JP2020524476A - 通信端子の絶縁機能を有するバッテリーパック - Google Patents

Abstract

本発明は、バッテリーパックに係り、さらに詳しくは、バッテリーパックと接続された外部システムとの通信端子の絶縁機能を有するバッテリーパックとその制御方法に関する。

Description

本発明は、バッテリーパックに係り、さらに詳しくは、バッテリーパックと接続された外部システムとの通信端子の絶縁機能を有するバッテリーパックに関する。

一般に、ノート型パソコン、携帯電話、カメラなどをはじめとする各種多様な携帯用電子機器（以下、「外部システム」と称する。）には、充電及び放電が行える多数のバッテリーセルを具備してなるバッテリーパックが取り付けられて用いられる。

前記バッテリーパックには、通信端子を有する外部端子が設けられていて、外部システムと接続されてこれを介してバッテリーパックに具備されているバッテリーセルが充電及び放電の動作を行い、外部システムと通信接続される。

一方、前記バッテリーパックと外部システムとが通信接続される通信端子が絶縁されていなければ、バッテリーパックの保護動作を行う場合、具体的には、放電電流の流れを遮断する場合、サージ電流（Ｓｕｒｇｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）が生じ、生じたサージ電流が通信端子を介して外部システムに流れ込んで外部システムに悪影響を及ぼしてしまう虞がある。

また、これは、外部システムだけではなく、通信端子を介してバッテリーパックにも流れ込んでバッテリーパックの全体的な制御を司るマイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）を破壊する虞があり、その結果、バッテリーパックの正常的な動作を制御する上で問題が生じて、バッテリーパックの安全性の問題まで招いてしまう。

このような問題が生じることを防止するためには、バッテリーパックと外部システムとの通信端子を絶縁処理しなければならないが、このためには、絶縁機能を行う別途の部品、例えば、アイソレーターＩＣ（Ｉｓｏｌａｔｏｒ ＩＣ）を付設して通信端子が絶縁されるようにすることを余儀なくされ、これは、追加部品による別途のコストの発生につながってしまうという問題を抱えている。

したがって、本発明は、上述した問題を解決するためのものであり、別途のコストの発生なしに通信端子の絶縁処理が行える方法を提供しようとする。

本発明に係る、一つ以上のバッテリーセルを具備してなり、通信端子の絶縁機能を有するバッテリーパックは、一つ以上のバッテリーセルを具備してなるバッテリーパックにおいて、前記バッテリーセルのバランシングを行うセルバランシング部と、前記それぞれのバッテリーセルの電圧状態をモニターリングし、前記セルバランシング部を制御するアナログフロントエンド（ＡＦＥ）と、前記アナログフロントエンド（ＡＦＥ）においてモニターリングしたそれぞれのバッテリーセルの電圧状態に基づいて、前記アナログフロントエンド（ＡＦＥ）を制御するマイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）と、前記バッテリーパック及び外部システムが接続される外部端子と、を備えてなる。

一方、前記外部端子は、前記バッテリーセルと外部システムとの間に電流が流れるようにする出力端子と、前記マイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）と外部システムとの通信のための通信端子と、を備えてなることを特徴とする。

一方、前記通信端子の絶縁機能を有するバッテリーパックは、前記バッテリーセルと出力端子との間に流れる電流経路の上に構成され、前記出力端子からバッテリーセルへの電流の流れを遮断する充電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）と、前記バッテリーセルから出力端子への電流の流れを遮断する放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）と、を備えてなることを特徴とする。

ここで、前記充電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）及び放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）は、前記アナログフロントエンド（ＡＦＥ）によりオン／オフ動作することを特徴とする。

一方、前記マイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）と通信端子との間には通信経路が形成され、前記通信経路の上には、前記マイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）の制御により通信端子とマイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）との間の経路を遮断する通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）が構成されることを特徴とする。

前記マイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）は、前記バッテリーセルが過充電であると判断されれば、過充電判断信号を生成してアナログフロントエンド（ＡＦＥ）に出力する過充電判断部と、前記バッテリーセルが過放電であると判断されれば、過放電判断信号を生成してアナログフロントエンド（ＡＦＥ）に出力する過放電判断部と、前記過放電判断部において過放電判断信号が出力されることを感知し、通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）に通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）オフ信号を出力してマイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）と通信端子との間の電流の流れを遮断する通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断部と、を備えてなることを特徴とする。

