する。

閾値Ｉｔｈは、上述の充電電流値Ｉｃｔｈ１に相当する。充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１が閾値Ｉｔｈよりも小さい場合（Ｉ１＜Ｉｔｈ）、充電電流Ｉ１は正常値であると判定する。一方、充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１が閾値Ｉｔｈよりも大きい場合（Ｉ１＞Ｉｔｈ）、充電電流Ｉ１が過大な充電電流であると判定する。

まず、充電電流制限回路３３は、充電電流制限回路３３の電源投入時の初期状態（状態Ｓ０）では、トランジスタ１１がオフの状態から始まるように、トランジスタ１１のゲート電圧値を零に設定する。これにより、電源投入時にセル２０１に過大な充電電流Ｉ１が流れることを防止できる。

充電電流制限回路３３は、トランジスタ１１をオンして充電電流Ｉ１がセル２０１に流れることを許容するため、ゲート電圧値をＶ１に設定する。ゲート電圧値Ｖ１がトランジスタ１１のオン閾値よりも僅かに大きな値であることによって、トランジスタ１１をハーフオンさせることができる。これにより、充電電流Ｉ１の電流値を絞ってトランジスタ１１に流すことができる。

充電電流制限回路３３は、トランジスタ１１のゲート電圧を段階的に上げる毎に又は下げる毎に、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｔｈよりも小さいか否かを判定することを繰り返す。

充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｔｈよりも小さいと判定した場合、充電電流Ｉ１が充電電流値Ｉｔｈよりも低い値まで上昇することをトランジスタ１１のゲート電圧を高く変更することにより許容する充電電流上昇制御を行う。トランジスタ１１のゲート電圧を高く変更することによって、充電電流Ｉ１の許容上限値を引き上げることができる。充電電流Ｉ１の許容上限値とは、充電電流Ｉ１がとりうる最大の電流値である。

一方、充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｔｈよりも大きいと判定した場合、充電電流Ｉ１の電流値をトランジスタ１１のゲート電圧を低く変更することにより低下させる充電電流低下制御を行う。トランジスタ１１のゲート電圧を低く変更することによって、充電電流Ｉ１の許容上限値を引き下げることができる。

このような制御を繰り返すことにより、充電電流Ｉ１が過剰に増加しようとしても、充電電流Ｉ１を充電電流値Ｉｔｈ付近で流し続けることができる。

例えば、充電電流制限回路３３は、状態Ｓ１において、充電電流Ｉ１の検出値が所定の充電電流値Ｉｔｈよりも小さいか否かを判定する。充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｔｈよりも小さい場合、トランジスタ１１のゲート電圧値をＶ１からＶ２に大きくする（Ｓ１からＳ２に遷移）。電圧値Ｖ２は、電圧値Ｖ１よりも僅かに大きな値である。これにより、トランジスタ１１が流すことが可能な電流値が僅かに上昇するため、充電電流Ｉ１の許容上限値を引き上げることができる。充電電流制限回路３３は、状態Ｓ２において、トランジスタ１１をハーフオンさせることにより、充電電流Ｉ１の電流値を絞ってトランジスタ１１に流すことができる。

充電電流制限回路３３は、状態Ｓ２において、充電電流Ｉ１の検出値が所定の充電電流値Ｉｔｈよりも小さいか否かを判定する。

充電電流制限回路３３は、状態Ｓ２において、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｔｈよりも小さい場合、トランジスタ１１のゲート電圧値をＶ２からＶ３に大きくする（Ｓ２からＳ３に遷移）。電圧値Ｖ３は、電圧値Ｖ２よりも僅かに大きな値である。これにより、トランジスタ１１が流すことが可能な電流値が僅かに上昇するため、充電電流Ｉ１の許容上限値を更に引き上げることができる。充電電流制限回路３３は、状態Ｓ３において、トランジスタ１１をハーフオンさせることにより、充電電流Ｉ１の電流値を絞ってトランジスタ１１に流すことができる。

