JP2017200338A - 電池保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を抑制しつつ、二次電池から電力を適切に供給する。【解決手段】電池保護装置１４は、二次電池１２の電力を負荷へ伝達する伝達状態または二次電池の電力の負荷への伝達を遮断する遮断状態とする第１スイッチ（ＦＥＴＱ１）と、第１スイッチと並列に接続され、二次電池の電力を負荷へ伝達する伝達状態または二次電池の電力の負荷への伝達を遮断する遮断状態とし、第１スイッチよりＯＮ抵抗が小さく、かつ、第１スイッチより伝達状態を維持する電力が大きい第２スイッチ（ＦＥＴＱ２）と、第２スイッチの伝達状態と遮断状態とを切り換える電池制御部１４ｂ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。例えば、従来、自動車のバッテリーとしては、鉛電池が用いられていたが、バッテリーに求められる蓄電容量や充放電能力の向上に伴い、リチウムイオン電池への置換が進みつつある。

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、リチウムイオン電池と負荷との間には、遮断回路（ロードスイッチ）が設けられ、リチウムイオン電池における充放電可能な電圧の上下限を超えそうになると、ＢＭＳ（Battery Management System）等の電池保護装置が遮断回路を通じてリチウムイオン電池と負荷とを遮断する。

例えば、特許文献１のように、二次電池の電圧が放電禁止直列電圧以下になると、二次電池とマイクロコンピュータとを接続するスイッチをＯＦＦして、マイクロコンピュータへの給電を停止する技術が知られている。

特許第４０１３００３号公報

ところで、自動車におけるＥＣＵ（Engine Control Unit）は、エンジンを制御するため常に電力の供給を受けて動作する必要がある。したがって、リチウムイオン電池等の二次電池における充放電可能な電圧の上下限の間においては、常に、遮断回路が通電状態にあり、二次電池からＥＣＵに電力が供給されることとなる。

このような遮断回路として、小電流を流すのに適している（例えば駆動電力が小さい）半導体を採用すると、ＥＣＵへの継続的な電力の供給は可能となるが、エンジンスタータ等、動力を伴う負荷に大電流を流すことができなくなる。一方、大電流を流すのに適している（例えばＯＮ抵抗が小さい）半導体は、通電状態を維持するのに駆動電力を要することが多く、継続的に電力を供給するのには向いていない。

そこで本発明は、このような課題に鑑み、消費電力を抑制しつつ、二次電池から電力を適切に供給することが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、二次電池の電力を負荷へ伝達する伝達状態または二次電池の電力の負荷への伝達を遮断する遮断状態とする第１スイッチと、第１スイッチと並列に接続され、二次電池の電力を負荷へ伝達する伝達状態または二次電池の電力の負荷への伝達を遮断する遮断状態とし、第１スイッチよりＯＮ抵抗が小さく、かつ、第１スイッチより伝達状態を維持する電力が大きい第２スイッチと、第２スイッチの伝達状態と遮断状態とを切り換える電池制御部と、を備える。

第１スイッチはＰチャネルのＦＥＴであり、第２スイッチはＮチャネルのＦＥＴであってもよい。

二次電池の電圧が第１閾値未満である場合、第１スイッチおよび第２スイッチがＯＦＦされてもよい。

外部電源の電力を二次電池へ伝達する伝達状態または外部電源の電力の二次電池への伝達を遮断する遮断状態とする第３スイッチを備え、電池制御部は、二次電池の電圧が第２閾値以上である場合、第３スイッチを遮断状態としてもよい。

電池制御部は、外部電源の電力によって起動すると、二次電池の電圧が第１閾値未満である場合に、第３スイッチを伝達状態としてもよい。

第３スイッチはＮチャネルのＦＥＴであってもよい。

本発明によれば、消費電力を抑制しつつ、二次電池から電力を適切に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。 電池保護装置の回路構成を示した回路図である。 二次電池の電圧と電池保護装置の各回路との関係を示した説明図である。 二次電池の電圧と電池保護装置の回路との関係を示した説明図である。 二次電池の電圧と電池保護装置の各回路との関係を示した説明図である。