前記アナログフロントエンド（ＡＦＥ）は、前記マイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）から過充電判断信号を入力された場合に充電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）オフ信号を出力して充電電流の流れを遮断し、前記過放電判断信号を入力された場合に放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）オフ信号を出力して放電電流の流れを遮断することを特徴とする。

ここで、前記放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）オフ信号は、前記通信制御電界効果トランジスターオフ信号が出力されてから所定の時間後に出力されることを特徴とする。

本発明に係る、一つ以上のバッテリーセルを具備してなるバッテリーパックを制御する方法は、それぞれのバッテリーセルの電圧状態をモニターリングして、バッテリーセルの過充電または過放電状態を判断する状態判断ステップと、前記状態判断ステップにおいて、バッテリーセルが過放電であると判断される場合、過放電保護ステップと、の動作が行われるように構成され、前記過放電保護ステップは、放電電流の流れを遮断するために、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）に過放電判断信号を出力する過放電判断信号出力ステップと、前記バッテリーパックと外部システムとの通信経路の上に構成された通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）を遮断する通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断ステップと、前記バッテリーセルから外部端子への放電電流の流れを遮断する放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断ステップと、を含んでなる。

一方、前記過放電保護ステップの動作が行われた後には、それぞれのバッテリーセルの電圧状態をモニターリングして、バッテリーセルの過放電の解除有無を判断する過放電解除判断ステップと、前記バッテリーセルの過放電状態が解除されると判断された場合、前記バッテリーセルの過放電保護状態を解除する過放電解除ステップと、の動作が行われ、前記過放電解除ステップは、放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）オン信号を生成及び出力して放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）の遮断を解除する放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断解除ステップと、前記通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）オン信号を生成及び出力して通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）の遮断を解除する通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断解除ステップと、を含んでなり、前記通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断解除ステップの動作は、前記放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断解除ステップの動作が行われてから所定の時間後に行われることを特徴とする。

ここで、前記放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断ステップの動作は、前記通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）遮断ステップの動作が行われてから所定の時間後に行われることを特徴とする。

本発明は、バッテリーパックに一般的に構成される回路を活用して通信端子の絶縁処理を可能にすることにより、別途のコストを発生させないので、安価型製品にも適用可能であるというメリットがある。

また、これにより、バッテリーパックのマイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）を保護可能になるので、バッテリーパックの向上した安定性を提供することができる。

本発明に係るバッテリーパックの構成を示す回路図である。 本発明に係るバッテリーパックを制御する方法を示すブロック図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例について詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施例に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化される。なお、図中、本発明を明確に説明するために、説明とは無関係な部分は省略し、明細書の全般に亘って、類似の部分には類似の図面符号を付している。

「第１の」、「第２の」など序数を含む言い回しは、様々な構成要素を説明するうえで使用可能であるが、前記構成要素は、前記言い回しによって何等限定されない。

前記言い回しは、ある構成要素を他の構成要素から区別する目的でしか使えない。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しないつつも、第１の構成要素は第２の構成要素と命名されてもよく、同様に、第２の構成要素もまた第１の構成要素と命名されてもよい。本出願において用いた用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられたものであり、本発明を限定しようとする意図はない。単数の表現は、文脈からみて明らかに他の意味を有さない限り、複数の言い回しを含む。

明細書の全般に亘って、ある部分が他の部分と「接続」されているとしたとき、これは、「直接的に接続」されている場合のみならず、これらの間に他の部材を挟んで「電気的に接続」されている場合も含む。なお、ある部分がある構成要素を「備える」としたとき、これは、特に断りのない限り、他の構成要素を除外するわけではなく、他の構成要素をさらに備えていてもよいことを意味する。本願明細書の全体にわたって用いられる度合いの用語「〜（する）ステップ」又は「〜のステップ」は、「〜のためのステップ」を意味するものではない。

本発明において用いられる用語としては、本発明における機能を考慮したうえで、できる限り現在汎用されている通常の用語を選択したが、これは、当分野に携わっている技術者の意図又は判例、新たな技術の出現などに応じて異なる。なお、特定の場合、出願人が任意に選定した用語もあり、この場合、対応する発明の説明の部分において詳しくその意味を記載する。したがって、本発明において用いられる用語は、単なる用語の名称ではなく、その用語が有する意味と本発明の全般に亘たっての内容に基づいて定義されるべきである。

