JP2020137287A - 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】放電電流が流れているか否かの判定を充電制御ＦＥＴのオン／オフを繰り返して充電制御ＦＥＴのボディダイオードに放電電流を流して行なうことなく、充電禁止状態における放電制御、放電禁止状態における充電制御を行なう充放電制御回路を提供する。【解決手段】本発明の充放電制御回路は、バッテリの正極端子に接続される正極電源端子と、バッテリの負極端子に接続される負極電源端子と、バッテリの充放電経路の電圧と予め設定された充放電判定電圧に基づいて、バッテリに放電電流が流れている放電状態と、バッテリに充電電流が流れている充電状態と、を判定する充放電判定回路と、充電禁止状態かつ放電状態である場合に放電制御ＦＥＴ及び充電制御ＦＥＴをオンし、充電禁止状態かつ充電状態である場合に充電制御ＦＥＴをオフする制御回路と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、リチウム電池などのバッテリに対する充放電を制御する充放電制御回路、充放電制御装置及びバッテリ装置に関する。

一般的に、バッテリ装置は、過充電、過放電、放電電流及び充電電流を検出する充放電制御回路を含む充放電制御装置を備えている。これにより、バッテリ装置は、内部のバッテリを保護するように、また、負荷に対して安定した電圧を供給するように構成されている。

また、バッテリ装置に対する充電による充電電流あるいは放電による放電電流が流れるため、充電電流や放電電流の電流量によっては、バッテリ装置が発熱する。
そのため、例えば、バッテリ、充電制御する充電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、放電を制御する放電制御ＦＥＴの温度を計測し、計測した温度が予め設定した閾値を超えた場合、充電、放電を禁止する温度保護機能が備えられている。

この温度保護機能としては、充電を停止させる充電禁止温度と、放電を停止させる放電禁止温度とが設けられている。充電禁止温度と放電禁止温度とが同一であれば、放電と充電の双方を停止させれば良い。
しかし、バッテリ装置の用途によっては、充電禁止温度と放電禁止温度とが異なる場合がある。

図３は、充電を禁止する充電禁止温度と放電を禁止する放電禁止温度との設定例を示す図である。図３において、縦軸が検出温度を示し、横軸が充放電制御回路の温度検出端子の電圧を示している。図３の例では、高温放電禁止温度ＴＨＤ、高温充電禁止温度ＴＨＣ、低温放電禁止温度ＴＣＤ及び低温充電禁止温度ＴＣＣの各々が設定されている。
ここで、高温放電禁止温度ＴＨＤ＞高温充電禁止温度ＴＨＣの関係であるため、温度が高温充電禁止温度ＴＨＣを上回ると充電は禁止されるが放電は禁止されず、高温放電禁止温度ＴＨＤを上回ると充電とともに放電も禁止される。
一方、低温放電禁止温度ＴＣＤ＜低温充電禁止温度ＴＣＣの関係であるため、温度が低温充電禁止温度ＴＣＣを下回ると充電は禁止されるが放電は禁止されず、低温放電禁止温度ＴＣＤを下回ると充電とともに放電も禁止される。

図４は、バッテリ装置におけるバッテリに対する充電及び放電の制御例を説明する回路図である。バッテリ装置５５０には、バッテリ４００及び充放電制御装置５６０が備えられている。充放電制御装置５６０には、充放電制御回路５００、放電制御ＦＥＴ１０１、充電制御ＦＥＴ１０２及び温度検出素子１０３の各々が備えられている。

温度保護機能による充電禁止状態において、バッテリ４００から負荷２０１に対して放電を行う際、放電制御ＦＥＴ１０１をオン、充電制御ＦＥＴ１０２をオフとした場合、充電制御ＦＥＴのボディダイオード１０２Ｄを介した放電電流が流れる。
ＦＥＴのチャネル抵抗の抵抗値よりもボディダイオードの抵抗値の方が高いため、放電電流がボディダイオード１０２Ｄに流れることにより、充電制御ＦＥＴ１０２における消費電力が増加し、充電制御ＦＥＴ１０２が発熱してしまい、過度の温度上昇により損傷を受ける恐れがある。

そのため、負荷２０１が接続され、放電電流が流れている場合、放電制御ＦＥＴ１０１だけではなく、充電制御ＦＥＴ１０２もオンさせる必要がある。
特許文献１においては、放電電流が流れていることを検出するため、所定の周期毎に、ＣＯ端子５０２からＶＭ端子５０１の電圧を出力し、充電制御ＦＥＴ１０２を一旦オフさせ、ＶＭ端子５０１の電圧の計測を行なっている。
そして、ＶＭ端子５０１の電圧が予め設定した負荷検出電圧を上回っているか否かにより、放電電流が流れているか否かの判定を行なっている。