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、例えば自動車に搭載され、二次電池１２および電池保護装置１４を含む電池ユニット１６、ＥＣＵ１８、エンジンスタータ２０、外部電源２２を含んで構成される。かかる図１および後述する図２では、電力の流れを実線で、信号の流れを破線の矢印で示している。

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。一般的に、１台の自動車には、１つの二次電池１２が搭載されており、エンジンが停止している間、二次電池１２が唯一の電源となる。なお、二次電池１２が過放電すると不可逆的な劣化が生じるおそれがあり、過充電すると発火や発煙が生じるおそれがある。そこで、ＢＭＳとも呼ばれる電池保護装置１４は、主として二次電池１２の電圧を監視し（残容量、出力電流、温度等を監視してもよい）、二次電池１２の過放電および過充電を防止する。

例えば、充放電システム１０では、図１（ａ）のように、遮断回路１４ａを介して二次電池１２と、負荷としてのＥＣＵ１８およびエンジンスタータ２０とが接続され、二次電池１２からＥＣＵ１８およびエンジンスタータ２０に電気エネルギーが放電（出力）される（放電状態）。ここで、ＥＣＵ１８は、エンジンスタータ２０の動作制御を始め、エンジン（不図示）の点火制御、燃料制御等、エンジン全体の制御を行う。エンジンスタータ２０は、電動機（モータ）で構成され、エンジンを始動させる。ここで、電池保護装置１４の電池制御部１４ｂは、二次電池１２の電圧を監視し、二次電池１２から負荷への放電により、二次電池１２の電圧が放電可能な下限閾値未満となると、遮断回路１４ａを通じて二次電池１２と負荷とを遮断する遮断状態にする。

また、充放電システム１０では、二次電池１２の電圧が下限閾値未満となると、電池ユニット１６とＥＣＵ１８やエンジンスタータ２０との接続を解除するとともに、電池ユニット１６と外部電源２２とを接続し、外部電源２２から二次電池１２に電気エネルギーが充電（蓄積）される（充電状態）。ここで、電池保護装置１４の電池制御部１４ｂは、二次電池１２の電圧を監視し、外部電源２２から二次電池１２への充電により、二次電池１２の電圧が充電可能な上限閾値以上となると、遮断回路１４ａを通じて二次電池１２と外部電源２２とを遮断する遮断状態にする。

ここで、電池保護装置１４の電池制御部１４ｂは、図１（ｂ）に示すように、二次電池１２および外部電源２２から、ダイオードＤ１、Ｄ２を通じ、いずれかの電力の供給を受け得るように構成されている。これは、以下の理由からである。

すなわち、電池制御部１４ｂが二次電池１２のみから電力の供給を受け得る構成とした場合、電池制御部１４ｂが動作し続ける限り、二次電池１２の電力が消費されてしまう。また、電池制御部１４ｂが二次電池１２の電圧が下限閾値未満であると判断して、遮断回路１４ａを遮断状態とした後でも、電池制御部１４ｂは二次電池１２の電力を消費するので、二次電池１２が充電されなければ、過放電となるおそれがある。さらに、二次電池１２の電圧が、下限閾値より小さい電池制御部１４ｂの動作下限電圧未満となると、遮断回路１４ａを遮断状態から伝達状態に切り換えることができなくなり、二次電池１２に電力を充電することができなくなってしまう。

一方、電池制御部１４ｂが外部電源２２のみから電力の供給を受け得る構成とした場合、外部電源２２が接続されていない間、電池制御部１４ｂを動作させることができず、二次電池１２の過放電および過充電を適切に防止することができなくなる。また、このように外部電源２２が接続されていない間でも二次電池１２を適切に保護しようとすると、サービスプラグ等、手動の遮断回路１４ａを設けなくてはならなくなる。したがって、本実施形態では、二次電池１２および外部電源２２から、ダイオードＤ１、Ｄ２を通じ、いずれかの電力の供給を受け得るように構成して、それぞれの問題点を補い合っている。以下、電池保護装置１４の具体的な構成を説明する。

