JP2017192193A - 電池保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＥＴを利用した遮断回路に、電圧が安定した電力を効率よく供給する。【解決手段】電池保護装置１６は、直列に接続されたＮチャネルのＦＥＴＱ１、Ｑ２を含み、ＦＥＴＱ１、Ｑ２の一方は電池に接続され、他方は外部端子２２に接続されており、入力されるゲートソース間電圧ＶＧＳに基づき電池と外部端子とを接続または遮断する遮断回路３０と、ＦＥＴＱ１、Ｑ２に含まれる１のソースＳの電圧ＶＳに基づいて、ゲートソース間電圧を所定の電圧に維持する電圧維持回路３２と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電池を保護する電池保護装置に関する。

近年、エネルギー密度が高く、出力電圧の高いリチウムイオン電池（二次電池）が着目されている。ただし、リチウムイオン電池には充放電可能な電圧に上下限がある。したがって、充放電可能な電圧の上下限を超えそうになると、リチウムイオン電池と負荷とを遮断する遮断回路（ロードスイッチ）を設けなければならない。

このような遮断回路として機械式リレーを採用した場合、占有体積や機械式リレー自体が消費する電力が大きくなる。また、動作時に騒音が生じたり、摩耗による寿命に対し頻繁にメンテナンスが必要となるといった問題もある。

そこで、遮断回路としてＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の半導体素子を採用することが考えられる。ＦＥＴは、小型かつ騒音もなく、機械式リレーに比べて寿命も長い特性を有する。一方、大電流用のＦＥＴは、一般的に、双方向ではなく単方向にしか導通しない。したがって、遮断回路は、一対のＦＥＴを直列させて構成し、電池と負荷とを遮断する場合、一対のＦＥＴのいずれも遮断する（例えば、特許文献１）。

特表２００７−５２０１８０号公報

このような一対のＦＥＴを直列させる遮断回路では、一般的にＰチャネルのＦＥＴが用いられる。しかし、近年、ＦＥＴで導通させる電流が大容量化し、ＯＮ抵抗が大きいＰチャネルのＦＥＴでは、ＦＥＴ自体で消費する電力が増え、発熱も大きくなる。ここで、ＰチャネルのＦＥＴに代えて、ＮチャネルのＦＥＴを遮断回路に採用することを試みると、ＦＥＴのソース電位が電池のマイナス極の電位と異なってしまい、また、ソースとマイナス極との電圧（電位差）は、ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦや電池の電圧変動に応じて変動してしまう。しかし、ＦＥＴを確実にＯＮ／ＯＦＦするためには、ゲートソース間に安定した電圧を印加する必要がある。

そこで、ゲートソース間に、電池のマイナス極と絶縁されたゲート駆動用電源を別途設けることが考えられる。しかし、絶縁型の電源は、電気回路の規模が大きいので、占有体積をとるばかりか、その消費電力により遮断回路の利用効率を悪化させるおそれがある。

そこで本発明は、このような課題に鑑み、ＦＥＴを利用した遮断回路に、電圧が安定した電力を効率よく供給可能な電池保護装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の電池保護装置は、直列に接続されたＮチャネルの第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴを含み、第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴの一方は電池に接続され、他方は外部端子に接続されており、入力されるゲートソース間電圧に基づき電池と外部端子とを接続または遮断する遮断回路と、第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴに含まれる１のソースの電圧に基づいて、ゲートソース間電圧を所定の電圧に維持する電圧維持回路と、を備えることを特徴とする。