充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１の許容上限値を各状態でトランジスタ１１により徐々に引き上げても、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｔｈよりも小さいと状態Ｓ５で判定した場合、充電電流Ｉ１の許容上限値の引き上げ幅をトランジスタ１１により大きくする。例えば、充電電流制限回路３３は、トランジスタ１１のゲート電圧をトランジスタ１１のオン閾値よりも所定値以上大きくすることにより、充電電流Ｉ１の許容上限値の引き上げ幅を大きくする。充電電流制限回路３３は、例えば、トランジスタ１１のゲート電圧のＳ５からＳ６までの引き上げ幅を、トランジスタ１１のゲート電圧のそれまでの引き上げ幅（例えば、Ｓ４からＳ５までの引き上げ幅）よりも大きくする。これにより、トランジスタ１１がフルオンするため、トランジスタ１１のオン抵抗が下がり、トランジスタ１１の発熱上昇を抑えることができる。

逆に、充電電流制限回路３３は、充電電流Ｉ１の許容上限値を各状態でトランジスタ１１により徐々に引き下げても、充電電流Ｉ１の検出値が充電電流値Ｉｔｈよりも大きいと状態Ｓ１で判定した場合、充電電流Ｉ１の許容上限値の引き下げ幅をトランジスタ１１により大きくする。例えば、充電電流制限回路３３は、トランジスタ１１のゲート電圧をトランジスタ１１のオン閾値よりも所定値以上小さくすることにより、充電電流Ｉ１の許容上限値の引き下げ幅を大きくする。充電電流制限回路３３は、例えば、トランジスタ１１のゲート電圧のＳ１からＳ０までの引き下げ幅を、トランジスタ１１のゲート電圧のそれまでの引き下げ幅（例えば、Ｓ３からＳ２までの引き下げ幅）よりも大きくする。これにより、トランジスタ１１がオフするため、セル２０１に過剰な充電電流Ｉ１が流れ続くことを防止できる。

なお、充電電流制限回路３３，４３及び放電電流制限回路３６，４６の４つの制限回路は、上記同様の制御を互いに独立に行う。例えば、放電電流制限回路４６も、トランジスタ２２のゲート電圧を上げる毎に又は下げる毎に、放電電流Ｉ２の検出値が放電電流値Ｉｔｈよりも小さいか否かを判定することを繰り返す。

放電電流制限回路４６は、放電電流Ｉ２の検出値が放電電流値Ｉｔｈよりも小さいと判定した場合、放電電流Ｉ２が放電電流値Ｉｔｈよりも低い値まで上昇することをトランジスタ２２のゲート電圧を高く変更することにより許容する放電電流上昇制御を行う。トランジスタ２２のゲート電圧を高く変更することによって、放電電流Ｉ２の許容上限値を引き上げることができる。放電電流Ｉ２の許容上限値とは、放電電流Ｉ２がとりうる最大の電流値である。

一方、放電電流制限回路４６は、放電電流Ｉ２の検出値が放電電流値Ｉｔｈよりも大きいと判定した場合、放電電流Ｉ２の電流値をトランジスタ２２のゲート電圧を低く変更することにより低下させる放電電流低下制御を行う。トランジスタ２２のゲート電圧を低く変更することによって、放電電流Ｉ２の許容上限値を引き下げることができる。

このような制御を繰り返すことにより、放電電流Ｉ２が過剰に増加しようとしても、放電電流Ｉ２を放電電流値Ｉｔｈ付近で流し続けることができる。

例えば、放電電流制限回路４６は、状態Ｓ１において、放電電流Ｉ２の検出値が所定の放電電流値Ｉｔｈよりも小さいか否かを判定する。放電電流制限回路４６は、放電電流Ｉ２の検出値が放電電流値Ｉｔｈよりも小さい場合、トランジスタ２２のゲート電圧値をＶ１からＶ２に大きくする（Ｓ１からＳ２に遷移）。電圧値Ｖ２は、電圧値Ｖ１よりも僅かに大きな値である。これにより、トランジスタ２２が流すことが可能な電流値が僅かに上昇するため、放電電流Ｉ２の許容上限値を引き上げることができる。放電電流制限回路４６は、状態Ｓ２において、トランジスタ２２をハーフオンさせることにより、放電電流Ｉ２の電流値を絞ってトランジスタ２２に流すことができる。

