JP2015111980A

JP2015111980A - ２次保護ｉｃ、２次保護ｉｃの制御方法、保護モジュール、及び電池パック

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Publication number: JP2015111980A
Application number: JP2013253371A
Authority: JP
Inventors: 大輔木村; Daisuke Kimura; 順司竹下; Junji Takeshita
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: CN104701927B; US9843205B2; JP6530586B2; KR20150066453A; CN104701927A; US20150162763A1; KR102254471B1

Abstract

【課題】消費電力を低減させた２次保護ＩＣを提供する。【解決手段】本実施形態の２次保護ＩＣ１２０は、２次電池１１０と並列に接続され、１次保護ＩＣ１３０とは別に、２次電池１１０の充放電を制御する２次保護ＩＣ１２０であって、２次電池１１０の過充電又は過放電を検出する検出回路１２１と、２次電池１１０の電圧を安定化して外部に出力するレギュレータ１２２と、レギュレータ１２２を制御信号により制御する制御端子と、を有し、検出回路１２１は、２次電池１１０の電圧及び制御信号に基づいて、通常動作、又は動作停止し、レギュレータ１２２は、２次電池１１０の電圧及び制御信号に基づいて、通常動作、又は動作停止する、ことにより上記課題を解決する。【選択図】図１

Description

本発明は、２次保護ＩＣ、２次保護ＩＣの制御方法、保護モジュール、及び電池パックに関する。

デジタルカメラ、携帯機器等に搭載される２次電池の過充電、過放電等を防止するため、保護回路により、２次電池の充放電を制御する技術が知られている。

２次電池の充放電状態を検出する２次電池監視回路と、トランジスタのオン／オフ制御により２次電池を保護する保護回路とを備え、両回路の動作状態を検知可能な電池パックが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図５に、従来の電池パックを示す。マイクロコントローラ、リセット回路、レギュレータ等を、２次保護ＩＣの外部に設け、各回路を個別に制御している。

特開２０１０−１８７５３２号公報

しかしながら、図５に示す従来の電池パックでは、２次保護ＩＣの外部に複数の回路が設けられているため、ＩＣ（Integrated Circuit）の個数に比例して、消費電力が増大してしまうという問題がある。

更に、ＩＣの個数が増える程、各回路の制御が煩雑化し、回路全体の面積が増大するという問題もある。

特許文献１では、外部からレギュレータのシャットダウン有無を制御し、検出回路をシャットダウンした後に復帰動作させる技術について、開示されていない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、消費電力を低減させた２次保護ＩＣを提供することを目的とする。

本実施形態の２次保護ＩＣ（１２０）は、２次電池（１１０）と並列に接続され、１次保護ＩＣ（１３０）とは別に、２次電池（１１０）の充放電を制御する２次保護ＩＣ（１２０）であって、２次電池（１１０）の過充電又は過放電を検出する検出回路（１２１）と、２次電池（１１０）の電圧を安定化して外部に出力するレギュレータ（１２２）と、レギュレータ（１２２）を制御信号により制御する制御端子と、を有し、検出回路（１２１）は、２次電池（１１０）の電圧及び該制御信号に基づいて、通常動作、又は動作停止し、レギュレータ（１２２）は、２次電池（１１０）の電圧及び該制御信号に基づいて、通常動作、又は動作停止する、ことを要件とする。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明の実施の形態によれば、消費電力を低減させた２次保護ＩＣを提供することができる。

本実施形態に係る電池パックの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る２次保護ＩＣの構成の一例を示す図である。本実施形態に係る２次保護ＩＣのタイミングチャートの一例である。本実施形態に係る２次保護ＩＣのフローチャートの一例である。従来の電池パックの構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

＜電池パックの構成＞
図１に、本実施の形態に係る電池パックの概略構成の一例を示す。

電池パック１００は、２次電池１１０と、２次保護ＩＣ１２０と、１次保護ＩＣ１３０と、ヒューズ回路１４０と、スイッチ回路１５０と、制御端子ＥＮ、出力端子ＲＥＧ、正極端子Ｅｂ１、負極端子Ｅｂ２、端子ＶＤＤ、端子ＶＳＳ、等を含む。なお、電池パック１００から２次電池１１０を除いた構成を、保護モジュールと呼ぶ。