これにより、充放電制御回路５００は、充電制御ＦＥＴ１０２を短時間オフさせ、ボディダイオード１０２Ｄに発生する電圧を検出することで、放電電流が流れていることを判定する。
ここで、ボディダイオード１０２Ｄに放電電流を流すのは短時間であるため、充電制御ＦＥＴ１０２が消費電力の増加により発熱する恐れはない。
このようにして、充電禁止状態の場合、所定の周期で放電電流が流れているか否かの判定を行なっている。

図５は、上述した充電禁止状態における充放電制御の動作例を説明するタイミングチャートである。図５（ａ）は、縦軸が温度検出素子の温度を示し、横軸が時間を示している。図５（ｂ）は、縦軸がＶＭ端子５０１の電圧を示し、横軸が時間を示している。図５（ｃ）は、縦軸がＣＯ端子５０２の電圧を示し、横軸が時間を示している。以下の説明においては、検出温度が高温充電禁止温度を超えた充電禁止状態の場合における充放電制御を例として説明する。
時刻Ａ：充放電制御回路５００は、温度が高温充電禁止温度を上回ったことを検出する。

時刻Ｂ：充放電制御回路５００は、温度が高温充電禁止温度を上回ったことを検出した後、時間ｔ１経過後において、ＶＭ端子５０１の電圧によらず、ＣＯ端子５０２に対してＶＭ端子の電圧を出力して、充電制御ＦＥＴ１０２をオフさせる。

時刻Ｃ：充電器２０２がバッテリ装置５５０に接続された際、充電制御ＦＥＴ１０２がオフしているため、充電電流は流れず、ＶＭ端子の電圧は、ＶＳＳ端子５０４の電圧よりも負側に下降する。これにより、充放電制御回路５００は、ＶＭ端子電圧が負荷検出電圧以下であるため、ＣＯ端子５０２からＶＭ端子の電圧を出力し、充電制御ＦＥＴ１０２をオフさせ続ける。

時刻Ｄ：充電器２０２がバッテリ装置５５０から外された際、充電電流が流れないため、ＶＭ端子電圧は、ＶＳＳ端子５０４の電圧と同電位となる。充放電制御回路５００は、ＶＭ端子の電圧が負荷検出電圧以下であるため、ＣＯ端子５０２からＶＭ端子の電圧を出力し、充電制御ＦＥＴ１０２をオフさせ続ける。

時刻Ｅ：負荷２０１がバッテリ装置５５０に接続された際、放電制御ＦＥＴ１０１がオンのため放電電流が流れる。このとき、充電制御ＦＥＴ１０２がオフであるため、放電電流は充電制御ＦＥＴ１０２のボディダイオード１０２Ｄを介して流れる。これにより、ＶＭ端子の電圧が負荷検出電圧を上回る。このとき、充放電制御回路５００は、時間ｔ２のカウント動作を開始する。

時刻Ｆ：充放電制御回路５００は、カウントが時間ｔ２を経過すると、ＣＯ端子５０２からＶＤＤ端子５０５の電圧を出力し、充電制御ＦＥＴ１０２をオンさせる。これにより、放電電流は、充電制御ＦＥＴ１０２のチャネルを流れる。このため、放電電流がボディダイオード１０２Ｄに流れなくなり、ＶＭ端子の電圧は下降する。また、充放電制御回路５００は、時間ｔ３のカウント動作を開始する。

時刻Ｇ：充放電制御回路５００は、カウントが時間ｔ３を経過すると、ＣＯ端子５０２からＶＭ端子の電圧を出力して、充電制御ＦＥＴ１０２をオフさせる。
そして、充放電制御回路５００は、ＶＭ端子の電圧が負荷検出電圧を上回っているか否かにより、放電電流が流れているか否かの判定を行なう。このとき、放電電流がボディダイオード１０２Ｄを流れているため、ＶＭ端子の電圧は負荷検出電圧を超えている。このため、充放電制御回路５００は、時間ｔ２のカウント動作を開始する。

上述したように、特許文献１における充放電制御は、放電電流が充放電ＦＥＴ１０２のボディダイオード１０２Ｄに発生する電圧により上昇したＶＭ端子の電圧が負荷検出電圧を上回るか否かにより、放電電流が流れているか否かの判定を行なっている。
これにより、充電禁止状態における放電電流が、ボディダイオード１０２Ｄを流れ続けることを防止し、消費電力の増加による充電制御ＦＥＴ１０２の発熱を抑制している。