また、上記同様、放電電流制限回路４６は、放電電流Ｉ２の許容上限値を各状態でトランジスタ２２により徐々に引き上げても、放電電流Ｉ２の検出値が放電電流値Ｉｔｈよりも小さいと状態Ｓ５で判定した場合、放電電流Ｉ２の許容上限値の引き上げ幅をトランジスタ２２により大きくする。例えば、放電電流制限回路４６は、トランジスタ２２のゲート電圧をトランジスタ２２のオン閾値よりも所定値以上大きくすることにより、放電電流Ｉ２の許容上限値の引き上げ幅を大きくする。放電電流制限回路４６は、例えば、トランジスタ２２のゲート電圧のＳ５からＳ６までの引き上げ幅を、トランジスタ２２のゲート電圧のそれまでの引き上げ幅（例えば、Ｓ４からＳ５までの引き上げ幅）よりも大きくする。これにより、トランジスタ２２がフルオンするため、トランジスタ２２のオン抵抗が下がり、トランジスタ２２の発熱上昇を抑えることができる。

逆に、放電電流制限回路４６は、放電電流Ｉ２の許容上限値を各状態でトランジスタ２２により徐々に引き下げても、放電電流Ｉ２の検出値が放電電流値Ｉｔｈよりも大きいと状態Ｓ１で判定した場合、放電電流Ｉ２の許容上限値の引き下げ幅をトランジスタ２２により大きくする。例えば、放電電流制限回路４６は、トランジスタ２２のゲート電圧をトランジスタ２２のオン閾値よりも所定値以上小さくすることにより、放電電流Ｉ２の許容上限値の引き下げ幅を大きくする。放電電流制限回路４６は、例えば、トランジスタ２２のゲート電圧のＳ１からＳ０までの引き下げ幅を、トランジスタ２２のゲート電圧のそれまでの引き下げ幅（例えば、Ｓ３からＳ２までの引き下げ幅）よりも大きくする。これにより、トランジスタ２２がオフするため、セル２０２に過剰な放電電流Ｉ２が流れ続くことを防止できる。

充電電流制限回路４３及び放電電流制限回路３６の動作も同様である。

図３は、本発明の他の実施形態である電池パック１０１の第１の構成例を示した図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は省略又は簡略する。電池パック１０１は、保護モジュール８１を備えている。

保護モジュール８１は、セルが複数並列に接続された二次電池を保護する電池保護装置の一例である。保護モジュール８１は、保護制御部を有する保護ＩＣ９１を備えている。保護制御部は、二次電池に構成された複数のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの保護を制御する。保護制御回路５０は、セル２０１に対して設けられ、セル２０１の保護を制御する保護制御部の一例であり、保護制御回路６０は、セル２０２に対して設けられ、セル２０２の保護を制御する保護制御部の一例である。

保護制御回路５０は、電流検出回路５１と、充電電流制限回路５３と、充電制御回路５４と、放電電流制限回路５６と、放電制御回路５７と、過充電検出回路５８と、過放電検出回路５９とを備えている。保護制御回路６０は、電流検出回路６１と、充電電流制限回路６３と、充電制御回路６４と、放電電流制限回路６６と、放電制御回路６７と、過充電検出回路６８と、過放電検出回路６９とを備えている。

電流検出回路５１，充電制御回路５４、放電制御回路５７、過充電検出回路５８、過放電検出回路５９は、それぞれ、図１における、電流検出回路３１、充電制御回路３４、放電制御回路３７、過充電検出回路３８、過放電検出回路３９と同様の回路である。電流検出回路６１，充電制御回路６４、放電制御回路６７、過充電検出回路６８、過放電検出回路６９は、それぞれ、図１における、電流検出回路４１、充電制御回路４４、放電制御回路４７、過充電検出回路４８、過放電検出回路４９と同様の回路である。