以下、添付図面に基づいて、本発明を詳述するが、以下の説明に当たっては、説明のしやすさのために、アナログフロントエンドをその略字である「ＡＦＥ」と記載し、且つ、マイクロコンピューターユニットをその略字である「ＭＣＵ」と記載して説明を行う。

図１は、本発明に係るバッテリーパックの構成を簡略に示す回路図である。

前記図１を参照すると、バッテリーパック１００は、バッテリーセル１１０、セルバランシング部１２０、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１３０、マイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）１４０、外部端子１５０、充電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１６０及び放電電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１７０、通信制御電界効果トランジスター（ＦＥＴ）１８０を備えてなってもよい。

ここで、前記外部端子１５０は、バッテリーパック１００と外部システム２００とが接続されるための構成要素であって、前記外部システム２００は、例えば、ノート型パソコン、携帯電話、カメラなどをはじめとする携帯用機器のバッテリーパックが装着／接続可能な機器であってもよい。

これにより、前記外部システム２００にアダプター（充電機）などの電源供給装置や外部負荷装置が接続されることにより、外部端子１５０を介してバッテリーセル１１０が充電または放電可能である。このような動作については、外部端子１５０の説明に当たって詳しく説明する。

ここで、前記アナログフロントエンド（ＡＦＥ）とマイクロコンピューターユニット（ＭＣＵ）は、集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であってもよい。

バッテリーセル１１０は、ＭＣＵ１４０の制御に従って充電及び放電され、説明のしやすさのために、図面には一つのブロックとして示されているが、前記バッテリーセル１１０は、直列または並列に接続される一つ以上のバッテリーセルにより構成されてもよい。

セルバランシング部１２０は、前記複数のバッテリーセル１１０と接続されてセルバランシングを行ってもよい。前記セルバランシング部１２０は、ＡＦＥ１３０によりバッテリーセル１１０の電圧のバランスが取れるようにバランシングを行ってもよく、より正確には、前記ＡＦＥ１３０の動作を全体的に制御するＭＣＵ１４０の制御に従ってバランシング動作を行ってもよい。

ここで、前記セルバランシング部１２０には、それぞれのバッテリーセル１１０と接続されて電圧をセンシングする電圧センシング部が組み込まれてもよく、あるいは、別途の構成要素として設けられてもよい。前記電圧センシング部（図示せず）は、それぞれのバッテリーセル１１０の電圧をセンシングして後述するＡＦＥ１３０にその情報を与えてもよい。

アナログフロントエンド（ＡＦＥ）１３０は、前記センシングされたそれぞれのバッテリーセル１１０の電圧情報を周期的に受信してバッテリーセル１１０の電圧状態をモニターリングしてもよい。

また、モニターリングしたバッテリーセル１１０の電圧状態に関する情報をＭＣＵ１４０に引き渡し、これを受け取ったＭＣＵ１４０の制御指令に従って充電ＦＥＴ１６０及び放電ＦＥＴ１７０をオン／オフ動作させ、バッテリーセル１１０の電圧にバランスが取れるようにセルバランシング部１２０を動作させてもよい。

すなわち、前記ＡＦＥ１３０は、図示のごとく、バッテリーセル１１０／セルバランシング部１２０とＭＣＵ１３０との間に構成されてＭＣＵ１３０の全体的な制御の下で充電ＦＥＴ１６０、放電ＦＥＴ１７０及びセルバランシング部１２０を動作させる役割を果たす。

ＭＣＵ１４０は、前述したように、ＡＦＥ１３０からバッテリーセル１１０の電圧状態に関する情報を受け取り、これに基づいて、バッテリーセル１１０の充電及び放電、セルバランシング動作を制御してもよい。

より正確には、バッテリーセル１１０の電圧状態に応じて、充電及び放電、並びにセルバランシング動作が行われるように制御信号／指令を下り、これを受け取ったＡＦＥ１３０がその制御信号／指令に応じて、充電ＦＥＴ１６０、放電ＦＥＴ１７０、並びにセルバランシング部１２０を動作させるのである。

前記ＭＣＵ１４０は、ＡＦＥ１３０から受け取ったそれぞれのバッテリーセル１１０の電圧状態を既に設定された判断値と比較して、バッテリーセル１１０の過充電または過放電を判断してもよい。前記ＭＣＵ１４０は、前記バッテリーセル１１０の電圧が既に設定された過充電判断値以上である場合は、過充電状態であると判断し、それに対応する過充電判断信号を生成してＡＦＥ１３０に出力する過充電判断部１４２を備えてなってもよい。