特開２０１５−１０４２１７号公報

しかしながら、特許文献１による充放電制御は、放電電流が流れているか否かを判定するために、充電制御ＦＥＴ１０２をオンから一旦オフさせるため、負荷２０１に対して出力する電圧にリップル状のノイズが発生する。
用途によっては、発生したノイズが機器に悪影響を与える恐れがある。

また、上述した例とは放電禁止温度と充電禁止温度との設定が逆の場合、放電禁止状態において充電を行なうことが可能である。このため、充電制御ＦＥＴ１０２をオンとして、放電制御ＦＥＴ１０１のオン／オフ制御を行い、充電電流が放電制御ＦＥＴ１０１のボディダイオード１０１Ｄを流れることによるＶＭ端子電圧の変化を検出して、充電器２０２が接続されて充電電流が流れているか否かの判定を行なう。この場合にも、すでに述べた充電禁止状態においての放電電流による充電制御ＦＥＴ１０２の発熱の課題と同様に放電禁止状態においての充電電流による放電制御ＦＥＴ１０１の発熱の課題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、放電電流が流れているか否かの判定を充電制御ＦＥＴのオン／オフを繰り返して充電制御ＦＥＴのボディダイオードに放電電流を流して行なう、あるいは充電電流が流れているか否かを、放電制御ＦＥＴのオン／オフを繰り返して放電制御ＦＥＴのボディダイオードに充電電流を流して行なうことなく、充電禁止状態における放電制御、放電禁止状態における充電制御を行なうことができる充放電制御回路、充放電制御装置及びバッテリ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る充放電制御回路は、バッテリの正極端子に接続される正極電源端子と、前記バッテリの負極端子に接続される負極電源端子と、前記バッテリの充放電経路の電圧と予め設定された充放電判定電圧に基づいて、前記バッテリに放電電流が流れている放電状態と、前記バッテリに充電電流が流れている充電状態と、を判定する充放電判定回路と、充電禁止状態かつ前記放電状態である場合に放電制御ＦＥＴ及び充電制御ＦＥＴをオンし、前記充電禁止状態かつ前記充電状態である場合に前記充電制御ＦＥＴをオフする制御回路と、を備えることを特徴とする。

本発明の他の態様に係る充放電制御回路は、バッテリの正極端子に接続される正極電源端子と、前記バッテリの負極端子に接続される負極電源端子と、前記バッテリの充放電経路の電圧と予め設定された充放電判定電圧に基づいて、前記バッテリに充電電流が流れている充電状態と、前記バッテリに放電電流が流れている放電状態と、を判定する充放電判定回路と、放電禁止状態かつ前記充電状態である場合に放電制御ＦＥＴ及び充電制御ＦＥＴをオンし、前記放電禁止状態かつ前記放電状態である場合に前記放電制御ＦＥＴをオフする制御回路と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、放電電流が流れているか否かの判定を充電制御ＦＥＴのオン／オフを繰り返して充電制御ＦＥＴのボディダイオードに放電電流を流して行なう、あるいは充電電流が流れているか否かを、放電制御ＦＥＴのオン／オフを繰り返して放電制御ＦＥＴのボディダイオードに充電電流を流して行なうことなく、充電禁止状態における放電制御、放電禁止状態における充電制御を行なうことができる充放電制御回路、充放電制御装置及びバッテリ装置を提供することができる。

本発明の実施形態による充放電制御回路を備えたバッテリ装置の構成例を示す回路図である。 本実施形態による充放電制御回路を備えたバッテリ装置の動作例を説明する波形図である。 充電を禁止する充電禁止温度と放電を禁止する放電禁止温度との設定例を示す図である。 バッテリ装置におけるバッテリに対する充電及び放電の制御例を説明する回路図である。 上述した充電禁止状態における充放電制御の動作例を説明するタイミングチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態による充放電制御回路及び充放電制御装置を備えたバッテリ装置の構成例を示す回路図である。

この図１において、バッテリ装置４０１には、バッテリ４００及び充放電制御装置３６０が備えられている。充放電制御装置３６０には、充放電制御回路３００、放電制御ＦＥＴ１０１、充電制御ＦＥＴ１０２及び温度検出素子１０３が備えられている。
また、充放電制御回路３００は、出力回路３１１、制御回路３１２、温度検出回路３１３及び充放電判定回路３１４を備えている。