電圧維持回路は、ゲートソース間電圧を増幅する差動増幅器と、電池の電力を受け、差動増幅器の出力電圧が所定の基準電圧となるようにゲート電源の電圧を制御する電圧制御回路と、を含むとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の他の電池保護装置は、Ｎチャネルの一対のＦＥＴのソース同士またはドレイン同士が接続され、一対のＦＥＴのうち、一方のＦＥＴのソースまたはドレインの接続しなかった方の端子は電池に接続され、他方のＦＥＴのソースまたはドレインの接続しなかった方の端子は外部端子に接続されており、一対のＦＥＴのソースドレイン間にそれぞれダイオードが接続されており、差動増幅器の正極入力側の入力抵抗の他端がゲート電源に、差動増幅器の負極入力側の入力抵抗の他端が一対のＦＥＴのソースに接続されており、電池の電力を受け、入力電圧が基準電圧より低ければ出力電圧を昇圧し、入力電圧が基準電圧より高ければ出力電圧を降圧する電圧制御回路の入力と差動増幅器の出力とが接続されており、ゲート電源は電圧制御回路の出力であることを特徴とする。

本発明によれば、ＦＥＴを利用した遮断回路に、電圧が安定した電力を効率よく供給することが可能となる。

充放電システムの概略的な構成を示す説明図である。 電池保護装置の概略的な回路を示した回路図である。 電圧制御回路を説明するための説明図である。 電圧制御回路による出力電圧の制御を説明するためのタイミングチャートである。 ＦＥＴのドレイン同士を接続する電池保護装置の第１の変形例を示した回路図である。 ＦＥＴのドレイン同士を接続する電池保護装置の第２の変形例を示した回路図である。 ＦＥＴのドレイン同士を接続する電池保護装置の第３の変形例を示した回路図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（充放電システム１０）
図１は、充放電システム１０の概略的な構成を示す説明図である。充放電システム１０は、二次電池１２、外部電源１４、電池保護装置１６、負荷１８、電池制御装置２０を含んで構成される。

二次電池１２は、例えば、リチウムイオン電池等で構成され、電気エネルギーを充放電できる。かかる充放電システム１０では、まず、外部電源１４と電池保護装置１６とが接続され、外部電源１４から電池保護装置１６を通じて二次電池１２に電気エネルギーが充電（蓄積）される。また、電池保護装置１６に負荷１８が接続されると、電池保護装置１６を通じて外部電源１４から負荷１８に電気エネルギーが放電（出力）される。

電池制御装置２０は、二次電池１２の電圧を監視し、二次電池１２の電圧が充放電可能な電圧の上下限を超えそうになると、電池保護装置１６に対し、二次電池１２と負荷１８とを遮断するよう指令する。こうして、電池保護装置１６によって二次電池１２と、外部電源１４や負荷１８とが遮断され、二次電池１２を保護することができる。以下、電池保護装置１６の具体的な構成を述べる。

（第１の実施形態：電池保護装置１６）
図２は、電池保護装置１６の概略的な回路を示した回路図である。電池保護装置１６は、遮断回路３０と、電圧維持回路３２とを含んで構成される。

図２に示すように、遮断回路３０は、一方が二次電池１２に接続され、他方が外部電源１４や負荷１８に対応する外部端子２２に接続されている。そして、遮断回路３０は、電池制御装置２０から受信するゲート信号Ｓ_Ｇに基づいて、二次電池１２と外部端子２２とを双方向に接続または遮断する。

具体的に、遮断回路３０は、一対のＮチャネルのＦＥＴＱ１、Ｑ２（第１のＦＥＴ、第２のＦＥＴ）を、導通方向が逆になるように、すなわち、ソース同士またはドレイン同士を接続して、ＦＥＴＱ１、Ｑ２が直列となるように形成される。なお、本実施形態では、ソース同士を接続する例を挙げて説明する。したがって、ＦＥＴＱ１、Ｑ２の一方は二次電池１２に接続され（ここではＦＥＴＱ２）、他方は外部端子２２に接続される（ここではＦＥＴＱ１）。