また、前記ＭＣＵ１４０は、前記バッテリーセル１１０の電圧が既に設定された過放電判断値以下である場合は、過放電状態であると判断し、それに対応する過放電判断信号を生成してＡＦＥ１３０に出力する過放電判断部１４４を備えてなってもよい。

よって、前記ＡＦＥ１３０は、過充電判断信号を入力された場合は、バッテリーパックにそれ以上の充電電流が流れ込むことを遮断するために、充電ＦＥＴ１６０をオフ制御してもよく、過放電判断信号を入力された場合は、バッテリーパックの放電電流の流れを遮断するために、放電ＦＥＴ１７０をオフ制御してもよい。

さらに、前記ＭＣＵ１４０は、バッテリーパック１００と外部システム２００との通信を行ってもよい。前記ＭＣＵ１４０は、その内部に構成されるＳＭＢＵＳを介して外部端子１５０に接続される外部システム２００と通信してもよく、例えば、ＡＦＥ１３０から受け取ったバッテリーセル１１０の電圧状態などのセルデータをＭＣＵ１４０と外部端子１５０との間に構成される通信経路を介して外部システム２００に引き渡してもよい。

このとき、前記セルデータは、ＳＭＢＵＳから通信経路（第１及び第２の経路）を介して通信端子のクロック信号ＣＬＫに同期化されて外部システム２００に引き渡されてもよい。

一方、前記ＭＣＵ１４０は、前記ＭＣＵ１４０と外部端子１５０の通信端子１５４との間の通信経路に構成される通信制御ＦＥＴ１８０のオン／オフを制御する通信制御ＦＥＴ遮断部１４６を備えてなってもよい。これについては、構成通信制御ＦＥＴ１８０についての説明に際して詳しく説明する。

一方、外部端子１５０は、図示のごとく、出力端子１５２及び通信端子１５４を備えてなってもよい。

前記出力端子１５２は、バッテリーセル１１０が充電及び放電されるようにする外部システム２００との充電及び放電の通路であってもよい。すなわち、バッテリーセル１１０と出力端子１５０のＰ＋及びＰ−との間のそれぞれの経路を介して電流が流れることになり、これにより、バッテリーセル１１０が充電及び放電可能である。すなわち、この経路が充放電経路であるといえる。

例えば、バッテリーパック１００の外部端子１５０と接続された外部システム１５０にその電圧供給源であるアダプター（充電機）が接続されれば、前記出力端子１５２を介して充電電流が流れ込み、これにより、バッテリーセル１１０が充電されるのである。

これに対し、外部システム１５０とアダプター（充電機）とが分離され、外部の負荷と接続されれば、外部端子１５０の出力端子１５２を介してバッテリーセル１１０から外部システム２００の外部の負荷へと電流が流れることになって（放電電流）、バッテリーセル１１０が放電される。

このとき、バッテリーセル１１０と出力端子１５２との間に形成される充放電経路の上には、充電ＦＥＴ１６０及び放電ＦＥＴ１７０が構成されており、上述したように、ＭＣＵ１４０の制御の下でＡＦＥ１３０が前記充電ＦＥＴ１６０及び放電ＦＥＴ１７０をオン／オフ動作させることにより、バッテリーセルの充電及び放電動作を制御することができる。

すなわち、前述したように、ＭＣＵ１４０から過充電判断信号が出力されれば、ＡＦＥ １３０は、充電ＦＥＴ１６０にオフ信号を出力して外部システム２００のアダプター（充電機）からバッテリーセル１１０へと充電電流が流れ込むことを遮断し、ＭＣＵ１４０から過放電判断信号が出力されれば、ＡＦＥ１３０は、放電ＦＥＴ１７０にオフ信号を出力してバッテリーセル１１０から外部システム２００の外部の負荷へと電流が流れること、すなわち、放電電流の流れを遮断してもよい。

また、バッテリーセルの過充電状態が解除されれば、充電ＦＥＴ１６０をオンにし、過放電状態が解除されれば、放電ＦＥＴ１７０をオンにする制御を行うことで、バッテリーセルが充電及び放電できるようにする。

ここで、前記充電ＦＥＴ１６０と放電ＦＥＴ１７０とは、一つの経路の上に接続されており、互いに電流の流れの方向が反対の方向に接続されていて、充電及び放電電流の流れを制限することができる。