２次電池１１０は、複数の単位セルを含み、各単位セルは、直列に接続される。スイッチ回路１５０は、スイッチング素子としてＰＭＯＳトランジスタ１５１、ＰＭＯSトランジスタ１５２を含む。なお、スイッチング素子としてＮＭＯＳトランジスタを使用しても良い。詳細は後述するが、２次保護ＩＣ１２０は、検出回路、レギュレータ、等を含む。

２次保護ＩＣ１２０及び１次保護ＩＣ１３０は、２次電池１１０と並列に接続される。２次電池１１０と、ヒューズ回路１４０と、スイッチ回路１５０は、直列に接続される。

端子ＶＤＤ（正極端子）は、２次電池１１０の正極と接続され、端子ＶＤＤと正極端子Ｅｂ１とは、ヒューズ回路１４０及びスイッチ回路１５０を介して、電気的に接続される。端子ＶＳＳ（負極端子）は、２次電池１１０の負極と接続され、端子ＶＳＳと負極端子Ｅｂ２とは、電気的に接続される。

制御端子ＥＮに入力される制御信号に基づいて、検出回路及びレギュレータは通常動作、又は動作停止（オンオフ）する。

出力端子ＲＥＧは、２次保護ＩＣ１２０のレギュレータ出力電圧を出力する端子であり、電池パック１００の外部でセット（負荷）に接続される。

２次電池１１０は、正極端子Ｅｂ１及び負極端子Ｅｂ２を介して、充電器から充電電流が供給されることにより充電される。又、２次電池１１０は、正極端子Ｅｂ１及び負極端子Ｅｂ２を介して、セットへ放電電流を供給する。

２次電池１１０は、デジタルカメラ、携帯機器等の機器を動作させるための電源（バッテリ）となる。このため、２次保護ＩＣ１２０及び１次保護ＩＣ１３０等の制御により、過充電又は過放電から保護される必要がある。

２次電池１１０としては、特に限定されないが、例えば、ニッケル水素電池、リチウム電池、等の蓄電式電池が挙げられる。

２次保護ＩＣ１２０は、１次保護ＩＣ１３０で保護出来なかった場合に２次電池１１０の過充電保護を行い、また、付属機能として２次電池１３０の電圧をレギュレートして電池パック１００の外部に供給する。付属機能であるレギュレータは具体的には、２次保護ＩＣ１２０は、２次電池１１０の電圧（単位セルの電池電圧）及び制御端子ＥＮの制御信号に基づいて、検出回路及びレギュレータを通常動作、又は動作停止させることにより、電池パック１００の外部に接続された、レギュレータの供給を受ける回路、及び２次保護ＩＣ内部の回路の低消費電力化を行う。

例えば、２次電池１１０の電圧が所定の電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）以下、且つ制御端子ＥＮの制御信号が第１の信号レベル（例えば、ロウレベル）である場合、検出回路及びレギュレータは動作停止する（シャットダウン）。又、例えば、制御端子ＥＮの制御信号が第２の信号レベル（例えば、ハイレベル）である場合、２次電池１１０の電圧によらずに、検出回路及びレギュレータは通常動作する。なお、第１の信号レベルと第２の信号レベルとは、異なる。

２次保護ＩＣ１２０は、制御端子ＥＮを有し、且つ２次保護ＩＣ内部に検出回路及びレギュレータを有する。従って、２次保護ＩＣ１２０自身で、２次電池１１０の電圧を検出し、２次電池１１０の充放電を制御できる。各回路（検出回路、レギュレータ等）を１チップに集積し、ＩＣの個数を減らすことで、消費電力を低減させた２次保護ＩＣ１２０を実現できる。

１次保護ＩＣ１３０は、スイッチ回路１５０に含まれる一対のＰＭＯＳトランジスタ１５１、ＰＭＯSトランジスタ１５２のオンオフを制御する制御信号を出力する。１次保護ＩＣ１３０の構成は、特に限定されるものでは無く、通常の保護ＩＣとして標準化された公知の保護回路を適用することができる。