ＦＥＴＱ１、Ｑ２のソースドレイン間には、それぞれ、ソースＳとアノード、ドレインＤとカソードとが接続されるように、ダイオードＤ１、Ｄ２が設けられている。よって、ＦＥＴＱ１がＯＮすると、ＦＥＴＱ１、ダイオードＤ２を通じて、外部端子２２から二次電池１２に電流が流れる。また、ＦＥＴＱ２がＯＮすると、ＦＥＴＱ２、ダイオードＤ１を通じて、二次電池１２から外部端子２２に電流が流れる。

したがって、ゲート素子ＯＰ１によってゲート信号Ｓ_ＧがＯＮされ、ＦＥＴＱ１、Ｑ２がいずれもＯＮすることで、二次電池１２と外部端子２２とが双方向に接続される。また、ゲート信号Ｓ_ＧがＯＦＦされ、ＦＥＴＱ１、Ｑ２がいずれもＯＦＦとなることで、二次電池１２と外部端子２２とが遮断されることとなる。なお、ソースＳの電位（ソース電圧Ｖ_Ｓ）を安定化するため、ソースＳと接地点（電池保護装置１６の基準となる点）との間にはプルダウン抵抗Ｒ１が接続されている。

このようなＮチャネルのＦＥＴＱ１、Ｑ２は、ＰチャネルのＦＥＴと比べ、ＯＮ抵抗が低いので、ＦＥＴ自体で消費する電力や発熱を抑えることが可能となる。しかし、ＮチャネルのＦＥＴＱ１、Ｑ２では、ソースＳの電位が二次電池１２のマイナス極の電位（ここでは、電池保護装置１６の接地電位）と異なることとなる。また、ソースＳとマイナス極との電圧（電位差）は、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のＯＮ／ＯＦＦや二次電池１２の電圧変動に応じて変動してしまう。そうすると、ゲートソース間に安定した電圧を印加することができず、これにより、ＦＥＴＱ１、Ｑ２を確実にＯＮ／ＯＦＦすることができなくなる。

仮に、ゲートソース間電圧（ソースに対するゲートの電圧）Ｖ_ＧＳとして１２Ｖが必要な場合に、二次電池１２が６Ｖ〜１６Ｖの間で変動したとする。二次電池が１６Ｖであった場合に、ゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳとして１２Ｖを維持するためには、ゲート電源の電圧、すなわち、ゲート接地間電圧（接地点に対するゲートの電圧）を２８Ｖにしなくてはならない。しかし、ゲート接地間電圧が２８Ｖの状態で、二次電池１２が６Ｖとなると、ゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳが２２Ｖとなり、ゲート素子ＯＰ１を破壊するおそれがある。

一方、ＦＥＴＱ１、Ｑ２がＯＦＦされ、ソース電圧（接地点に対するソースの電圧）Ｖ_Ｓが０Ｖとなった場合に、ゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳとして１２Ｖを維持するためには、ゲート接地間電圧を１２Ｖにしなくてはならない。しかし、ゲート接地間電圧が１２Ｖの状態で、二次電池１２が１６Ｖまで上昇すると、ゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳが−４Ｖとなり、ゲート素子ＯＰ１が機能しなくなってしまう。

このような問題に対応すべく、ゲートソース間に、二次電池１２のマイナス極と絶縁されたゲート駆動用の電源を別途設けることも考えられるが、絶縁型の電源は、電気回路の規模が大きく、占有体積をとるばかりか、その消費電力により遮断回路３０の利用効率の悪化を招くおそれもある。そこで、本実施形態では、電圧維持回路３２を採用し、ゲート接地間の電圧を可変制御して、安定したゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを遮断回路３０に供給し、遮断回路３０の利用効率を高める。

電圧維持回路３２は、少なくともＦＥＴＱ１、Ｑ２に含まれる１のソースのソース電圧Ｖ_Ｓに基づいて、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを所定の電圧（または所定の電圧範囲）に維持する。具体的に、電圧維持回路３２は、差動増幅器３４と、電圧制御回路３６とを含んで構成される。