一方、前記通信端子１５４は、ＭＣＵ１４０が外部システム２００へとバッテリーセル１１０のデータ、例えば、電圧状態情報などを引き渡すための通路であってもよい。

前記ＭＣＵ１４０と通信端子１５４との間には、外部システム２００の通信のための通信経路が形成されており、これと接続される外部システム２００側の通信経路を介してＭＣＵ１４０から外部システム２００へとバッテリーセル１１０のデータを引き渡すことができる。

このとき、ＭＣＵ１４０と通信端子１５４との間の前記通信経路には、通信端子１５４からＭＣＵ１４０への電流の流れを遮断するための通信制御ＦＥＴ１８０が構成されてもよい。

ここで、さらに詳しくは、図示のごとく、通信端子１５４のＣ（Ｃｌｏｃｋ）端子とＤ（Ｄａｔｅ）端子にそれぞれ接続される第１及び第２の経路により構成されてもよく、前記通信制御ＦＥＴ１８０は、第１及び第２の経路のそれぞれに構成される第１の通信制御ＦＥＴ１８２、第２の通信制御ＦＥＴ１８４により構成されてもよい。各第１及び第２の通信制御ＦＥＴ１８２、１８４は、ＭＣＵ１４０から一つの信号を介して同じ状態に制御されるものであって、説明のしやすさのために、以降では、通信制御ＦＥＴ１８０として説明する。前記通信制御ＦＥＴ１８０は、前述したＭＣＵ１４０の通信制御ＦＥＴ遮断部１４６によりオン／オフ制御されてもよい。

より具体的に、前記通信制御ＦＥＴ遮断部１４６は、過放電判断部１４４から過放電判断信号が出力される場合、これを感知し、通信制御ＦＥＴオフ信号を生成してこれを通信制御ＦＥＴ１８０に出力してもよい。したがって、通信制御ＦＥＴ１８０がオフ制御されてＭＣＵ１４０と通信端子１５４との間の電流の流れが遮断可能である。

このとき、過放電判断信号が生成されて出力されることにより、ＡＦＥ１３０は、放電電流の流れを遮断する放電ＦＥＴオフ信号を出力することになるが、前記通信制御ＦＥＴオフ信号が放電ＦＥＴオフ信号よりも所定の時間だけ先に出力されるように構成される。

例えば、図面には別途に示されていないが、前記ＡＦＥ１３０と放電ＦＥＴ１７０との間にディレイバッファー（Ｄｅｌａｙ Ｂｕｆｆｅｒ）などの構成要素を配置して、通信制御ＦＥＴオフ信号が出力され、所定の時間のディレイ後に放電ＦＥＴオフ信号が放電ＦＥＴに出力されるようにしてもよく、あるいは、ＭＣＵ１４０内部において過放電判断信号を生成した後、所定の時間後にＡＦＥ１３０に出力するように構成して、通信制御ＦＥＴオフ信号が先に出力されるようにしてもよい。一つの特定の方式に限定するわけではなく、放電ＦＥＴ１７０は、通信制御ＦＥＴ１８０が先に遮断されてから所定の時間後に遮断されるようにするなど種々の方式によって実現可能である。

このように、通信制御ＦＥＴ１８０は、放電ＦＥＴ１７０と同じ状態に制御されるように構成して、放電電流の流れの遮断時に生じるサージ電流が通信経路を介してバッテリーパックに流れ込んでＭＣＵ１４０を破壊するリスキーな状況に陥ることを防止することができるのである。

前述しなかったが、過放電状態の解除に際して、すなわち、オフ処理の施された放電ＦＥＴ１７０と通信制御ＦＥＴ１８０をオン処理する場合であっても、両ＦＥＴは同じ状態に制御され、過放電状態の順序とは逆順である放電ＦＥＴ１７０→通信制御ＦＥＴ１８０の順に制御される。これについては、後述する動作ステップの説明に際して詳しく説明する。

ここで、前記所定の時間は、例えば、２５０ｍｓに設定されてもよい。

図２は、本発明に係るバッテリーパックの制御回路の動作ステップを示すブロック図である。

まず、それぞれのバッテリーセルの電圧状態をモニターリングして、バッテリーセルの過充電または過放電の状態を判断する状態判断ステップ（Ｓ１００）の動作が行われる。これは、図１及び図２に基づいて説明したように、ＡＦＥ１３０は、それぞれのバッテリーセルの電圧状態をモニターリングし、これに関する情報をＭＣＵ１４０に引き渡すことにより、ＭＣＵ１４０は、既に設定された過充電判断値及び過放電判断値を用いて、バッテリーセル１１０の過充電または過放電状態の有無を判断することができる。

