JP2022174475A - 二次電池保護回路、電池パック、電池システム及び二次電池保護方法 - Google Patents

二次電池保護回路、電池パック、電池システム及び二次電池保護方法 Download PDF

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Abstract

【課題】二次電池が並列接続される構成において、二次電池間に流れる過大な電流の抑制。【解決手段】二次電池の電極と負荷及び充電器の端子との間の充電経路に直列に挿入される充電制御トランジスタにより前記充電経路を遮断することで前記二次電池を過充電から保護し、前記電極と前記端子との間の放電経路に直列に挿入される放電制御トランジスタにより前記放電経路を遮断することで前記二次電池を過放電から保護する二次電池保護回路であって、前記電極と前記端子との間の電位差に応じて、電位差検出信号を出力する電位差検出回路と、前記過充電が過充電検出回路により検出されている場合、又は、前記過放電が過放電検出回路により検出されている場合、前記電位差検出信号を前記充電制御トランジスタ又は前記放電制御トランジスタの制御端子にフィードバックして、前記電位差を制御する電位差制御回路と、を備える、二次電池保護回路。【選択図】図１

Description

本開示は、二次電池保護回路、電池パック、電池システム及び二次電池保護方法に関する。
従来、二次電池の負極と、負荷又は充電器のグランドに接続されるマイナス端子との間の電流経路に直列に挿入されるトランジスタをオフすることによって、二次電池を過放電等から保護する二次電池保護集積回路を内蔵する電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－１０６８７０号公報
しかしながら、二次電池と保護回路をそれぞれ備える複数の電池パックを並列接続した構成では、過充電又は過放電に対する保護動作状態から復帰する時、並列接続した電池パックの二次電池間で過大な電流が生じるおそれがある。
本開示は、二次電池が並列接続される構成において、二次電池間に流れる過大な電流を抑制可能な二次電池保護回路、電池パック、電池システム及び二次電池保護方法を提供する。
本開示の一態様では、
二次電池の電極と負荷及び充電器の端子との間の充電経路に直列に挿入される充電制御トランジスタにより前記充電経路を遮断することで前記二次電池を過充電から保護し、前記電極と前記端子との間の放電経路に直列に挿入される放電制御トランジスタにより前記放電経路を遮断することで前記二次電池を過放電から保護する二次電池保護回路であって、
前記二次電池の過充電を検出する過充電検出回路と、
前記二次電池の過放電を検出する過放電検出回路と、
前記電極と前記端子との間の電位差に応じて、電位差検出信号を出力する電位差検出回路と、
前記過充電が前記過充電検出回路により検出されている場合、又は、前記過放電が前記過放電検出回路により検出されている場合、前記電位差検出信号を前記充電制御トランジスタ又は前記放電制御トランジスタの制御端子にフィードバックして、前記電位差を制御する電位差制御回路と、を備える、二次電池保護回路が提供される。
本開示の一態様によれば、二次電池が並列接続される構成において、二次電池間に流れる過大な電流を抑制することができる。
第１実施形態に係る電池システムの一構成例を示す図である。 双方の電池パックそれぞれの二次電池保護回路に一比較形態に係る二次電池保護回路を適用した構成において、双方の電池パックが過充電状態から復帰するときの波形を例示する図である。 第１実施形態に係る二次電池保護回路の一構成例を示す図である。 双方の電池パックそれぞれの二次電池保護回路に第１実施形態に係る二次電池保護回路を適用した構成において、双方の電池パックが過充電状態から復帰するときの波形を例示する図である。 双方の電池パックそれぞれの二次電池保護回路に一比較形態に係る二次電池保護回路を適用した構成において、片方の電池パックが過充電状態から復帰するときの波形を例示する図である。 双方の電池パックそれぞれの二次電池保護回路に第１実施形態に係る二次電池保護回路を適用した構成において、片方の電池パックが過充電状態から復帰するときの波形を例示する図である。 双方の電池パックそれぞれの二次電池保護回路に一比較形態に係る二次電池保護回路を適用した構成において、双方の電池パックが過放電状態から復帰するときの波形を例示する図である。 第１実施形態に係る電池保護回路の構成例を示す図である。 双方の電池パックそれぞれの二次電池保護回路に第１実施形態に係る二次電池保護回路を適用した構成において、双方の電池パックが過放電状態から復帰するときの波形を例示する図である。 双方の電池パックそれぞれの二次電池保護回路に一比較形態に係る二次電池保護回路を適用した構成において、片方の電池パックが過放電状態から復帰するときの波形を例示する図である。 双方の電池パックそれぞれの二次電池保護回路に第１実施形態に係る二次電池保護回路を適用した構成において、片方の電池パックが過放電状態から復帰するときの波形を例示する図である。 第１実施形態に係る二次電池保護回路の構成例をより詳細に示す図である。 差動アンプの起動条件の一例を示す図である。 過充電状態時に充電制御トランジスタを制御する差動アンプの動作を説明するための図である。 過放電状態時に放電制御トランジスタを制御する差動アンプの動作を説明するための図である。 第１実施形態に係る二次電池保護回路の状態遷移を例示する図である。 第２実施形態に係る二次電池保護回路の構成例をより詳細に示す図である。 過充電状態時に充電制御トランジスタを制御する差動アンプの動作を説明するための図である。 過放電状態時に放電制御トランジスタを制御する差動アンプの動作を説明するための図である。