差動増幅器３４では、オペアンプＯＰ２の正極入力および負極入力それぞれに、入力抵抗Ｒ２、Ｒ３の一端が接続される。そして、入力抵抗Ｒ２の他端は、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のゲートソース間の電圧を検出すべく、参照抵抗Ｒ４の両端（ゲート電源とＦＥＴＱ１、Ｑ２のソースＳ）に接続される。また、正極入力側の入力抵抗Ｒ３の他端は接地され、負極入力側の入力抵抗Ｒ３の他端はオペアンプＯＰ２の出力に接続される。こうして、差動増幅器３４は、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを定率で増幅（減衰）することができる。

なお、差動増幅器３４の出力電圧（接地点に対する電圧）Ｖ_Ｒは、ゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳの（Ｒ３）／（Ｒ２）倍の電圧となる。したがって、入力抵抗Ｒ２と入力抵抗Ｒ３は、電圧制御回路３６で必要な基準電圧に基づいて決定される。

電圧制御回路３６としては、基準電圧入力ＲＥＦに入力される接地点に対する電圧に応じ、電源入力Ｖ_ＩＮに入力された電力を昇圧または降圧して電源出力Ｖ_ＯＵＴから出力するチョッパ回路（例えば、ＰＷＭ制御素子ＴＰＳ６３０２０）が用いられる。かかる電圧制御回路３６では、基準電圧入力ＲＥＦに入力される電圧が基準電圧より低いと、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧が昇圧され、基準電圧より高いと、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧が降圧される構成となっている。

図３は、電圧制御回路３６を説明するための説明図である。例えば、図３の回路構成では、電源出力Ｖ_ＯＵＴから出力された電圧が２つの抵抗Ｒで抵抗分割され、基準電圧入力ＲＥＦにフィードバックされている。ここでは、負荷の変動により、電源出力Ｖ_ＯＵＴの電圧が降下すると、抵抗分割された基準電圧入力ＲＥＦの入力電圧も降下し、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧が昇圧される。逆に、負荷の変動により、電源出力Ｖ_ＯＵＴの電圧が上昇すると、抵抗分割された基準電圧入力ＲＥＦの入力電圧も上昇し、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧が降圧される。したがって、図３の回路構成において、電圧制御回路３６は、入力電圧に拘わらず所定の出力電圧を維持する定電圧回路として機能することとなる。

かかる電圧制御回路３６を応用し、図２のように、基準電圧入力ＲＥＦに差動増幅器３４の出力を接続して、基準電圧入力ＲＥＦに差動増幅器３４の出力電圧Ｖ_Ｒを入力させる。こうすることで、差動増幅器３４は、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを増幅した差動増幅器３４の出力電圧Ｖ_Ｒを基準電圧とすることができる。したがって、電圧制御回路３６は、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳが所定の電圧（ここでは１２Ｖ）となるように、ゲート電源となる電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧（接地点に対する電圧）Ｖ_Ｏを制御することとなる。

なお、電源入力Ｖ_ＩＮに入力された電圧の変動、すなわち、二次電池１２の出力電圧（接地点に対する電圧）Ｖ_ＣＣの変動（６Ｖ〜１６Ｖ）は、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力に影響を及ぼさない。したがって、二次電池１２の出力電圧Ｖ_ＣＣがいずれの電圧であっても、電圧制御回路３６は、基準電圧入力ＲＥＦの入力に基づき、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力を、例えば、１２〜２８Ｖの間で適切に制御することができる。

図４は、電圧制御回路３６による出力電圧Ｖ_Ｏの制御を説明するためのタイミングチャートである。電池保護装置１６が動作を開始すると、電池保護装置１６の出力電圧Ｖ_Ｏ（ゲート電源）、ソース電圧Ｖ_Ｓ、差動増幅器３４の出力電圧Ｖ_Ｒは、それぞれ、０Ｖから上昇する。そして、時点Ａにおいて、出力電圧Ｖ_Ｏが所定の電圧に到達すると、出力電圧Ｖ_Ｏとソース電圧Ｖ_Ｓとの差であるゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳが、例えば、所定の電圧（ここでは１２Ｖ）となる。そうすると、差動増幅器３４の出力電圧Ｖ_Ｒが基準電圧（ここでは０．５Ｖ）と一致し、出力電圧Ｖ_Ｏおよびゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳが安定する。