上述したように、ＭＣＵ１４０により、バッテリーセル１１０が過放電であると判断されれば、過放電に対するバッテリーセルの保護動作を行う過放電保護ステップ（Ｓ２００）の動作が行われる。

過放電保護ステップ（Ｓ２００）は、過放電判断信号出力ステップ（Ｓ２１０）、通信制御ＦＥＴ遮断ステップ（Ｓ２２０）及び放電ＦＥＴ遮断ステップ（Ｓ２３０）の順に動作が行われてもよい。

より具体的に、状態判断ステップ（Ｓ１００）において、バッテリーセルが過放電状態であると判断されれば、バッテリーセルが放電されることを遮断するために、バッテリーセル１１０から出力端子１５２、すなわち、外部システム２００の外部の負荷へと電流が流れることを遮断する動作が行われなければならない。したがって、ＭＣＵ１４０において、バッテリーセルが過放電状態であると判断されれば、ＡＦＥ１３０に過放電判断信号を生成して出力する過放電判断信号出力ステップ（Ｓ２１０）の動作が行われる。

このとき、ＭＣＵ１４０の通信制御ＦＥＴ遮断部１４６は、過放電判断信号が生成されて出力されることを感知し、通信経路上の通信制御ＦＥＴ１８０を遮断する通信制御ＦＥＴ遮断ステップ（Ｓ２２０）を行う。

さらに詳しくは、通信制御ＦＥＴ遮断部１４６は、過放電判断信号が生成されて出力されることを感知し、通信制御ＦＥＴオフ信号を生成して通信制御ＦＥＴ１８０に出力して通信制御ＦＥＴ１８０をオフ制御する。したがって、ＭＣＵ１４０と外部システム２００との通信経路への電流の流れを遮断することができる。

前記通信制御ＦＥＴ遮断ステップ（Ｓ２２０）の動作が行われた後、バッテリーセル１１０と出力端子１５２との間の充放電経路への放電電流の流れを遮断する放電ＦＥＴ遮断ステップ（Ｓ２３０）の動作が行われる。

さらに詳しくは、ＭＣＵ１４０から過放電判断信号を入力されたＡＦＥ１３０は、これを放電電流の流れを遮断せよとの指令と認識し、バッテリーセル１１０と出力端子１５２ Ｐ−との間の充放電経路の上に構成された放電ＦＥＴをオフ制御する放電ＦＥＴオフ信号を生成する。

このとき、生成された放電ＦＥＴオフ信号を放電ＦＥＴ１７０に直ちに出力することなく、前記通信制御ＦＥＴ遮断ステップ（Ｓ２２０）の動作が行われた後に出力して放電ＦＥＴ１７０をオフ制御する。

上述したように、例えば、ＡＦＥ１３０と放電ＦＥＴ１７０との間にディレイバッファー（Ｄｅｌａｙ Ｂｕｆｆｅｒ）などの構成要素を配置してもよく、ＡＦＥ１３０のシステムの構成に際して、放電ＦＥＴオフ信号が生成されてから所定の時間後に出力されるようにするなどの様々な方式を用いて、通信制御ＦＥＴ１８０がオフされてから所定の時間後に放電ＦＥＴ１７０が遮断されるようにしてもよい。

すなわち、過放電保護の動作に際して、放電ＦＥＴ１７０をオフ制御する前に、通信制御ＦＥＴ１８０を用いて、通信経路上の電流の流れを先に遮断して、外部システム２００との通信経路を絶縁することにより、電流が瞬間的に通信経路に流れ込まないようにした後、放電電流の流れを遮断しようとするのである。

このように、放電ＦＥＴのオフに際して、すなわち、放電電流の流れを遮断して生じるサージ電流が通信経路を介してＭＣＵ１４０を破壊させないようにすることで、ＭＣＵ１４０を保護することができ、これは、ひいては、バッテリーパックの安全性を向上させることができる。