１次保護ＩＣ１３０としては、スイッチ回路１５０を制御するスイッチ制御回路、電流を検出する電流検出回路、電圧を検出する電圧検出回路、過充電検出回路、過放電検出回路、電流監視回路、電圧監視回路、通知処理回路、等を含む。

なお、２次保護ＩＣ１２０に搭載される検出回路、レギュレータ等を、１次保護ＩＣ１３０に搭載しても良い。

ヒューズ回路１４０は、２次保護ＩＣ１２０の出力端子ＯＵＴＰＵＴの出力信号に基づいて、該回路を流れる電流の遮断又は非遮断する。ヒューズ回路１４０は、２次保護ＩＣにより制御される。

ヒューズ回路１４０を備えることで、過大な電流や急激な温度上昇等から、２次電池１１０を適切に保護することができる。

なお、ヒューズ回路は、リレー回路、コンデンサ、トランジスタ、スイッチング素子等、スイッチング機能を有するあらゆる素子を含む回路、に置き換えることが可能である。ヒューズ回路は、温度を緻密に計測できるヒーター抵抗等を備えていても良い。

スイッチ回路１５０は、１次保護ＩＣ１３０から出力される制御信号に基づいて、充電電流又は放電電流を制御する。スイッチング素子１５１、スイッチング素子１５２としては、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）を用いることができる。スイッチ回路１５０の構成は、一対のスイッチング素子を含む構成に特に限定されるものではない。

ＰＭＯＳトランジスタ１５１は、１次保護ＩＣ１３０から出力される制御信号に基づいて、オンオフ制御され、これにより、放電電流の遮断又は非遮断が制御される。ＰＭＯＳトランジスタ１５１がオフ（オン）である場合、放電電流は遮断（非遮断）される。

ＰＭＯＳトランジスタ１５２は、１次保護ＩＣ１３０から出力される制御信号に基づいて、オンオフ制御され、これにより、充電電流の遮断又は非遮断が制御される。ＰＭＯＳトランジスタ１５２がオフ（オン）である場合、充電電流は遮断（非遮断）される。

例えば、電池パック１００の充電時には、正極端子Ｅｂ１、及び負極端子Ｅｂ２に充電器が接続され、１次保護ＩＣ１３０により、スイッチング素子１５２がオンとなる様に、スイッチ回路１５０は制御される。これにより、電池パック１００に電源を供給することが可能になる。又、例えば、電池パック１００の放電時には、正極端子Ｅｂ１、及び負極端子Ｅｂ２にセットが接続され、１次保護ＩＣ１３０により、スイッチング素子１５１がオンとなる様に、スイッチ回路１５０は制御される。これにより、セットに電源を供給することが可能になる。

なお、上述の説明では、スイッチング素子の一例としてＦＥＴを挙げたが、スイッチング素子１５１及びスイッチング素子１５２は、特に限定されるものでは無い。スイッチング素子としては、オンオフ動作する半導体素子であれば置き換えることが可能であり、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等の絶縁ゲートによる電圧制御型パワー素子でも良いし、バイポーラトランジスタ等であっても良い。

上述の電池パック１００によれば、２次保護ＩＣ自身で、２次電池１１０が過放電となる前に、検出回路及びレギュレータを動作停止させ、シャットダウンモード（低消費電力モード）へと切り替えることができる。このため、２次保護ＩＣ自身の消費電流を抑えつつ、電池パック１００の省電力化を図れる。又、ＩＣの個数を減らすことで、回路全体の面積を低減させ、電池パック１００の省スペース化を図れる。

＜２次保護ＩＣの構成＞
図２は、本実施の形態に係る２次保護ＩＣ１２０の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、２次保護ＩＣ１２０は太線部で囲まれており、便宜上、２次保護回路以外の構成についても図示してある。

２次保護ＩＣ１２０は、検出回路１２１、レギュレータ１２２、ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃ回路１２３、ラッチ回路１２４、ＯｖｅｒｃｈａｒｇｅＯＵＴＰＵＴ１２７、ＥＮブロック１２８、等を含む。