バッテリ装置４０１は、外部正極端子３５１と外部負極端子３５２とを有している。また、バッテリ装置４０１は、外部正極端子３５１と外部負極端子３５２との間に負荷抵抗２０１が接続されている場合、バッテリ４００から負荷２０１に対して放電を行う。一方、バッテリ装置４０１は、外部正極端子３５１と外部負極端子３５２との間に充電器２０２が接続されている場合、バッテリ４００に対する充電を行なう。バッテリ装置４０１におけるバッテリ４００の充放電経路は、外部正極端子３５１と外部負極端子３５２との間で、バッテリ４００に充電電流が流れるあるいは放電電流が流れる放電制御ＦＥＴ１０１、充電制御ＦＥＴ１０２が直列に介挿された経路である。

充放電制御回路３００は、外部負電圧入力端子３０１、充電制御端子３０２、放電制御端子３０４、温度検出端子３０３、正極電源端子３０５及び負極電源端子３０６を備えている。

放電制御ＦＥＴ１０１は、Ｎチャネル型ＦＥＴであり、ソース及びバックゲートが負極電源端子３０６に接続され、ゲートが放電制御端子３０４に接続されている。また、放電制御ＦＥＴ１０１は、ソースをアノードとし、ドレインをカソードとするボディダイオード１０１Ｄを有している。
充電制御ＦＥＴ１０２は、Ｎチャネル型ＦＥＴであり、ソース及びバックゲートが外部負極端子３５２と外部負電圧入力端子３０１に接続され、ゲートが充電制御端子３０２に接続され、ドレインが放電制御ＦＥＴ１０１のドレインに接続されている。また、充電制御ＦＥＴ１０２は、ソースをアノードとし、ドレインをカソードとするボディダイオード１０２Ｄを有している。

バッテリ４００は、正極端子が正極電源端子３０５及び外部正極端子３５１に接続され、負極端子が負極電源端子３０６及び放電制御ＦＥＴ１０１のソース及びバックゲートに接続されている。
温度検出素子１０３は、例えばＮＴＣサーミスタ素子であり、バッテリ４００、放電制御ＦＥＴ１０１、充電制御ＦＥＴ１０２、充放電制御回路３００の基板温度、バッテリ装置４０１の筐体温度など配置した場所の温度に対応した抵抗値に変化する。充放電制御回路３００は、温度検出端子３０３を介してその抵抗値を測定し、内部で設定した充電禁止温度、放電禁止温度を上回っているか、下回っているかを判定する。

出力回路３１１は、制御回路３１２から供給される充電禁止信号及び放電禁止信号により、放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２のオン／オフ制御を行なう。
出力回路３１１は、充電禁止信号及び放電禁止信号のいずれも供給されない場合、充電制御端子３０２及び放電制御端子３０４に正極電源端子３０５の電圧を出力する。
出力回路３１１は、充電禁止信号が供給された場合、充電制御端子３０２に対して外部負電圧入力端子３０１の電圧を出力して、充電制御ＦＥＴ１０２をオフする。また、出力回路３１１は、放電禁止信号が供給された場合、放電制御端子３０４に負極電源端子３０６の電圧を印加して、放電制御ＦＥＴ１０１をオフする。

制御回路３１２は、温度検出回路３１３から供給される内部で設定した充電禁止温度、放電禁止温度を上回っているか、下回っているかの信号に応じて、遅延時間の計測と状態判定を実施して温度による充放電制御を行なう。
制御回路３１２は、温度による放電禁止状態及び温度による充電禁止状態のいずれでもない通常状態の場合、充放電判定回路３１４から供給される充放電判定信号に依らず、充電禁止信号及び放電禁止信号のいずれも出力せず、充電、放電ともに許可する。

一方、制御回路３１２は、温度による放電禁止状態ではなく温度による充電禁止状態であって、充放電判定回路３１４から供給される充放電判定信号が充電を示している場合、充電禁止信号を出力回路３１１に出力し、充電を禁止する。
また、制御回路３１２は、温度による放電禁止状態ではなく温度による充電禁止状態であって、充放電判定回路３１４から供給される充放電判定信号が放電を示している場合、充電禁止信号及び放電禁止信号のいずれも出力しない。

また、制御回路３１２は、時間のカウントを行い、カウントした時間が予め設定された設定時間である時間ｔ１を経過したか否かの判定を行なう。
同様に、制御回路３１２は、時間のカウントを行い、カウントした時間が予め設定された設定時間である時間ｔ２を経過したか否かを判定する。