充電電流制限回路５３は、図１における充電電流制限回路３３の電流制限機能と充電過電流検出回路３２の電流停止機能とを含んだ回路である。充電電流制限回路６３は、図１における充電電流制限回路４３の電流制限機能と充電過電流検出回路４２の電流停止機能とを含んだ回路である。放電電流制限回路５６は、図１における放電電流制限回路３６の電流制限機能と放電過電流検出回路３５の電流停止機能とを含んだ回路である。放電電流制限回路６６は、図１における放電電流制限回路４６の電流制限機能と放電過電流検出回路４５の電流停止機能とを含んだ回路である。

充電電流制限回路５３の電流制限機能と電流停止機能は、電流検出回路５１によって取得された充電電流Ｉ１又は放電電流Ｉ１の検出値を共用する。これにより、充電電流Ｉ１又は放電電流Ｉ１の検出値が入力されるコンパレータを、両機能で共通化できる。充電電流制限回路５３は、セル２０１と２０２との間での同極間の電位差ΔＶ及び／又は電流Ｉ１とＩ２に応じて、電流制限機能と電流停止機能のうち一方の機能が作動することを許可し他方の機能が作動することを禁止する。

充電電流制限回路６３、放電電流制限回路５６及び放電電流制限回路６６も、充電電流制限回路５３と同様の機能を有するので、充電電流制限回路５３と同様の効果が得られる。

図４は、本発明の他の実施形態である電池パック１０１の第２の構成例を示した図である。上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は省略又は簡略する。

図４において、充電過電流検出回路５２，６２は、夫々、図１における充電過電流検出回路３２，４２の電流停止機能を含んだ回路であり、充電電流制限回路５３，６３は、夫々、図１における充電電流制限回路３３，４３の電流制限機能を含んだ回路である。同様に、放電過電流検出回路５５，６５は、夫々、図１における放電過電流検出回路３５，４５の電流停止機能を含んだ回路であり、放電電流制限回路５６，６６は、夫々、図１における放電電流制限回路３６，４６の電流制限機能を含んだ回路である。

充電電流制限回路５３と充電過電流検出回路５２とは直列に接続されている。図４の場合、電流検出回路５１から供給される電流検出値は、充電電流制限回路５３を経由して、充電過電流検出回路５２に入力され、充電電流制限回路５３の出力が、充電過電流検出回路５２に入力される。

充電電流制限回路５３は、例えば、アナログスイッチ７１を介して、トランジスタ１１に入力される制御電圧値を調整するためのアナログ調整信号を充電制御回路５４に対して出力する。アナログスイッチ７１は、充電過電流検出回路５２から出力される信号に従って、オンオフ制御される。

充電過電流検出回路５２は、充電過電流が検出されていない場合、アナログスイッチ７１をオンすることによって、充電電流制限回路５３がアナログ調整信号を充電制御回路５４に対して出力することを許可する。充電制御回路５４は、充電電流制限回路５３によって電流制限することが許可されている場合、アナログ調整信号に従ってトランジスタ１１のオン状態を制御する。

一方、充電過電流検出回路５２は、充電過電流が検出された場合、アナログスイッチ７１をオフすることによって、充電電流制限回路５３がアナログ調整信号を充電制御回路５４に対して出力することを禁止する。充電過電流検出回路５２は、充電過電流が検出された場合、セル２０１に充電電流Ｉ１が流れることを禁止する充電禁止信号を充電制御回路５４に対して出力する。充電制御回路５４は、充電禁止信号が出力されたとき、トランジスタ１１をオフする。

充電電流制限回路６３と充電過電流検出回路６２との直列構成、アナログスイッチ７３及び充電制御回路６４も、充電電流制限回路５３及び充電過電流検出回路５２との直列構成、アナログスイッチ７１及び充電制御回路５４と同様の機能を有する。放電電流制限回路５６と放電過電流検出回路５５との直列構成、アナログスイッチ７２及び放電制御回路５７も、充電電流制限回路５３及び充電過電流検出回路５２との直列構成、アナログスイッチ７１及び充電制御回路５４と同様の機能を有する。放電電流制限回路６６と放電過電流検出回路６５との直列構成、アナログスイッチ７４及び放電制御回路６７も、充電電流制限回路５３及び充電過電流検出回路５２との直列構成、アナログスイッチ７１及び充電制御回路５４と同様の機能を有する。そのため、これらの説明については省略する。