過放電検出器１２６からは、出力信号Ｙ（信号波形は図３（Ｅ）を参照できる）が出力される。ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃ回路１２３からは、過放電検出信号Ｚ（信号波形は図３（Ｆ）を参照できる）が出力される。ラッチ回路１２４からは、シャットダウン信号Ｑ（信号波形は図３（Ｇ）を参照できる）が出力される。なお、シャットダウン信号Ｑとは、検出回路及びレギュレータをシャットダウンさせる信号である。

図２に示す２次電池１１０は、例えば、４個の単位セルが直列に接続される構成としても良い。なお、２次電池１１０に含まれる単位セルの個数は、特に限定されない。

検出回路１２１は、過充電検出器１２５、過放電検出器１２６、等を内蔵し、電池パック１００の過充電、又は過放電を検出する。

過充電検出器１２５は、単位セルの電池電圧が、過充電検出電圧（例えば、４．３Ｖ）以上になると電池の過充電を検出する。

過充電検出器１２５が過充電を検出すると、出力端子ＯＵＴＰＵＴの出力信号が、ハイレベルとなり、ヒューズ回路１４０はヒューズを溶断する。これにより、過充電検出器１２５は、２次電池１１０の充電を停止することができる。

過放電検出器１２６は、単位セルの電池電圧が、過放電検出電圧（例えば、２．８Ｖ）以下になると電池の過放電を検出する。

過放電検出器１２５が過放電を検出すると検出結果がｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃ回路１２３に入力され、ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃ回路１２３はこの信号に基づき過放電検出信号Ｚをラッチ回路１２３に出力する。ラッチ回路１２４は過放電状態を示すラッチされた信号であるシャットダウン信号Ｑを出力する。検出回路１２１及びレギュレータ１２２に、シャットダウン信号Ｑが入力される（シャットダウン信号Ｑがハイレベルとなる）と、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は動作停止し、シャットダウンモードとなる。これにより、過放電検出器１２６は、２次電池１１０の放電を停止することができる。一方、検出回路１２１及びレギュレータ１２２に、シャットダウン信号Ｑが入力されない（シャットダウン信号Ｑがロウレベルとなる）と、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は通常動作する。

過充電検出器１２５及び過放電検出器１２６の構成は、特に限定されるものではない。

レギュレータ１２２は、２次電池１１０の電圧を安定化して、該電圧を、出力端子ＲＥＧから出力電圧ＶＲＥＧとして出力する。該出力信号は、ＭＣＵ、ＲＴＣ等に入力される。

例えば、出力端子ＲＥＧの出力電圧ＶＲＥＧが、電圧３．３Ｖ、制御端子ＥＮの制御信号Ｘが、ロウレベル（電圧０．５Ｖ以下）、単位セルの電池電圧が、電圧２．７５Ｖ以下となると、出力端子ＲＥＧの出力電圧ＶＲＥＧはオフとなる。また、制御端子ＥＮの制御信号Ｘが、ハイレベル（電圧２．５Ｖ以上）であれば、たとえ電池電圧が、電圧２．７５Ｖ以下となっても、出力端子ＲＥＧの出力電圧ＶＲＥＧは、オフしない。

ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃ回路１２３は、制御端子ＥＮの制御信号Ｘ、及び検出回路１２１の出力信号Ｙに基づいて、ラッチ回路１２４の入力端子Ｓ、入力端子Ｒに、適切な信号を入力する。例えば、ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃ回路１２３は、ラッチ回路１２４の入力端子Ｓに過放電検出信号Ｚを入力する。

ラッチ回路１２４は、入力端子Ｓ、入力端子Ｒ、出力端子Ｑを有する。ラッチ回路１２４の入力端子Ｓには、過放電検出信号Ｚが入力される。又、ラッチ回路１２４の入力端子Ｒには、制御端子ＥＮの制御信号Ｘ等が入力される。又、ラッチ回路１２４の出力端子Ｑからは、シャットダウン信号Ｑが出力される。

例えば、ラッチ回路１２４の出力端子Ｑから検出回路１２１及びレギュレータ１２２に、ハイレベルのシャットダウン信号Ｑが入力されると、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は、動作停止する。又、例えば、ラッチ回路１２４の出力端子Ｑから検出回路１２１及びレギュレータ１２２に、ロウレベルのシャットダウン信号Ｑが入力されると、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は、通常動作する。