温度検出回路３１３は、温度検出端子３０３を介して温度検出素子１０３の抵抗値を測定し、現在の温度と高温放電禁止温度ＴＨＤ、高温充電禁止温度ＴＨＣ、低温充電禁止温度ＴＣＣ、低温放電禁止温度ＴＣＤの設定電圧との比較を行なう。

そして、温度検出回路３１３には、上述した高温放電禁止温度ＴＨＤ、高温充電禁止温度ＴＨＣ、低温放電禁止温度ＴＣＤ及び低温充電禁止温度ＴＣＣの各々が、図３に示されている対応関係で予め設定されている。この図３は、充電を禁止する充電禁止温度と放電を禁止する放電禁止温度との設定例であり、縦軸が温度検出素子１０３が検出する温度を示し、横軸が充放電制御回路３００の温度検出端子３０３の電圧を示している。

上述した図３に対応して、温度検出回路３１３は、現在の温度が高温充電禁止温度ＴＨＣを下回り、かつ低温充電禁止温度ＴＣＣを上回っている場合、現在の温度が高温充電禁止温度ＴＨＣを下回り、かつ低温充電禁止温度ＴＣＣを上回っていることを示す信号を制御回路３１２に出力する。
そして、制御回路３１２は、現在の温度が高温充電禁止温度ＴＨＣを下回り、かつ現在の温度が低温充電禁止温度ＴＣＣを上回っているため、通常状態であると判定し、充電禁止信号及び放電禁止信号のいずれも出力回路３１１に出力しない。

また、温度検出回路３１３は、現在の温度が高温充電禁止温度ＴＨＣ以上である場合、また現在の温度が低温充電禁止温度ＴＣＣ以下である場合、現在の温度が高温充電禁止温度ＴＨＣ以上、または低温充電禁止温度ＴＣＣ以下であることを示す信号を制御回路３１２に出力する。
そして、制御回路３１２は、現在の温度が高温充電禁止温度ＴＨＣ以上、または低温充電禁止温度ＴＣＣ以下のいずれかであるため、充電禁止状態であると判定し、充電禁止信号を出力回路３１１に出力する。

また、温度検出回路３１３は、現在の温度が高温放電禁止温度ＴＨＤ以上である場合、また現在の温度が低温放電禁止温度ＴＣＤ以下である場合、現在の温度が高温放電禁止温度ＴＨＤ以上、または低温放電禁止温度ＴＣＤ以下であることを示す信号を制御回路３１２に出力する。
そして、制御回路３１２は、現在の温度が高温放電禁止温度ＴＨＤ以上、または低温放電禁止温度ＴＣＤ以下のいずれかであるため、放電禁止状態であると判定し、放電禁止信号を出力回路３１１に出力する。

充放電判定回路３１４は、外部負電圧入力端子３０１の電圧と、予め設定された充放電判定電圧ＶＪＤとの比較を行なう。
そして、充放電判定回路３１４は、放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２がオンの場合において、外部負電圧入力端子３０１の電圧が予め設定された充放電判定電圧ＶＪＤ以上である場合に、放電電流が流れていると判定する。このとき、充放電判定回路３１４は、放電を示す信号を、制御回路３１２に対して出力する。

一方、充放電判定回路３１４は、放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２がオンの場合において、外部負電圧入力端子３０１の電圧が予め設定された充放電判定電圧ＶＪＤを下回る場合に、充電電流が流れていると判定する。このとき、充放電判定回路３１４は、充電を示す信号を、制御回路３１２に対して出力する。

充放電判定電圧ＶＪＤは、負極電源端子３０６の電圧に設定することが理想的である。充電電流はバッテリ４００の負極から外部負極端子３５２の方向に流れるため、充電電流が流れると、外部負電圧入力端子３０１の電圧は、負極電源端子３０６の電圧を下回り、放電電流は外部負極端子３５２からバッテリ４００の負極の方向に流れるため放電電流が流れていると、外部負電圧入力端子３０１の電圧は負極電源端子３０６の電圧を上回る。このため、上述したように、充放電判定電圧ＶＪＤを負極電源端子３０６の電圧に設定すると、充電電流が流れているか、放電電流が流れているかを正確に判定することが可能となる。

しかしながら、製造バラツキにより、充放電判定電圧ＶＪＤを負極電源端子３０６の電圧に設定することが困難であるため、充電電流が流れていることを確実に判定する場合、負極電源端子３０６の電圧に対して、所定の電圧αを余裕として上昇させた電圧を充放電判定電圧ＶＪＤとする。
一方、放電電流が流れていることを確実に判定する場合、負極電源端子３０６の電圧から、所定の電圧αを余裕として低下させた電圧を充放電判定電圧ＶＪＤとする。
本実施形態においては、充電電流が流れていることを確実に判定するため、充放電判定電圧ＶＪＤを、負極電源端子３０６の電圧から所定の電圧αを余裕として上昇させた電圧として用いる。