以上、電池保護回路、電池保護装置及び電池パック、並びに電池保護方法を実施形態例により説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではない。他の実施形態例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、二次電池２００に構成されるセルの並列数が２つの場合を例示したが、３つ以上の場合も同様に考えることができる。また、トランジスタ１１とトランジスタ１２は、図示の配置位置を互いに置換してもよい。また、トランジスタ２１とトランジスタ２２は、図示の配置位置を互いに置換してもよい。

また、充電制御用トランジスタ１１，２１及び放電制御用トランジスタ１２，２２、並びに抵抗１３，２３が負側の電源経路１６，２６に挿入されている場合を例示した。しかしながら、充電制御用トランジスタ１１，２１及び放電制御用トランジスタ１２，２２、並びに抵抗１３，２３が正側の電源経路８に挿入されてもよい。

また、二次電池に構成される各セルは、単数のセルでもよいし、複数のセルが直列又は並列に接続されて構成されたセルでもよい。また、各セルの容量は、互いに同じ値でもよいし、異なる値でもよい。

また、充電電流を制限する素子及び放電電流を制限する素子は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限らず、他の形態の素子でもよい。例えば、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴ，バイポーラトランジスタ、フォトカプラ、センサなどでもよい。

また、保護ＩＣ９０又は保護モジュール８０は、電池パックに内蔵されない構成であってよく、二次電池からの電力供給を受ける電子機器等の電気負荷に取り付けられる構成であってよい。

３ 正側セル接続端子
５ 正側負荷接続端子
６ 負側負荷接続端子
８ 正側電源経路
１１，２１ 充電制御用トランジスタ（充電制御素子の例）
１２，２２ 放電制御用トランジスタ（放電制御素子の例）
１６，２６ 負側電源経路
１７，２７ 負側セル接続端子
３０，４０，５０，６０ 保護制御回路
３１，４１、５１，６１ 電流検出回路
３２，４２，５２，６２ 充電過電流検出回路
３３，４３，５３，６３ 充電電流制限回路（充電電流制限部の例）
３４，４４，５４，６４ 充電制御回路（充電制御部の例）
３５，４５，５５，６５ 放電過電流検出回路
３６，４６，５６，６６ 放電電流制限回路（放電電流制限部の例）
３７，４７，５７，６７ 放電制御回路（放電制御部の例）
３８，４８，５８，６８ 過充電検出回路（過充電検出部の例）
３９，４９，５９，６９ 過放電検出回路（過放電検出部の例）
７１，７２，７３，７４ アナログスイッチ
８０ 保護モジュール
９０，９１ 保護ＩＣ
１００，１０１ 電池パック
２００ 二次電池
２０１，２０２ セル

Claims (20)