即ち、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は、ラッチ回路１２４の出力端子Ｑから出力されるシャットダウン信号Ｑにより制御され、通常動作、又は動作停止する。

上述の様に、本実施の形態に係る２次保護ＩＣ１２０は、２次電池１１０の電圧、及び制御端子に入力される制御信号に基づいて、検出回路１２１及びレギュレータ１２２の動作を適切に制御できる。これにより、２次電池１１０の過充電、過放電を防止し、電池パック１００を保護しつつ、電池パック１００の消費電流を低減させることができる。

＜２次保護ＩＣのタイミングチャート＞
次に、図３に示すタイミングチャートを用いて、２次保護ＩＣ１２０の各端子における動作について説明する。

図３（Ａ）は、２次電池１１０の電圧（ＶＤＤ−Ｖ３端子間電圧、Ｖ３−Ｖ２端子間電圧、Ｖ２−Ｖ１端子間電圧、Ｖ１−ＶＳＳ端子間電圧、のいずれかの電池電圧）を、図３（Ｂ）は、２次保護ＩＣ１２０全体の消費電流を、図３（Ｃ）は、出力端子ＲＥＧの出力電圧ＶＲＥＧを、図３（Ｄ）は、制御端子ＥＮの制御信号Ｘを、図３（Ｅ）は、過放電検出器１２６から出力される出力信号Ｙを、図３（Ｆ）は、ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃ回路１２３から出力される過放電検出信号Ｚを、図３（Ｇ）は、ラッチ回路から出力されるシャットダウン信号Ｑを、表している。

まず、時刻ｔ０において、電池電圧は、電圧Ｖ０、消費電流は、電流Ｉ０、出力電圧ＶＲＥＧは、オン、制御信号Ｘは、ハイレベル、出力信号Ｙは、ハイレベル、過放電検出信号Ｚは、ロウレベル、シャットダウン信号Ｑは、ロウレベル、となっている。

次に、時刻ｔ１において、電池電圧は、電圧Ｖ０から徐々に下降し、電圧Ｖｓｅｔ＿ｓｈｕｔとなる。消費電流も、電流Ｉ０から徐々に下降する。出力電圧ＶＲＥＧは、オンを維持する。電池電圧が、電圧Ｖｓｅｔ＿ｓｈｕｔになると同時に、制御信号Ｘは、ハイレベルからロウレベルへと切り替わる。時刻ｔ１における制御信号Ｘは、検出回路１２１及びレギュレータ１２２をスタンバイモードへ移行させるための制御信号となる。出力信号Ｙは、ハイレベルを維持する。過放電検出信号Ｚ及びシャットダウン信号Ｑは、ロウレベルを維持する。

次に、時刻ｔ２において、電池電圧は、電圧Ｖｓｅｔ＿ｓｈｕｔから更に下降し、電圧Ｖｉｃ＿ｓｈｕｔとなる。消費電流は、下降を続ける。出力電圧ＶＲＥＧは、オンを維持する。制御信号Ｘは、ロウレベルを維持する。出力信号Ｙは、ハイレベルからロウレベルへと切り替わる。過放電検出信号Ｚ及びシャットダウン信号Ｑは、ロウレベルを維持する。

次に、時刻ｔ３において、電池電圧は、電圧Ｖｉｃ＿ｓｈｕｔから更に下降を続ける。消費電流は、シャットダウン信号がハイレベルになったことにより検出回路がシャットダウンされるので急激に下降し電流Ｉ３となる。出力電圧ＶＲＥＧは、オフする。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間は、２次保護ＩＣ１２０内部で設定される遅延時間ｔα（例えば、１０．０ｍｓ）となる。従って、時刻ｔ２より前に、制御信号Ｘがロウレベル、且つ電池電圧が電圧Ｖｓｅｔ＿ｓｈｕｔ（閾値電圧Ｖｔｈ）以下となっても、遅延時間ｔαの間に、制御信号Ｘがハイレベル、又は電池電圧が所定の電圧（出力端子ＲＥＧがロウレベルとなる電圧）以上となってしまうと、出力端子ＲＥＧは、ハイレベルからロウレベルへと切り替わらない。制御信号Ｘ及び出力信号Ｙは、ロウレベルを維持する。過放電検出信号Ｚ及びシャットダウン信号Ｑは、ロウレベルからハイレベルへと切り替わる。つまり、電池電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下になり、制御信号Ｘがロウレベル、出力端子ＲＥＧがハイレベルからロウレベルへと切り替わると、シャットダウン信号Ｑは、ロウレベルからハイレベルへと切り替わり、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は、動作停止する。