次に、図面を参照して、本実施形態による充放電制御回路の動作について説明する。図２は、本実施形態による充放電制御回路を備えたバッテリ装置の動作例を説明する波形図である。
時刻Ａ：温度検出回路３１３は、現在の温度が高温充電禁止温度ＴＨＣを上回ったことを示す信号を、制御回路３１２に対して出力する。

これにより、制御回路３１２は、時間ｔ１のカウントを開始する。
この時点において、制御回路３１２は、負荷抵抗２０１に電流を流すため、充電制御端子３０２及び放電制御端子３０４に対して、正極電源端子３０５の電圧を出力する。このため、放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２がオンであり、放電電流が流れている。

時刻Ｂ：制御回路３１２は、カウントする時間が予め設定された時間ｔ１を経過したため、通常状態から充電禁止状態へ制御を変化させる。
このとき、充放電判定回路３１４は、外部負電圧入力端子３０１の電圧が充放電判定電圧ＶＪＤ以上であるため、放電を示す信号を、制御回路３１２に対して出力している。
このため、制御回路３１２は、出力回路３１１に対して、充電禁止信号及び放電禁止信号のいずれも出力せず、充電、放電ともに許可する。
これにより、出力回路３１１は、放電制御端子３０４及び充電制御端子３０２に対して、正極電源端子３０５の電圧を出力し、放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２をオンして放電電流を流し続ける。

時刻Ｃ：この時点において、充電器２０２が接続される。
これにより、オンとなっている放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２を介して充電電流が流れるため、放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２のチャネル抵抗により発生する電圧により、外部負電圧入力端子３０１の電圧が低下して充放電判定電圧ＶＪＤを下回る。

このとき、充放電判定回路３１４は、外部負電圧入力端子３０１の電圧が充放電判定電圧ＶＪＤを下回ったことを検出し、充電を示す信号を、制御回路３１２に対して出力する。
そして、制御回路３１２は、充電禁止状態であるため、充電を示す信号が充放電判定回路３１４から供給されることにより、充電禁止信号を出力回路３１１に対して出力する。
これにより、出力回路３１１は、充電制御端子３０２に対して、外部負電圧入力端子３０１の電圧を印加して充電制御ＦＥＴ１０２をオフする。

時刻Ｄ：この時点において、充電器２０２がバッテリ装置３５０から開放される。
これにより、オンしている放電制御ＦＥＴ１０１と、オフしている充電制御ＦＥＴ１０２のボディダイオード１０２Ｄとを介して放電電流が流れる。このため、放電制御ＦＥＴ１０１と充電制御ＦＥＴ１０２のボディダイオード１０２Ｄに発生する電圧により、外部負電圧入力端子３０１の電圧が上昇して充放電判定電圧ＶＪＤ以上となる。

このとき、充放電判定回路３１４は、外部負電圧入力端子３０１の電圧が充放電判定電圧ＶＪＤ以上となったことを検出し、放電状態を示す信号を、制御回路３１２に対して出力する。ここで、制御回路３１２は、出力回路３１１に対する充電禁止信号の出力を維持する。
これにより、制御回路３１２は、予め設定された時間ｔ２のカウントを開始する。

時刻Ｅ：制御回路３１２は、カウントする時間が予め設定された時間ｔ２を経過した場合、出力回路３１１に対する充電禁止信号の出力を停止する。
そして、出力回路３１１は、充電制御端子３０２に対して、正極電源端子３０５の電圧を出力し、充電制御ＦＥＴ１０２をオンさせる。

これにより、放電電流が充電制御ＦＥＴ１０２のチャネルを流れるため、外部負電圧入力端子３０１の電圧は下降するが、放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２に発生する電圧により、充放電判定電圧ＶＪＤ以上が維持される。このため、充放電判定回路３１４は、制御回路３１２に対して、放電を示す信号を出力する。

時刻Ｆ：この時点において、負荷２０１がバッテリ装置３５０から開放され、負荷２０１及び充電器２０２のいずれもが接続されない状態となる。
このため、放電電流が流れなくなり、外部負電圧入力端子３０１の電圧が下降し、放電制御ＦＥＴ１０１及び充電制御ＦＥＴ１０２に発生する電圧により、充放電判定電圧ＶＪＤを下回る。
そして、充放電判定回路３１４は、充電を示す信号を制御回路３１２に対して出力する。