ここで、前記所定の時間は、例えば、２５０ｍｓに設定されてもよい。

前述したように、バッテリーセルの過放電保護ステップ（Ｓ２００）の動作が行われた後には、それぞれのバッテリーセルの電圧状態をモニターリングして過放電保護状態の解除有無、すなわち、正常の状態に戻ったことを判断する過放電解除判断ステップ（Ｓ３００）、前記過放電保護状態が解除されたと判断された場合、過放電保護動作を解除する過放電解除ステップ（Ｓ４００）が行われる。

ＭＣＵ１４０は、過放電保護の動作が行われた後、バッテリーセルの電圧状態と既に設定された過放電判断値とを比較することで、過放電状態の解除有無を判断する（Ｓ３００）。

よって、前記ＭＣＵ１４０は、過放電解除信号を生成してＡＦＥ１３０に出力し、これを入力されたＡＦＥ１３０は、遮断された放電電流の流れを解除せよとの指令であると認識し、放電ＦＥＴオン信号を生成及び出力して放電ＦＥＴ遮断を解除する放電ＦＥＴ遮断解除ステップ（Ｓ４１０）の動作が行われる。

一方、前記ＭＣＵ１４０は、放電ＦＥＴオン信号が出力されることを感知し、遮断された通信経路を解除するために、通信制御ＦＥＴオン信号を生成及び出力して、通信制御ＦＥＴの遮断を解除してもよい。すなわち、ＭＣＵ１４０と外部システム２００との通信経路への電流の流れが行われ得る（Ｓ４２０）。

ここで、過放電保護ステップの場合ように、放電ＦＥＴの制御と通信制御ＦＥＴの制御との間には、所定の時間間隔が存在するように動作される。

すなわち、ＭＣＵ１４０から放電ＦＥＴオン信号が出力されることを感知して通信制御ＦＥＴオン信号を生成し且つ出力する。これは、放電ＦＥＴ遮断解除ステップ（Ｓ４１０）の動作が行われた後に、通信制御ＦＥＴ遮断解除ステップ（Ｓ４２０）の動作が行われることを意味し、その時間間隔を予め設定して、一定の時間間隔をおいて両ステップの動作が行われるように構成され、前記所定の時間は、例えば、２５０ｍｓに設定されてもよい。

結論的に、前述したように、過放電保護ステップ（Ｓ２００）及び過放電解除ステップ（Ｓ３２０）の各ステップの動作が互いに逆順に行われるといえる。

より具体的に、前記過放電保護ステップ（Ｓ２００）においては、通信制御ＦＥＴを先にオフ制御した後（Ｓ２２０）、所定の時間後に放電ＦＥＴをオフ制御（Ｓ２３０）するようにステップが構成される。

これに対し、前記過放電解除ステップ（Ｓ３２０）においては、放電ＦＥＴを先にオン制御した後（Ｓ３２２）、所定の時間後に通信制御ＦＥＴをオン制御（Ｓ３２４）するようにステップが構成される。

すなわち、過放電保護に際しては、放電電流の流れを遮断する前に通信経路を先に絶縁／遮断し、過放電の解除に際しては、放電ＦＥＴをオン制御して放電電流が流れるようにした後、通信経路に電流が流れるようにすることにより、放電電流の流れが遮断されたときに生じるサージ電流が通信経路を介して流れ込んでＭＣＵ１４０が破壊されることを防止しようとするのである。

このようにステップを構成することで、放電ＦＥＴ１７０と通信制御ＦＥＴ１８０を同じ状態（オン／オフ）に制御し、その順序については、放電電流の遮断に際しては、通信制御ＦＥＴ１８０→放電ＦＥＴ１７０の順にオフ制御し、放電電流の遮断の解除に際しては、放電ＦＥＴ１７０→通信制御ＦＥＴ１８０の順にオン制御することにより、放電電流の流れが遮断されることにより、サージ電流が通信端子１５０を介してバッテリーパックに流れ込んでＭＣＵ１４０に悪影響を及ぼしてしまうことを防止することができて、より安定性が向上したバッテリーパックを提供することができる。

一方、本発明の技術的思想は、前記実施例に基づいて具体的に記述されたが、前記実施例はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないということに留意すべきである。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施例が採用可能であるということが理解できる筈である。

Claims (11)