次に、時刻ｔ４において、電池電圧は、レギュレータ、及び検出回路がシャットダウンされたことにより下降を停止し、電圧Ｖ４となる。消費電流は、電流Ｉ３を維持する。出力電圧ＶＲＥＧ、制御信号Ｘ、及び出力信号Ｙは、ロウレベルを維持する。過放電検出信号Ｚ及びシャットダウン信号Ｑは、ハイレベルを維持する。

次に、時刻ｔ５において、電池電圧は、電圧Ｖ４から徐々に上昇する。消費電流は、電流Ｉ３を維持する。出力電圧ＶＲＥＧは、ロウレベルを維持する。制御信号Ｘは、ロウレベルからハイレベルへと切り替わる。時刻ｔ５における制御信号Ｘは、検出回路１２１及びレギュレータ１２２をスタンバイモードから解除させるための制御信号となる。出力信号Ｙは、ロウレベルを維持する。過放電検出信号Ｚは、ハイレベルを維持する。シャットダウン信号Ｑは、ハイレベルからロウレベルへと切り替わる。制御信号Ｘが、ロウレベルからハイレベルへと切り替わると、シャットダウン信号Ｑは、電池電圧に依存せずに、ハイレベルからロウレベルへと切り替わる。シャットダウン信号Ｑがハイレベルからロウレベルへと切り替わることで、検出回路１２１及びレギュレータ１２２のスタンバイモードは解除され、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は、通常動作を再開する。

次に、時刻ｔ６において、電池電圧は、上昇を続ける。消費電流は、シャットダウンが解除されたことで急激に急激に上昇する。出力電圧ＶＲＥＧは、オンする。時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間は、２次保護ＩＣ１２０内部で設定される遅延時間ｔβ（例えば、０．５ｍｓ）となる。従って、時刻ｔ５より前に、制御信号Ｘがハイレベルとなっても、遅延時間ｔβの間に、制御信号Ｘがロウレベルとなってしまうと、出力端子ＲＥＧは、ロウレベルからハイレベルへと切り替わらない。制御信号Ｘは、ハイレベルを維持する。出力信号Ｙは、ロウレベルからハイレベルへと切り替わる。過放電検出信号Ｚは、ハイレベルからロウレベルへと切り替わる。

次に、時刻ｔ７において、充電停止により電池電圧は、上昇を停止する。充電停止までは消費電流は、徐々に上昇する。出力電圧ＶＲＥＧ、制御信号Ｘ、出力信号Ｙは、ハイレベルを維持する。過放電検出信号Ｚ及びシャットダウン信号Ｑは、ロウレベルを維持する。

また、時刻ｔ７から時刻ｔ８の間は、負荷接続により、電池電圧は、下降を続ける。出力電圧ＶＲＥＧ、制御信号Ｘ、出力信号Ｙは、ハイレベルを維持する。過放電検出信号Ｚ及びシャットダウン信号Ｑは、ロウレベルを維持する。

次に、時刻ｔ８において、負荷開放により、電池電圧は、下降を停止する。出力電圧ＶＲＥＧ、制御信号Ｘ、出力信号Ｙは、ハイレベルを維持する。過放電検出信号Ｚ及びシャットダウン信号Ｑは、ロウレベルを維持する。

時刻ｔ８以降のタイミングチャートから明らかな様に、制御端子ＥＮの制御信号Ｘがハイレベルである場合、電池電圧が、過放電検出電圧以下となっても、シャットダウン信号Ｑは、ロウレベルからハイレベルへと切り替わらない。ラッチ回路１２４の入力端子Ｒには、ハイレベルの制御信号Ｘが入力され続けるため、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は、動作停止しない。即ち、制御端子ＥＮの制御信号Ｘが、ハイレベルである場合、２次保護ＩＣ１２０は、電池電圧に拠らずに、検出回路１２１及びレギュレータ１２２を通常動作させる。