そして、制御回路３１２は、充電禁止状態であるため、充電を示す信号が充放電判定回路３１４から供給されることにより、出力回路３１１に対して充電禁止信号を出力する。
これにより、出力回路３１１は、充電制御端子３０２に、外部負電圧入力端子３０１の電圧を出力して充電制御ＦＥＴ１０２をオフする。

上述したように、本実施形態は、高温充電禁止温度ＴＨＣ＞検出温度≧高温放電禁止温度ＴＣＤで規定される充電禁止状態である間、充放電制御装置３６０が放電電流がながれているか否かの判定を、外部負電圧入力端子３０１の電圧が充放電判定電圧ＶＪＤ以上か否かによって判定するため、充電制御ＦＥＴ１０２のオン／オフ制御を行なわずに、充電禁止状態での放電制御が行なえる。
以上説明した充放電制御回路の動作は、低温充電禁止温度ＴＣＣ＜検出温度≦低温放電禁止温度ＴＣＤの場合においても同様に行われる。

これにより、本実施形態においては、例えば、放電電流が流れている際、充電制御ＦＥＴ１０２をオフしないため、リップル状のノイズの発生を抑制することができ、接続された機器へ安定した電圧を供給することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
以下、図面を参照して、第２の実施形態について説明する。本実施形態の構成は、図１に示す第１の実施形態による充放電制御回路を備えたバッテリ装置の構成例と同様である。従って、第１の実施形態と重複する説明は省略する。
本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、図３による高温放電禁止温度ＴＨＤ、高温充電禁止温度ＴＨＣ、低温放電禁止温度ＴＣＤ及び低温充電禁止温度ＴＣＣの各々の関係が異なる点である。
すなわち、本実施形態の場合、高温充電禁止温度ＴＨＣ＞高温放電禁止温度ＴＨＤ＞低温放電禁止温度ＴＣＤ＞低温充電禁止温度ＴＣＣの関係となる。

これにより、本実施形態においては、温度が高温放電禁止温度ＴＨＤを下回り、かつ低温放電禁止温度ＴＣＤを上回る場合、充電状態及び放電状態のいずれも禁止されていない通常状態である。
そして、本実施形態においては、温度が高温放電禁止温度ＴＨＤ以上であり、かつ高温充電禁止温度ＴＨＣを下回る場合、あるいは温度が低温放電禁止温度ＴＣＤ以下であり、かつ低温充電禁止温度ＴＣＣを上回る場合、放電禁止状態となる。
また、本実施形態においては、温度が高温充電禁止温度ＴＨＣ以上あるいは低温充電禁止温度ＴＣＣ以下となると、放電禁止状態かつ充電禁止状態となる。

したがって、本実施形態においては、温度が高温放電禁止温度ＴＨＤ以上であり、かつ高温充電禁止温度ＴＨＣを下回る場合、あるいは温度が低温放電禁止温度ＴＣＤ以下であり、かつ低温充電禁止温度ＴＣＣを上回る際、つまり充電が可能な放電禁止状態におけるバッテリ４００に対する充電制御が対象である。
そのため、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、充放電判定電圧ＶＪＤは負極電源端子３０６の電圧として設定する。

しかしながら、第１の実施形態と同様に、製造バラツキにより、充放電判定電圧ＶＪＤを負極電源端子３０６の電圧に設定することが困難であるため、本実施形態においては、放電電流が流れていることを確実に判定するため、充放電判定電圧ＶＪＤを、負極電源端子３０６の電圧から所定の電圧αを余裕として低下させた電圧として用いる。

制御回路３１２は、温度による放電禁止状態及び温度による充電禁止状態のいずれでもない通常状態の場合、充放電判定回路３１４から供給される充放電判定信号に依らず、充電禁止信号及び放電禁止信号のいずれも出力せず、充電、放電ともに許可する。
また、制御回路３１２は、温度による充電禁止状態ではなく温度による放電禁止状態であって、充放電判定回路３１４から供給される充放電判定信号が放電を示している場合、出力回路３１１に対して放電禁止信号を出力し、放電を禁止する。
また、制御回路３１２は、温度による充電禁止状態ではなく温度による放電禁止状態であって、充放電判定回路３１４から供給される充放電判定信号が充電を示している場合、出力回路３１１に対して放電禁止信号及び充電禁止信号を出力しない。