（電池保護装置１４）
図２は、電池保護装置１４の回路構成を示した回路図である。ここでは、図１（ａ）に対応する二次電池１２の放電状態と、図１（ｂ）に対応する二次電池１２の充電状態とに分けて電池保護装置１４の動作を説明する。

（放電状態）
上述したように、ＥＣＵ１８は、運転者のキー操作に応じてエンジンスタータ２０の動作制御を始め、エンジン全体の制御を行う。したがって、ＥＣＵ１８は、二次電池１２の電圧が下限閾値以上であれば、エンジンが停止している間の唯一の電源となる二次電池１２から、常に電力の供給を受けて動作する必要がある。このような二次電池１２からＥＣＵ１８への電力の供給は電池保護装置１４の遮断回路１４ａによって管理される。

しかし、ＥＣＵ１８やエンジンスタータ２０等の負荷は、それぞれ特性が異なるため、遮断回路１４ａを単純な１の半導体で構成しようとすると以下の問題が生じる。例えば、ＥＣＵ１８は、小電流（例えば数アンペア）で動作可能であるが、継続的な電力の受給を要し、エンジンスタータ２０は、電力の受給は短時間だが、動力を伴うので大電流（例えば１００アンペア）を要する。

ここで、遮断回路１４ａとして、小電流を流すのに適している（例えば駆動電力が小さい）スイッチを採用すると、二次電池１２からＥＣＵ１８への継続的な電力の供給は可能となるが、エンジンスタータ２０に大電流を流すことができなくなる。また、仮に、大電流を流したとすると、ＯＮ抵抗が大きいので電圧降下が高くなり、エンジンスタータ２０を動作させるのに十分な電圧を確保できなくなってしまう。一方、大電流を流すのに適している（例えばＯＮ抵抗が小さい）スイッチを採用すると、電圧降下は低いが、通電状態を維持するのに駆動電力を要し、ＥＣＵ１８に継続的に電力を供給することで、不要に二次電池１２の電力を消費してしまう。

そこで、本実施形態では、遮断回路１４ａにおいて、二次電池１２からＥＣＵ１８やエンジンスタータ２０等の負荷に電力を供給するスイッチング素子として２つのＦＥＴ（Field Effect Transistor）、すなわち、ＦＥＴＱ１（第１スイッチ）、ＦＥＴＱ２（第２スイッチ）を並列に設け、かかる各ＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦに基づき、それぞれ独立して、二次電池１２の電力を負荷へ伝達する伝達状態、または、二次電池１２の電力の負荷への伝達を遮断する遮断状態とする（伝達状態と遮断状態を切り換える）。

ここで、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２は、例えば、それぞれ、ＰチャネルとＮチャネルで構成される。したがって、ＦＥＴＱ２は、ＦＥＴＱ１よりＯＮ抵抗が小さく（電圧降下が低く）、大電流を流すのに適している。ただし、ＮチャネルのＦＥＴは、ソース電位が二次電池１２の負極電位と異なるのでＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦする駆動回路が複雑になり、伝達状態（導通状態）を維持するのに駆動電力を要する。したがって、ＦＥＴＱ２は、ＦＥＴＱ１より伝達状態を維持する電力が大きくなる。

このような２つのＦＥＴＱ１、Ｑ２の特性を活かし、ＥＣＵ１８等、小電流で済むが、継続的な電力の供給を要する負荷には、ＦＥＴＱ１を通じて二次電池１２の電力を供給し、エンジンスタータ２０等、短時間の電力供給で済むが、大電流を要する負荷には、ＦＥＴＱ２を通じて二次電池１２の電力を供給する。

具体的に、二次電池１２の電圧が下限閾値以上の間、ＦＥＴＱ１を常にＯＮさせることで、比較的ＯＦＦであることが多いＦＥＴＱ２をバイパスし、二次電池１２の電力をＥＣＵ１８に継続的に供給する。ＦＥＴＱ１は、Ｐチャネルなので、ＦＥＴＱ２に比べＯＮ抵抗が大きいが、ＥＣＵ１８が小電流で動作するため、電圧降下の影響は小さい。