本実施の形態に係る２次保護ＩＣ１２０によれば、シャットダウンモードへの移行可否を制御し、負荷側の状況、他のＩＣの給電状況、等に合わせて、検出回路及びレギュレータの動作を制御できる。例えば、負荷側に、充電器が接続されている場合、検出回路及びレギュレータをシャットダウンモードへ移行させないことが可能である。又、例えば、制御信号Ｘがシャットダウンモードへ移行できる条件であっても、２次電池１１０の電圧が所定の電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）より大きければレギュレータを通常動作させたまま、他のＩＣに給電させ、２次電池１１０の容量を限界まで使用することが可能である。

本実施の形態に係る２次保護ＩＣ１２０によれば、２次電池１１０の電圧及び制御端子ＥＮの制御信号Ｘに基づいて、検出回路１２１及びレギュレータ１２２を通常動作、又は動作停止させる。電池パック１００の状況に応じて、適宜、検出回路１２１及びレギュレータ１２２ををシャットダウンモードへと切り替えることにより、２次電池１１０の消費電力を低減させることができる。

＜フローチャート＞
次に、図４に示すフローチャートを用いて、２次保護ＩＣ１２０が、通常動作からシャットダウンモードへ移行する際の、処理の流れについて説明する。なお、以下の説明において、図２及び図３を適宜参照することができる。

ステップＳ８０１において、２次保護ＩＣ１２０に含まれる検出回路１２１及びレギュレータ１２２は、通常動作する。ラッチ回路１２４の入力端子Ｒには、ハイレベルの制御信号Ｘが入力される。

ステップＳ８０２において、２次保護ＩＣ１２０は、電池電圧が、所定の電圧（閾値電圧Ｖｔｈ）以下であるか、否かの判定を行う。

２次保護ＩＣ１２０は、電池電圧が、閾値電圧Ｖｔｈ以下であると判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ８０３へ進み、電池電圧が、閾値電圧Ｖｔｈより大きいと判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ８０１へ戻る。

ステップＳ８０３において、２次保護ＩＣ１２０は、レギュレータ１２２の制御端子ＥＮがロウレベルであるか否かの判定を行う。

２次保護ＩＣ１２０は、レギュレータ１２２の制御端子ＥＮがロウレベルであると判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ８０４へ進み、レギュレータ１２２の制御端子ＥＮがハイレベルであると判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ８０１へ戻る。

ステップＳ８０４において、ｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃ回路１２３は、ラッチ回路１２４へ信号を出力する。例えば、ラッチ回路１２４の入力端子Ｓには、過放電検出信号Ｚが、ラッチ回路１２４の入力端子Ｒには、制御端子ＥＮの制御信号Ｘが入力される。

ステップＳ８０５において、ラッチ回路１２４は、全回路（検出回路１２１、レギュレータ１２２、等）へ、シャットダウン信号Ｑを出力する。

即ち、電池電圧が閾値電圧Ｖｔｈ以下となり、セット側がシャットダウンすると、制御信号Ｘが、ロウレベルとなる。閾値電圧Ｖｔｈは、使用するセットにより異なるが、２次保護ＩＣ１２０において使用するセットでは、単位セル当たり閾値電圧Ｖｔｈを、３．０Ｖ程度とすることができる。例えば、２次保護ＩＣ１２０自身の消費電流で電池が放電され、電池電圧が２．７Ｖ以下となると、過放電検出器１２６が過放電を検出し、ハイレベルのシャットダウン信号Ｑが出力される。

ステップＳ８０６において、検出回路１２１及びレギュレータ１２２は、ハイレベルのシャットダウン信号Ｑが入力されることにより、シャットダウンモードへと移行し、動作停止する。

ステップＳ８０７において、２次保護ＩＣ１２０は、レギュレータ１２２の制御端子ＥＮの入力がハイレベルであるか否かの判定を行う。

２次保護ＩＣ１２０は、レギュレータ１２２の制御端子ＥＮの入力がハイレベルであると判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ８０８へ進み、レギュレータ１２２の制御端子ＥＮがロウレベルであると判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ８０６へ戻る。