1. セルが複数並列に接続された二次電池を保護する電池保護回路であって、
   前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの過充電を検出したとき、対応するセルの充電を禁止する過充電検出部と、
   前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの過放電を検出したとき、対応するセルの放電を禁止する過放電検出部と、
   前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに充電電流が流れている期間に前記充電電流が所定の充電電流値を超えることを制限する充電電流制限部と、
   前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに放電電流が流れている期間に前記放電電流が所定の放電電流値を超えることを制限する放電電流制限部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
2. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも小さい場合、前記充電電流が前記所定の充電電流値よりも低い値まで上昇することを許容し、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも大きい場合、前記充電電流の電流値を低下させ、
   前記放電電流制限部は、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも小さい場合、前記放電電流が前記所定の放電電流値よりも低い値まで上昇することを許容し、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも大きい場合、前記放電電流の電流値を低下させる、請求項１に記載の電池保護回路。
3. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも小さい場合、前記充電電流の許容上限値を引き上げ、
   前記放電電流制限部は、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも小さい場合、前記放電電流の許容上限値を引き上げる、請求項２に記載の電池保護回路。
4. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の許容上限値を徐々に引き上げても、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも小さい場合、前記充電電流の許容上限値の引き上げ幅を大きくし、
   前記放電電流制限部は、前記放電電流の許容上限値を徐々に引き上げても、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも小さい場合、前記放電電流の許容上限値の引き上げ幅を大きくする、請求項３に記載の電池保護回路。
5. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも大きい場合、前記充電電流の許容上限値を引き下げ、
   前記放電電流制限部は、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも大きい場合、前記放電電流の許容上限値を引き下げる、請求項３又は４に記載の電池保護回路。
6. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の許容上限値を徐々に引き下げても、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも大きい場合、前記充電電流の許容上限値の引き下げ幅を大きくし、
   前記放電電流制限部は、前記放電電流の許容上限値を徐々に引き下げても、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも大きい場合、前記放電電流の許容上限値の引き下げ幅を大きくする、請求項５に記載の電池保護回路。
7. セルが複数並列に接続された二次電池を保護する電池保護装置であって、
   前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの過充電を検出したとき、対応するセルの充電を禁止する過充電検出部と、
   前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの過放電を検出したとき、対応するセルの放電を禁止する過放電検出部と、
   前記二次電池のセルそれぞれの充電経路に設けられ、対応するセルの充電が前記過充電検出部により禁止された場合、対応するセルの充電経路を遮断する充電制御素子と、
   前記二次電池のセルそれぞれの放電経路に設けられ、対応するセルの放電が前記過放電検出部により禁止された場合、対応するセルの放電経路を遮断する放電制御素子と、
   前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに充電電流が流れている充電期間に前記充電電流が所定の充電電流値を超えることを前記充電制御素子により制限する充電電流制限部と、
   前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに放電電流が流れている放電期間に前記放電電流が所定の放電電流値を超えることを前記放電制御素子により制限する放電電流制限部とを備えることを特徴とする、電池保護装置。
8. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも小さい場合、前記充電電流が前記所定の充電電流値よりも低い値まで上昇することを前記充電制御素子により許容し、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも大きい場合、前記充電電流の電流値を前記充電制御素子により低下させ、
   前記放電電流制限部は、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも小さい場合、前記放電電流が前記所定の放電電流値よりも低い値まで上昇することを前記放電制御素子により許容し、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも大きい場合、前記放電電流の電流値を前記放電制御素子により低下させる、請求項７に記載の電池保護装置。
9. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも小さい場合、前記充電電流の許容上限値を前記充電制御素子により引き上げ、