時点Ｂにおいて、仮に、ソース電圧Ｖ_Ｓが上昇したとする。そうすると、ソース電圧Ｖ_Ｓの上昇によってゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳが一時的に小さくなる。これに伴い、差動増幅器３４の出力電圧Ｖ_Ｒも小さくなり、その出力電圧Ｖ_Ｒは、基準電圧より低くなる。電圧制御回路３６は、基準電圧入力ＲＥＦに入力される電圧が基準電圧より低いと、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧Ｖ_Ｏを昇圧させる。その結果、電源出力Ｖ_ＯＵＴがソース電圧Ｖ_Ｓに追従して上昇し、ゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳが所定の電圧となったところで、差動増幅器３４の出力電圧Ｖ_Ｒが基準電圧と一致し、出力電圧Ｖ_Ｏおよびゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳが安定する。

したがって、二次電池１２の電圧が、例えば、６Ｖ〜１６Ｖの間で変動すると、これに追従して、出力電圧Ｖ_Ｏが１８Ｖ〜２８Ｖ（ソース電圧Ｖ_Ｓ＋１２Ｖ）の間で変動する。また、ＦＥＴＱ１、Ｑ２がＯＦＦされ、ソース電圧Ｖ_Ｓが０Ｖとなると、これに追従して出力電圧Ｖ_Ｏが１２Ｖとなる。このように、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧Ｖ_Ｏを可変制御することで、ソース電圧Ｖ_Ｓの変動（例えば、６Ｖ〜１６Ｖ）に拘わらず、安定したゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳ（１２Ｖ）を供給することが可能となる。

以上のように、ここでは、ＯＮ抵抗の小さいＮチャネルのＦＥＴＱ１、Ｑ２を用いているのでＦＥＴＱ１、Ｑ２自体での消費電力や発熱を抑えることが可能となる。また、電圧制御回路３６のマイナス極と二次電池１２のマイナス極を共通化できるので、電気回路の規模が大きい絶縁型の電源を用いる必要がなくなり、占有体積を抑制することができる。

また、一対のＮチャネルのＦＥＴＱ１、Ｑ２のソース同士を接続してソースＳを共通化しているので、その共通化された一つのソース電圧Ｖ_Ｓを対象としてゲート電源を調整すれば足り、電圧維持回路３２の数を抑制できる（ここでは一つ）。したがって、電圧維持回路３２の占有体積や発熱をさらに抑制することが可能となる。

（第２の実施形態）
上述した実施形態においては、遮断回路３０として、ＦＥＴＱ１、Ｑ２のソース同士を接続する例を挙げて説明した。ここでは、遮断回路４０として、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン同士を接続する例（変形例１〜３）を挙げて説明する。

図５は、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン同士を接続する電池保護装置１６の第１の変形例を示した回路図である。電池保護装置１６は、遮断回路４０と、電圧維持回路３２とを含んで構成される。なお、第１の実施形態における構成要素として既に述べた電圧維持回路３２は、実質的に機能が同一なので重複説明を省略し、ここでは、構成が相違する遮断回路４０を主に説明する。

変形例１において、遮断回路４０は、一対のＮチャネルのＦＥＴＱ３、Ｑ４を、導通方向が逆になるようにドレイン同士を接続して、ＦＥＴＱ３、Ｑ４が直列となるように形成される。ＦＥＴＱ３、Ｑ４には、それぞれ、ソースドレイン間にダイオードＤ３、Ｄ４が接続されている。よって、ＦＥＴＱ３がＯＮすると、ダイオードＤ４、ＦＥＴＱ３を通じて、二次電池１２から外部端子２２に電流が流れる。また、ＦＥＴＱ４がＯＮすると、ダイオードＤ３、ＦＥＴＱ４を通じて、二次電池１２から外部端子２２に電流が流れる。