また、ＦＥＴＱ１は、ＦＥＴＱ２に比べ、ＦＥＴＱ１をＯＮ／ＯＦＦするための駆動回路が単純であり、伝達状態を維持する駆動電力が小さいので、継続的に電力を供給しても、その消費電力を抑制することができる。なお、二次電池１２の電圧が下限閾値以上の間、ＦＥＴＱ１をＯＮする構成は後程詳述する。

一方、エンジンの始動時には、ＥＣＵ１８が電池制御部１４ｂに対して電力供給指令を発する。電池制御部１４ｂは、二次電池１２の電圧が下限閾値以上であれば、かかる電力供給指令に応じてＦＥＴＱ２をＯＮさせ、二次電池１２の電力をエンジンスタータ２０に供給する。そして、ＥＣＵ１８は、エンジンスタータ２０を駆動し、エンジンを始動させる。このとき、ＦＥＴＱ２は、ＦＥＴＱ１に比べＯＮ抵抗が小さいので、エンジンスタータ２０が大電流を要したとしても、電圧降下を最小限に抑えることができる。なお、ＦＥＴＱ２は、ＦＥＴＱ１に比べ、伝達状態を維持する駆動電力が大きいが、エンジンスタータ２０に電力を供給するのは短時間なので、消費電力が増大することはない。

なお、ＦＥＴＱ２がＯＮしているときは、ＦＥＴＱ１が常にＯＮしていることになるが、ＦＥＴＱ２はＦＥＴＱ１よりＯＮ抵抗が小さいので、電力の供給はＦＥＴＱ２が支配的に行うことになる。したがって、ここでは、ＦＥＴＱ２をＯＮ／ＯＦＦするだけで、結果的に、二次電池１２からの電力の伝達経路を、ＦＥＴＱ１とＦＥＴＱ２との間で選択することになる。

このように、２つのＦＥＴＱ１、Ｑ２を並列に接続し、供給すべき電流量に応じてＦＥＴＱ１またはＦＥＴＱ２を選択することで、消費電力を抑制しつつ、二次電池１２の電力を負荷に対して適切に供給することが可能となる。

続いて、二次電池１２の電力を放電したことによる過放電の防止について述べる。ここでは、二次電池１２の電圧が予め定められた第１閾値未満となると、二次電池１２の電力の供給を受けている回路を遮断し、二次電池１２の過放電を防止する。なお、第１閾値は、上述した二次電池１２の下限閾値と等しいとしてもよいし、過放電とならないように猶予を設け下限閾値より大きい値としてもよい。なお、第１閾値や後述する第２閾値といった閾値は予め定められたとして説明しているが、必ずしも予め定められる場合に限られず、当業者の創作の範囲で異なる実施形態も採用可能である。

図３は、二次電池１２の電圧と電池保護装置１４の各回路との関係を示した説明図である。ここでは、大きく、ＥＣＵ１８に継続的に電力を供給するＦＥＴＱ１、エンジンスタータ２０に一時的に電力を供給するＦＥＴＱ２、電池制御部１４ｂに継続的に電力を供給するＦＥＴＱ５に分け、その順に説明する。

図２に示すように、電池保護装置１４では、抵抗Ｒ１、Ｒ２により、二次電池１２の電圧が抵抗分割され、抵抗分割された電圧はＦＥＴＱ３のゲートＧに入力される。ここでは、二次電池１２の電圧が第１閾値以上の間、抵抗分割された電圧によってＦＥＴＱ３がＯＮするように抵抗Ｒ１、Ｒ２の比率が設定されている。したがって、ＦＥＴＱ３は、二次電池１２の電圧が第１閾値以上の場合にＯＮし、第１閾値未満の場合にＯＦＦすることとなる。

続いて、ＦＥＴＱ３がＯＮの場合、ＦＥＴＱ１がＯＮとなり、ＦＥＴＱ３がＯＦＦの場合、ＦＥＴＱ１のゲートソース間電圧が０となり、ＦＥＴＱ１はＯＦＦする。ここで、抵抗Ｒ３は、ＦＥＴＱ３がＯＮしたときに、ＦＥＴＱ１がＯＮするゲートソース間電圧となるように設定されている。