   前記放電電流制限部は、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも小さい場合、前記放電電流の許容上限値を前記放電制御素子により引き上げる、請求項８に記載の電池保護装置。
10. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の許容上限値を前記充電制御素子により徐々に引き上げても、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも小さい場合、前記充電電流の許容上限値の引き上げ幅を前記充電制御素子により大きくし、
    前記放電電流制限部は、前記放電電流の許容上限値を前記放電制御素子により徐々に引き上げても、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも小さい場合、前記放電電流の許容上限値の引き上げ幅を前記放電制御素子により大きくする、請求項９に記載の電池保護装置。
11. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも大きい場合、前記充電電流の許容上限値を前記充電制御素子により引き下げ、
    前記放電電流制限部は、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも大きい場合、前記放電電流の許容上限値を前記放電制御素子により引き下げる、請求項９又は１０に記載の電池保護装置。
12. 前記充電電流制限部は、前記充電電流の許容上限値を前記充電制御素子により徐々に引き下げても、前記充電電流の検出値が前記所定の充電電流値よりも大きい場合、前記充電電流の許容上限値の引き下げ幅を前記充電制御素子により大きくし、
    前記放電電流制限部は、前記放電電流の許容上限値を前記放電制御素子により徐々に引き下げても、前記放電電流の検出値が前記所定の放電電流値よりも大きい場合、前記放電電流の許容上限値の引き下げ幅を前記放電制御素子により大きくする、請求項１１に記載の電池保護装置。
13. 前記充電制御素子は、前記充電電流を制御する充電制御トランジスタであり、
    前記放電制御素子は、前記放電電流を制御する放電制御トランジスタであり、
    前記充電電流制限部は、前記充電制御トランジスタの制御電圧を制御することにより、前記充電電流の許容上限値を変更し、
    前記放電電流制限部は、前記放電制御トランジスタの制御電圧を制御することにより、前記放電電流の許容上限値を変更する、請求項９から１２のいずれか一項に記載の電池保護装置。
14. 前記充電制御素子は、前記充電電流を制御する充電制御トランジスタであり、
    前記放電制御素子は、前記放電電流を制御する放電制御トランジスタであり、
    前記充電電流制限部は、前記充電制御トランジスタの制御電圧を前記充電制御トランジスタのオン閾値よりも所定値以上大きくすることにより、前記充電電流の許容上限値の引き上げ幅を大きくし、
    前記放電電流制限部は、前記放電制御トランジスタの制御電圧を前記放電制御トランジスタのオン閾値よりも所定値以上大きくすることにより、前記放電電流の許容上限値の引き上げ幅を大きくする、請求項１０に記載の電池保護装置。
15. 前記充電制御素子は、前記充電電流を制御する充電制御トランジスタであり、
    前記放電制御素子は、前記放電電流を制御する放電制御トランジスタであり、
    前記充電電流制限部は、前記充電制御トランジスタの制御電圧を前記充電制御トランジスタのオン閾値よりも所定値以上小さくすることにより、前記充電電流の許容上限値の引き下げ幅を大きくし、
    前記放電電流制限部は、前記放電制御トランジスタの制御電圧を前記放電制御トランジスタのオン閾値よりも所定値以上小さくすることにより、前記放電電流の許容上限値の引き下げ幅を大きくする、請求項１２に記載の電池保護装置。
16. 請求項７から１５のいずれか一項に記載の電池保護装置と、前記二次電池とを備える電池パック。
17. セルが複数並列に接続された二次電池を保護する電池保護方法であって、
    過充電が検出されたセルの充電を禁止することを前記二次電池のセルそれぞれに対して行う過充電検出工程と、
    過放電が検出されたセルの放電を禁止することを前記二次電池のセルそれぞれに対して行う過放電検出工程と、
    セルに充電電流が流れている期間に前記充電電流が所定の充電電流値を超えることを制限する制御を前記二次電池のセルそれぞれに対して行う充電電流制限工程と、
    セルに放電電流が流れている期間に前記放電電流が所定の放電電流値を超えることを制限する制御を前記二次電池のセルそれぞれに対して行う放電電流制限工程とを有することを特徴とする、電池保護方法。
18. セルが複数並列に接続された二次電池を保護する電池保護装置であって、
    前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに充電電流が流れている期間に前記充電電流が所定の充電電流値を超えることを制限する充電電流制限部と、
    前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの充電過電流が検出された場合、対応するセルの充電を禁止する充電過電流検出部と、
    前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルに放電電流が流れている期間に前記放電電流が所定の放電電流値を超えることを制限する放電電流制限部と、
    前記二次電池のセルそれぞれに対して設けられ、対応するセルの放電過電流が検出された場合、対応するセルの放電を禁止する放電過電流検出部と、
    前記二次電池のセルそれぞれの間での同極間の電位差に応じて、前記充電電流制限部によって電流制限するのか前記充電過電流検出部によって電流停止するのか切り替える充電制御部と、
    前記二次電池のセルそれぞれの間での同極間の電位差に応じて、前記放電電流制限部によって電流制限するのか前記放電過電流検出部によって電流停止するのか切り替える放電制御部とを備える、電池保護回路。
19. 前記充電電流制限部と前記充電過電流検出部とが並列に接続され、
    前記放電電流制限部と前記放電過電流検出部とが並列にされた、請求項１８に記載の電池保護回路。
20. 前記充電電流制限部と前記充電過電流検出部とが直列に接続され、
    前記放電電流制限部と前記放電過電流検出部とが直列にされた、請求項１８に記載の電池保護回路。

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