1. 一つ以上のバッテリーセルを具備するバッテリーパックにおいて、
   前記バッテリーセルのバランシングを行うセルバランシング部と、
   各バッテリーセルの電圧状態をモニターリングし、前記セルバランシング部を制御するアナログフロントエンドと、
   前記アナログフロントエンドにおいてモニターリングした各バッテリーセルの電圧状態に基づいて、前記アナログフロントエンドを制御するマイクロコンピューターユニットと、
   前記バッテリーパック及び外部システムが接続される外部端子と、
   を備えるバッテリーパック。
2. 前記外部端子は、
   前記バッテリーセルと前記外部システムとの間に電流が流れるようにする出力端子と、
   前記マイクロコンピューターユニットと前記外部システムとの通信を可能にする通信端子と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記バッテリーセルと前記出力端子との間に流れる電流経路の上に構成され、
   前記出力端子からバッテリーセルへの電流の流れを遮断する充電電界効果トランジスターと、
   前記バッテリーセルから前記出力端子への電流の流れを遮断する放電電界効果トランジスターと、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記充電電界効果トランジスター及び前記放電電界効果トランジスターは、前記アナログフロントエンドによりオン／オフ動作することを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記マイクロコンピューターユニットと前記通信端子との間には通信経路が形成され、前記通信経路の上には、前記マイクロコンピューターユニットの制御により前記通信端子と前記マイクロコンピューターユニットとの間の経路を遮断する通信制御電界効果トランジスターが構成されることを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパック。
6. 前記マイクロコンピューターユニットは、前記バッテリーセルが過充電であると判断されれば、過充電判断信号を生成して前記アナログフロントエンドに出力する過充電判断部と、
   前記バッテリーセルが過放電であると判断されれば、過放電判断信号を生成して前記アナログフロントエンドに出力する過放電判断部と、
   前記過放電判断部において過放電判断信号が出力されることを感知し、前記通信制御電界効果トランジスターに通信制御電界効果トランジスターオフ信号を出力して前記マイクロコンピューターユニットと前記通信端子との間の電流の流れを遮断する通信制御電界効果トランジスター遮断部と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
7. 前記アナログフロントエンドは、前記マイクロコンピューターユニットから過充電判断信号を入力された場合は、充電電界効果トランジスターオフ信号を出力して充電電流の流れを遮断し、前記過放電判断信号を入力された場合は、放電電界効果トランジスターオフ信号を出力して放電電流の流れを遮断することを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
8. 前記放電電界効果トランジスターオフ信号は、前記通信制御電界効果トランジスターオフ信号が出力されてから所定の時間後に出力されることを特徴とする請求項７に記載のバッテリーパック。
9. 一つ以上のバッテリーセルを具備するバッテリーパックを制御する方法において、
   それぞれのバッテリーセルの電圧状態をモニターリングして、バッテリーセルの過充電または過放電状態を判断する状態判断ステップと、
   前記状態判断ステップにおいて、バッテリーセルが過放電であると判断される場合、過放電保護ステップと、の動作が行われるように構成され、
   前記過放電保護ステップは、
   放電電流の流れを遮断するために、アナログフロントエンドに過放電判断信号を出力する過放電判断信号出力ステップと、
   前記バッテリーパックと外部システムとの通信経路の上に構成された通信制御電界効果トランジスターを遮断する通信制御電界効果トランジスター遮断ステップと、
   前記バッテリーセルから外部端子への放電電流の流れを遮断する放電電界効果トランジスター遮断ステップと、
   を含むバッテリーパックの制御方法。
10. 前記過放電保護ステップの動作が行われた後には、
    それぞれのバッテリーセルの電圧状態をモニターリングして、バッテリーセルの過放電の解除有無を判断する過放電解除判断ステップと、
    前記バッテリーセルの過放電状態が解除されると判断された場合、前記バッテリーセルの過放電保護状態を解除する過放電解除ステップと、の動作が行われ、
    前記過放電解除ステップは、放電電界効果トランジスターオン信号を生成及び出力して放電電界効果トランジスターの遮断を解除する放電電界効果トランジスター遮断解除ステップと、
    通信制御電界効果トランジスターオン信号を生成及び出力して通信制御電界効果トランジスターの遮断を解除する通信制御電界効果トランジスター遮断解除ステップと、
    を含み、
    通信制御電界効果トランジスター遮断解除ステップの動作は、前記放電電界効果トランジスター遮断解除ステップの動作が行われてから所定の時間後に行われることを特徴とする請求項９に記載のバッテリーパックの制御方法。
11. 前記放電電界効果トランジスター遮断ステップの動作は、前記通信制御電界効果トランジスター遮断ステップの動作が行われてから所定の時間後に行われることを特徴とする請求項９又は１０に記載のバッテリーパックの制御方法。

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