上述した構成により、本実施形態は、第１の実施形態における放電制御ＦＥＴ１０１に対する制御を充電制御ＦＥＴ１０２に対して行い、逆に、第１の実施形態における充電制御ＦＥＴ１０２に対する制御を放電制御ＦＥＴ１０１に対して行う。
これにより、本実施形態は、高温放電禁止温度ＴＨＤ≦検出温度＜高温充電禁止温度ＴＨＣで規定される放電禁止状態である間、充放電制御装置３６０が充電電流が流れているか否かの判定を、外部負電圧入力端子３０１の電圧が充放電判定電圧ＶＪＤ以下か否かによって判定するため、放電制御ＦＥＴ１０１のオン／オフ制御を行なわずに、放電禁止状態における充電制御を行なうことができる。
以上説明した充放電制御回路の動作は、低温充電禁止温度ＴＣＣ＜検出温度≦低温放電禁止温度ＴＣＤの場合においても同様に行われる。

以上、この発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

例えば、充放電制御回路は、温度検出によって充電禁止状態もしくは放電禁止状態へ遷移する構成としたが、温度検出に限らず、不図示の外部装置などから供給される所定の外部信号の検出などによって充電禁止状態もしくは放電禁止状態へ遷移しても良い。
また、例えば、充放電制御装置はバッテリ４００の負極側に充電制御ＦＥＴ１０２及び放電制御ＦＥＴ１０１を備えた構成としたが、バッテリ４００の正極側に充電制御ＦＥＴ１０２及び放電制御ＦＥＴ１０１を備えた構成としても良い。この場合は、外部負電圧入力端子３０１は外部正電圧入力端子として外部正極端子３５１側に接続され、充放電判定電圧ＶＪＤは正極電源端子３０５の電圧に設定する。
また、例えば、充放電判定回路３１４は外部負電圧入力端子３０１の電圧によって充電状態と放電状態を判定する構成としたが、過電流検出端子の電圧によって充電状態と放電状態を判定しても良い。即ち、充放電判定回路は、充放電判定電圧と比較するための、充電状態か放電状態かで変化する充放電経路の電圧が入力されれば良い。

１０１…放電制御ＦＥＴ
１０１Ｄ，１０２Ｄ…ボディダイオード
１０２…充電制御ＦＥＴ
１０３…温度検出素子
２０１…負荷
２０２…充電器
３００…充放電制御回路
３０１…外部負電圧入力端子
３０２…充電制御端子
３０３…温度検出端子
３０４…放電制御端子
３０５…正極電源端子
３０６…負極電源端子
３１１…出力回路
３１２…制御回路
３１３…温度検出回路
３１４…充放電判定回路
３５０…バッテリ装置
３５１…外部正極端子
３５２…外部負極端子
３６０…充放電制御装置
４００…バッテリ

Claims (6)

1. バッテリの正極端子に接続される正極電源端子と、
   前記バッテリの負極端子に接続される負極電源端子と、
   前記バッテリの充放電経路の電圧と予め設定された充放電判定電圧に基づいて、前記バッテリに放電電流が流れている放電状態と、前記バッテリに充電電流が流れている充電状態と、を判定する充放電判定回路と、
   充電禁止状態かつ前記放電状態である場合に放電制御ＦＥＴ及び充電制御ＦＥＴをオンし、前記充電禁止状態かつ前記充電状態である場合に前記充電制御ＦＥＴをオフする制御回路と、
   を備えることを特徴とする充放電制御回路。
2. バッテリの正極端子に接続される正極電源端子と、
   前記バッテリの負極端子に接続される負極電源端子と、
   前記バッテリの充放電経路の電圧と予め設定された充放電判定電圧に基づいて、前記バッテリに充電電流が流れている充電状態と、前記バッテリに放電電流が流れている放電状態と、を判定する充放電判定回路と、
   放電禁止状態かつ前記充電状態である場合に放電制御ＦＥＴ及び充電制御ＦＥＴをオンし、前記放電禁止状態かつ前記放電状態である場合に前記放電制御ＦＥＴをオフする制御回路と、
   を備えることを特徴とする充放電制御回路。
3. 前記充放電判定電圧が前記負極電源端子の電圧に設定されていることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の充放電制御回路。
4. 前記充放電判定電圧が前記正極電源端子の電圧に設定されていることを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の充放電制御回路。
5. 放電の制御を行なう放電制御ＦＥＴと、
   充電の制御を行なう充電制御ＦＥＴと、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の充放電制御回路と
   を備える
   ことを特徴とする充放電制御装置。
6. バッテリと
   前記バッテリの充放電を制御する請求項５に記載の充放電制御装置と、
   を備えることを特徴とするバッテリ装置。

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