ステップＳ８０８において、２次保護ＩＣ１２０は、ラッチ回路１２４をリセットし、全回路を、起動させ、再び通常動作させる。この際、ラッチ回路１２４の入力端子Ｒには、ハイレベルの制御信号Ｘが制御端子ＥＮより入力される。

２次保護ＩＣ１２０は、ステップＳ８０８における処理が終了すると、再び、ステップＳ８０１へと戻り、ステップＳ８０１における処理を開始する。

上述の様に、本実施の形態に係る電池パック１００によれば、検出回路１２１及びレギュレータ１２２のシャットダウンモードへの移行可否を制御することで、２次保護ＩＣ１２０を任意に低消費電力モードへと切り替えることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１００電池パック
１１０２次電池
１２０２次保護ＩＣ
１２１検出回路
１２２レギュレータ
１３０１次保護ＩＣ
１４０ヒューズ回路
１５０スイッチ回路
１５１，１５２スイッチング素子

Claims

２次電池と並列に接続され、１次保護ＩＣとは別に、前記２次電池の充放電を制御する２次保護ＩＣであって、
前記２次電池の過充電又は過放電を検出する検出回路と、
前記２次電池の電圧を安定化して外部に出力するレギュレータと、
前記レギュレータを制御信号により制御する制御端子と、を有し、
前記検出回路は、前記２次電池の電圧及び前記制御信号に基づいて、通常動作、又は動作停止し、
前記レギュレータは、前記２次電池の電圧及び前記制御信号に基づいて、通常動作、又は動作停止する、２次保護ＩＣ。
前記検出回路及び前記レギュレータは、
前記２次電池の電圧が所定の電圧以下、且つ前記制御信号が第１の信号レベルである場合、動作停止し、
前記制御信号が第２の信号レベルである場合、前記２次電池の電圧によらず通常動作する、
請求項１に記載の２次保護ＩＣ。
２次電池の過充電又は過放電を検出する検出回路と、前記２次電池の電圧を安定化して出力するレギュレータと、前記レギュレータを制御する制御信号を入力する制御端子とを含み、１次保護ＩＣとは別に、前記２次電池の充放電を制御する２次保護ＩＣの制御方法であって、
前記２次電池の電圧が所定の電圧以下であるか否かを判定するステップと、
前記制御信号が第１の信号レベルであるか否かを判定するステップと、
前記２次電池の電圧及び前記制御信号に基づいて、前記検出回路を、通常動作、又は動作停止させるステップと、
前記２次電池の電圧及び前記制御信号に基づいて、前記レギュレータを、通常動作、又は動作停止させるステップと、を有する、
２次保護ＩＣの制御方法。
前記２次電池の電圧が所定の電圧以下、且つ前記制御信号が第１の信号レベルである場合、前記検出回路及び前記レギュレータを、動作停止させるステップと、を有する、
請求項３に記載の２次保護ＩＣの制御方法。
前記制御信号が第２の信号レベルである場合、前記２次電池の電圧によらず前記検出回路及び前記レギュレータを、通常動作させるステップと、を有する、
請求項３又は請求項４のいずれか１項に記載の２次保護ＩＣの制御方法。
請求項１又は２のいずれか一項に記載の２次保護ＩＣと、
前記２次電池の充放電を制御する１次保護ＩＣと、
前記２次電池と直列に接続され、前記２次保護ＩＣの出力に基づいて、電流の遮断又は非遮断が制御されるヒューズ回路と、
前記２次電池と直列に接続され、前記１次保護ＩＣの出力に基づいて、充電電流経路と放電電流経路のオンオフが制御されるスイッチ回路と、を有する、保護モジュール。
請求項１又は２のいずれか一項に記載の２次保護ＩＣと、
前記２次電池と、
前記２次電池の充放電を制御する１次保護ＩＣと、
前記２次電池と直列に接続され、前記２次保護ＩＣの出力に基づいて、電流の遮断又は非遮断が制御されるヒューズ回路と、
前記２次電池と直列に接続され、前記１次保護ＩＣの出力に基づいて、充電電流経路と放電電流経路のオンオフが制御されるスイッチ回路と、を有する、電池パック。