したがって、ゲート素子ＯＰ１によってゲート信号Ｓ_ＧがＯＮされ、ＦＥＴＱ３、Ｑ４がいずれもＯＮすることで、二次電池１２と外部端子２２とが双方向に接続される。また、ゲート信号Ｓ_ＧがＯＦＦされ、ＦＥＴＱ３、Ｑ４がいずれもＯＦＦとなることで、二次電池１２と外部端子２２とが遮断されることとなる。

そして、変形例１においては、オペアンプＯＰ２の負極入力側の入力抵抗Ｒ２の他端と、ＦＥＴＱ４のソースＳとが接続されている。電圧維持回路３２は、第１の実施形態同様、差動増幅器３４と、電圧制御回路３６とを通じ、ＦＥＴＱ４のゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを所定の電圧に維持する。ここでは、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧Ｖ_Ｏを可変制御することで、ソース電圧Ｖ_Ｓの変動に拘わらず、安定したゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを供給することが可能となる。

ただし、変形例１においては、ゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳによって、最初にＦＥＴＱ４のみがＯＮし、かかるＦＥＴＱ４のＯＮに伴って、ＦＥＴＱ３のソース電圧Ｖ_Ｓが定まり、ＦＥＴＱ３がＯＮする。かかる構成では、このように、ＯＮ／ＯＦＦに際して時間差が生じてしまうものの、最終的に、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のいずれもＯＮすることができる。

図６は、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン同士を接続する電池保護装置１６の第２の変形例を示した回路図である。電池保護装置１６は、遮断回路４０と、電圧維持回路３２とを含んで構成される。なお、遮断回路４０と、電圧維持回路３２とは、変形例１と実質的に機能が同一なので、ここでは重複説明を省略する。

変形例２においては、オペアンプＯＰ２の負極入力側の入力抵抗Ｒ２の他端と、ＦＥＴＱ３のソースＳとが接続されている。電圧維持回路３２は、差動増幅器３４と、電圧制御回路３６とを通じ、ＦＥＴＱ３のゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを所定の電圧に維持する。ここでも、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧Ｖ_Ｏを可変制御することで、ソース電圧Ｖ_Ｓの変動に拘わらず、安定したゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを供給することが可能となる。

ただし、変形例２においては、変形例１同様、ゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳによって、最初にＦＥＴＱ３のみがＯＮし、かかるＦＥＴＱ３のＯＮに伴って、ＦＥＴＱ４のソース電圧Ｖ_Ｓが定まり、ＦＥＴＱ４がＯＮする。かかる構成では、このように、ＯＮ／ＯＦＦに際して時間差が生じてしまうものの、最終的に、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のいずれもＯＮすることができる。

図７は、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のドレイン同士を接続する電池保護装置１６の第３の変形例を示した回路図である。電池保護装置１６は、遮断回路４０と、電圧維持回路３２とを含んで構成される。遮断回路４０と、電圧維持回路３２とは、変形例１、２と実質的に機能が同一なので、ここでは重複説明を省略する。なお、説明の便宜上、電圧維持回路３２自体の回路構成を省略する。

変形例３においては、一対の（２つの）ＦＥＴＱ３、Ｑ４に対応させて、電源系統が２つ設けられる。具体的に、電圧維持回路３２（３２ａ、３２ｂ）、プルダウン抵抗Ｒ１（Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ）、参照抵抗Ｒ４（Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ）、ゲート素子ＯＰ１（ＯＰ１ａ、ＯＰ１ｂ）が、それぞれ２つずつ準備される。かかる２つの電圧維持回路３２は、それぞれ、ＦＥＴＱ３、Ｑ４のソース電圧Ｖ_Ｓ１、Ｖ_Ｓ２を独立して参照し、それぞれ独立して出力電圧Ｖ_Ｏ１、Ｖ_Ｏ２を出力する。こうして、ＦＥＴＱ３のゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳ１、および、ＦＥＴＱ４のゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳ２がそれぞれ所定の電圧に維持される。