こうして、図３に示すように、二次電池１２の電圧が第１閾値以上である場合、ＦＥＴＱ１がＯＮしてＥＣＵ１８に電力が伝達される一方で、二次電池１２の電圧が第１閾値未満である場合、ＦＥＴＱ１がＯＦＦしてＥＣＵ１８への電力が遮断される。

また、図２に示すように、電池保護装置１４では、電池制御部１４ｂがＡ／Ｄコンバータ等の電圧計測部を通じて二次電池１２の電圧を直接測定している。そして、電池制御部１４ｂは、測定した電圧が第１閾値以上であれば、ＥＣＵ１８の電力供給指令に応じてＦＥＴＱ２をＯＮする。一方、電池制御部１４ｂは、測定した電圧が第１閾値未満であれば、ＥＣＵ１８の電力供給指令に拘わらず、ＦＥＴＱ２をＯＦＦする。すなわち、電池制御部１４ｂは、測定した電圧が第１閾値未満のとき、ＥＣＵ１８の電力供給指令によりＦＥＴＱ２がＯＮされていればＦＥＴＱ２をＯＦＦし、ＦＥＴＱ２が既にＯＦＦであればＯＦＦを維持する。

こうして、図３に示すように、二次電池１２の電圧が第１閾値以上である場合、ＥＣＵ１８の電力供給指令に応じてＦＥＴＱ２がＯＮし、エンジンスタータ２０に電力が伝達可能となる。一方、二次電池１２の電圧が第１閾値未満である場合、ＦＥＴＱ２がＯＦＦしてエンジンスタータ２０への電力が遮断される。

また、図２に示すように、電池保護装置１４では、抵抗Ｒ４、Ｒ５により、二次電池１２の電圧が抵抗分割され、抵抗分割された電圧はＦＥＴＱ４のゲートＧに入力される。ここでは、二次電池１２の電圧が第１閾値以上の間、抵抗分割された電圧によってＦＥＴＱ４がＯＮするように抵抗Ｒ４、Ｒ５の比率が設定されている。したがって、ＦＥＴＱ４は、二次電池１２の電圧が第１閾値以上の場合にＯＮし、第１閾値未満の場合にＯＦＦすることとなる。

続いて、ＦＥＴＱ４がＯＮの場合、ＦＥＴＱ５がＯＮとなり、ＦＥＴＱ４がＯＦＦの場合、ＦＥＴＱ５のゲートソース間電圧が０となり、ＦＥＴＱ５はＯＦＦする。ここで、抵抗Ｒ６は、ＦＥＴＱ４がＯＮしたときに、ＦＥＴＱ５がＯＮするゲートソース間電圧となるように設定されている。なお、上述した抵抗Ｒ１〜Ｒ６は、負荷とならないように、十分大きな抵抗値が選択される。

こうして、図３に示すように、二次電池１２の電圧が第１閾値以上である場合、ＦＥＴＱ５がＯＮして、ダイオードＤ１を通じ電池制御部１４ｂに電力が伝達される。一方、二次電池１２の電圧が第１閾値未満である場合、ＦＥＴＱ５がＯＦＦして電池制御部１４ｂへの電力が遮断される。なお、上記では、電池制御部１４ｂが測定した電圧が第１閾値未満であれば、ＦＥＴＱ２をＯＦＦする例を挙げて説明したが、このように二次電池１２の電圧が第１閾値未満となって電池制御部１４ｂへの電力が遮断されることによっても、結果的にＦＥＴＱ２はＯＦＦされる。

以上のように、二次電池１２の電圧が第１閾値未満となると、電池保護装置１４では、二次電池１２の電力の供給を受けている回路を遮断するので、二次電池１２の電力消費を停止し、二次電池１２の過放電を防止することが可能となる。

（充電状態）
上記のように、二次電池１２の電圧が第１閾値未満となると、ＥＣＵ１８やエンジンスタータ２０との接続を解除し、外部電源２２を接続して、外部電源２２から二次電池１２に電気エネルギーを充電（蓄積）することとなる。ここでは、二次電池１２に電力を充電する際の過充電の防止について述べる。