かかる変形例３では、電圧維持回路３２を２つ準備する必要があるものの、一対のＦＥＴＱ３、Ｑ４を同時にＯＮ／ＯＦＦすることが可能となる。

以上、説明したように、本実施形態の電池保護装置１６では、ソース同士を接続した場合でも、ドレイン同士を接続した場合でも、電源出力Ｖ_ＯＵＴの出力電圧Ｖ_Ｏを可変制御することで、ソース電圧Ｖ_Ｓの変動に拘わらず、安定したゲートソース間電圧Ｖ_ＧＳを供給することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態においては、二次電池１２としてリチウムイオン電池を用いる例を挙げて説明したが、かかる場合に限らず、電気エネルギーを化学エネルギーとして蓄積し、また、蓄積した化学エネルギーを電気エネルギーとして放出できれば、様々な電池を採用することができる。

また、上述した実施形態においては、電圧制御回路３６として既存のチョッパ回路を用いる例を挙げて説明したが、基準電圧入力ＲＥＦに入力される電圧に基づいて、電源出力Ｖ_ＯＵＴの電圧を昇圧または降圧できれば、様々な素子、または、複数の素子を組み合わせた回路を採用することができる。

本発明は、電池を保護する電池保護装置に利用することができる。

ＯＰ１ ゲート素子
Ｑ１ ＦＥＴ（第１のＦＥＴ）
Ｑ２ ＦＥＴ（第２のＦＥＴ）
Ｑ３ ＦＥＴ（第１のＦＥＴ）
Ｑ４ ＦＥＴ（第２のＦＥＴ）
１２ 二次電池
１６ 電池保護装置
２２ 外部端子
３０ 遮断回路
３２ 電圧維持回路
３４ 差動増幅器
３６ 電圧制御回路
４０ 遮断回路

Claims (3)

1. 直列に接続されたＮチャネルの第１のＦＥＴおよび第２のＦＥＴを含み、該第１のＦＥＴおよび該第２のＦＥＴの一方は電池に接続され、他方は外部端子に接続されており、入力されるゲートソース間電圧に基づき該電池と該外部端子とを接続または遮断する遮断回路と、
   前記第１のＦＥＴおよび前記第２のＦＥＴに含まれる１のソースの電圧に基づいて、前記ゲートソース間電圧を所定の電圧に維持する電圧維持回路と、
   を備えることを特徴とする電池保護装置。
2. 前記電圧維持回路は、
   前記ゲートソース間電圧を増幅する差動増幅器と、
   前記電池の電力を受け、前記差動増幅器の出力電圧が所定の基準電圧となるようにゲート電源の電圧を制御する電圧制御回路と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の電池保護装置。
3. Ｎチャネルの一対のＦＥＴのソース同士またはドレイン同士が接続され、該一対のＦＥＴのうち、一方のＦＥＴのソースまたはドレインの接続しなかった方の端子は電池に接続され、他方のＦＥＴのソースまたはドレインの接続しなかった方の端子は外部端子に接続されており、
   前記一対のＦＥＴのソースドレイン間にそれぞれダイオードが接続されており、
   差動増幅器の正極入力側の入力抵抗の他端がゲート電源に、該差動増幅器の負極入力側の入力抵抗の他端が前記一対のＦＥＴのソースに接続されており、
   前記電池の電力を受け、入力電圧が基準電圧より低ければ出力電圧を昇圧し、入力電圧が基準電圧より高ければ出力電圧を降圧する電圧制御回路の入力と前記差動増幅器の出力とが接続されており、
   前記ゲート電源は前記電圧制御回路の出力であることを特徴とする電池保護装置。

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