図４は、二次電池１２の電圧と電池保護装置１４の回路との関係を示した説明図である。ここでは、外部電源２２の電力を二次電池１２に伝達する伝達状態または外部電源２２の電力の二次電池１２への伝達を遮断する遮断状態とする、ＮチャネルのＦＥＴＱ６（第３スイッチ）について説明する。

図２に示すように、電池保護装置１４では、電池制御部１４ｂが、外部電源２２から電力の供給を受け、Ａ／Ｄコンバータ等の電圧計測部を通じて二次電池１２の電圧を直接測定している。そして、電池制御部１４ｂは、測定した電圧が、予め定められた第２閾値未満であれば、ＥＣＵ１８からの電力充電指令に応じて、ＦＥＴＱ６をＯＮする。なお、第２閾値は、第１閾値より大きく、上述した二次電池１２の上限閾値と等しいとしてもよいし、過充電とならないように猶予を設け上限閾値より小さい値としてもよい。

一方、電池制御部１４ｂは、測定した電圧が第２閾値以上であれば、電力充電指令に拘わらず、ＦＥＴＱ６をＯＦＦする。すなわち、電池制御部１４ｂは、測定した電圧が第２閾値以上のとき、ＥＣＵ１８の電力充電指令によりＦＥＴＱ６がＯＮされていればＦＥＴＱ６をＯＦＦし、ＦＥＴＱ６が既にＯＦＦであればＯＦＦを維持する。

こうして、図４に示すように、二次電池１２の電圧が第２閾値未満である場合、ＥＣＵ１８からの電力充電指令に応じてＦＥＴＱ２がＯＮし、外部電源２２からの充電が可能となる。一方、二次電池１２の電圧が第２閾値以上である場合、ＦＥＴＱ２がＯＦＦして外部電源２２からの充電を禁止する。

なお、ＦＥＴＱ６は、二次電池１２の電圧が第２閾値未満である場合、充電状態のみならず、放電状態でも、ＥＣＵ１８からの電力充電指令に応じてＯＮする。これは、不図示の電動機の回生ブレーキ等により二次電池１２が充電可能となるからである。

このように、二次電池１２の電圧が第２閾値以上となると、電池制御部１４ｂが二次電池１２と外部電源２２との接続を遮断するので、二次電池１２への電力供給を停止し、二次電池１２の過充電を防止することが可能となる。

ただし、外部電源２２を接続する際には、二次電池１２の電圧は第１閾値未満となっており、過放電を防止すべく、ＦＥＴＱ１〜Ｑ６が全てＯＦＦとなっている。ここで、外部電源２２が接続された場合に、電池制御部１４ｂは、外部電源２２から電力の供給を受けて動作することができるが、二次電池１２の安全性を確認しないまま、直ちに充電を開始すると、二次電池１２に適切に電力を充電できない場合が生じ得る。

そこで、電池制御部１４ｂは、外部電源２２の電力によって起動すると、充電可能条件を満たしているか否か判定し、満たしている場合に少なくともＦＥＴＱ６をＯＮする（加えてＦＥＴＱ２をＯＮしてもよい）。ここで、充電可能条件は、少なくとも、二次電池１２の電圧が第１閾値未満であることを含み、充電の安全性を確保できる既存の様々な条件を採用することができる。

こうすることで、外部電源２２を接続する際の電池保護装置１４の各回路の状態に拘わらず、外部電源２２から二次電池１２に電力を適切に充電することが可能となる。

なお、充電状態においては、ＦＥＴＱ６のみならず、ＦＥＴＱ２をＯＮしている。これは、ＦＥＴＱ６およびＦＥＴＱ２のいずれもＯＮすることで抵抗値を下げ、電圧降下を低くするためである。

ところで、本実施形態では、遮断回路１４ａとして、一対のＮチャネルのＦＥＴＱ２、Ｑ６を、導通方向が逆になるように、すなわち、ソースＳ同士またはドレインＤ同士を接続して、ＦＥＴＱ１、Ｑ２が直列となるように形成している。したがって、エンジンスタータ２０の動作時や二次電池１２の充電時に双方向に大電流を流すことが可能となる。なお、ＦＥＴＱ１およびＦＥＴＱ５はＰチャネルで構成されているが、それぞれＥＣＵ１８や電池制御部１４ｂを駆動できればよいので電圧降下の影響は小さい。

図５は、二次電池１２の電圧と電池保護装置１４の各回路との関係を示した説明図である。また、本実施形態では、図１に示したように、過放電防止に寄与するＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ５と、過充電防止に寄与するＦＥＴＱ６とがそれぞれ独立して制御されている。

したがって、図５（ａ）のように放電状態において、二次電池１２の電圧が第２閾値以上の場合、ＦＥＴＱ６をＯＦＦして過充電を防止しつつ、ＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ５をＯＮして負荷への電力供給を可能とすることができる。

また、図５（ｂ）のように充電状態において、二次電池１２の電圧が第１閾値未満の間、ＦＥＴＱ２、Ｑ６をＯＮして充電を遂行しつつ、ＦＥＴＱ１、Ｑ５をＯＦＦして二次電池１２の電力の不要な消費を抑えることができる。

以上のように、電池保護装置１４により、二次電池１２の消費電力を抑制しつつ、二次電池１２から負荷に電力を適切に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、第１スイッチとしてＰチャネルのＦＥＴＱ１、第２スイッチとしてＮチャネルのＦＥＴＱ２を用いる例を挙げて説明しているが、第２スイッチは、第１スイッチよりＯＮ抵抗が小さく、かつ、第１スイッチより伝達状態を維持する駆動電力が大きいというトレードオフの関係があれば足り、この条件を満たす範囲で、いずれのスイッチもＮチャネルのＦＥＴとしたり、ＰチャネルのＦＥＴとすることができる。

また、上述した実施形態においては、伝達状態または遮断状態とする第１スイッチ〜第３スイッチとしてＦＥＴＱ１、Ｑ２、Ｑ６を設ける例を挙げて説明したが、かかる場合に限らず、リレーやバイポーラトランジスタ等、入力信号に応じて２つの端子を伝達状態または遮断状態とする様々な装置を用いることができる。

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。

Ｑ１ ＦＥＴ（第１スイッチ）
Ｑ２ ＦＥＴ（第２スイッチ）
Ｑ６ ＦＥＴ（第３スイッチ）
１２ 二次電池
１４ 電池保護装置
１４ａ 遮断回路
１４ｂ 電池制御部
２２ 外部電源

Claims (6)

1. 二次電池の電力を負荷へ伝達する伝達状態または該二次電池の電力の該負荷への伝達を遮断する遮断状態とする第１スイッチと、
   前記第１スイッチと並列に接続され、前記二次電池の電力を前記負荷へ伝達する伝達状態または該二次電池の電力の該負荷への伝達を遮断する遮断状態とし、該第１スイッチよりＯＮ抵抗が小さく、かつ、該第１スイッチより伝達状態を維持する電力が大きい第２スイッチと、
   前記第２スイッチの伝達状態と遮断状態とを切り換える電池制御部と、
   を備える電池保護装置。
2. 前記第１スイッチはＰチャネルのＦＥＴであり、前記第２スイッチはＮチャネルのＦＥＴである請求項１に記載の電池保護装置。
3. 前記二次電池の電圧が第１閾値未満である場合、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチがＯＦＦされる請求項１または２に記載の電池保護装置。
4. 外部電源の電力を前記二次電池へ伝達する伝達状態または該外部電源の電力の該二次電池への伝達を遮断する遮断状態とする第３スイッチを備え、
   前記電池制御部は、前記二次電池の電圧が第２閾値以上である場合、前記第３スイッチを遮断状態とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電池保護装置。
5. 前記電池制御部は、前記外部電源の電力によって起動すると、前記二次電池の電圧が第１閾値未満である場合に、前記第３スイッチを伝達状態とする請求項４に記載の電池保護装置。
6. 前記第３スイッチはＮチャネルのＦＥＴである請求項４または５に記載の電池保護装置。

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