以下、本開示の実施形態を図面に従って説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る電池システムの一構成例を示す図である。図１は、第１実施形態に係る電池システム３０１に、負荷９０及び充電器９１を接続した構成例を示す。図１に示す電池システム３０１は、並列に接続された複数（この例では、２つ）の電池パック１００，２００を備える。電池パック２００は、電池パック１００と同一の構成であるので、電池パック２００の構成の説明については、電池パック１００の説明を援用することで、省略する。
電池パック１００は、二次電池７０と、電池保護装置８０とを内蔵して備える。
二次電池７０は、充放電可能な電池の一例である。二次電池７０は、端子ＰＰと端子ＰＭに接続される負荷９０に電力を供給する。二次電池７０は、端子ＰＰと端子ＰＭに接続される充電器９１によって充電されることが可能である。二次電池７０の具体例として、リチウムイオン電池やリチウムポリマ電池などが挙げられる。電池パック１００，２００は、負荷９０に内蔵されてもよいし、外付けされてもよい。
負荷９０は、電池パック１００，２００の二次電池７０を電源とする負荷の一例である。負荷９０の具体例として、携帯電話、スマートフォン、タブレットなどの電子機器が挙げられる。負荷９０は、これらの機器に限られない。
電池保護装置８０は、二次電池７０を電源として動作する二次電池保護装置の一例であり、二次電池７０の充放電を制御することによって二次電池７０を過充電や過放電等から保護する。電池保護装置８０は、端子ＰＰ、端子ＰＭ、端子ＢＰ、端子ＢＭ、スイッチ回路３および電池保護回路１０を備える。
端子ＰＰは、負荷プラス側端子の一例であり、負荷９０及び充電器９１の高電位側電源端子が接続される。端子ＰＭは、負荷マイナス側端子の一例であり、負荷９０及び充電器９１の低電位側電源端子が接続される。端子ＢＰは、電池正極側端子の一例であり、二次電池７０の正極７１に接続される。端子ＢＭは、電池負極側端子の一例であり、二次電池７０の負極７２に接続される。
端子ＢＰと端子ＰＰとは、プラス側電流経路９ａによって接続されている。プラス側電流経路９ａは、端子ＢＰと端子ＰＰとの間の電源経路であり、充電電流又は放電電流が流れる。プラス側電流経路９ａは、二次電池７０の正極７１と端子ＰＰとの間の充放電電流経路の一例である。
端子ＢＭと端子ＰＭとは、マイナス側電流経路９ｂによって接続されている。マイナス側電流経路９ｂは、端子ＢＭと端子ＰＭとの間の電流経路であり、充電電流又は放電電流が流れる。マイナス側電流経路９ｂは、二次電池７０の負極７２と端子ＰＭとの間の充放電電流経路の一例である。
スイッチ回路３は、端子ＢＭと端子ＰＭとの間のマイナス側電流経路９ｂに直列に挿入される。スイッチ回路３は、例えば、充電制御トランジスタ１と放電制御トランジスタ２とを備え、充電制御トランジスタ１と放電制御トランジスタ２とが直列に接続された直列回路である。充電制御トランジスタ１は、二次電池７０の充電経路を遮断する充電経路遮断部の一例であり、放電制御トランジスタ２は、二次電池７０の放電経路を遮断する放電経路遮断部の一例である。図１の場合、充電制御トランジスタ１は、二次電池７０の充電電流が流れる電流経路９ｂを遮断し、放電制御トランジスタ２は、二次電池７０の放電電流が流れる電流経路９ｂを遮断する。トランジスタ１，２は、電流経路９ｂの導通／遮断を切り替えるスイッチング素子であり、電流経路９ｂに直列に挿入されている。トランジスタ１，２は、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。
充電制御トランジスタ１は、ドレインとソースとの間に、二次電池７０の充電電流の向きとは逆の向きを順方向とする寄生ダイオード１ａを有する。充電制御トランジスタ１は、充電制御トランジスタ１の寄生ダイオード１ａの順方向が二次電池７０の放電電流の流れる方向に一致するように電流経路９ｂに直列に挿入されたスイッチ素子である。
放電制御トランジスタ２は、ドレインとソースとの間に、二次電池７０の放電電流の向きとは逆の向きを順方向とする寄生ダイオード２ａを有する。放電制御トランジスタ２は、放電制御トランジスタ２の寄生ダイオード２ａの順方向が二次電池７０の充電電流の流れる方向に一致するように電流経路９ｂに直列に挿入されたスイッチ素子である。
電池保護回路１０は、二次電池保護回路の一例である。電池保護回路１０は、二次電池７０を電源として動作する。電池保護回路１０は、例えば、二次電池７０の正極７１と負極７２との間の電池電圧（"セル電圧"とも称する）で動作する集積回路（ＩＣ）である。
電池保護回路１０は、スイッチ回路３を制御することによって、二次電池７０を過放電等から保護する。例えば、電池保護回路１０は、充電制御トランジスタ１をオフにすることによって、二次電池７０を充電異常（例えば、過充電、充電方向の過電流（充電過電流）など）から保護する。一方、電池保護回路１０は、放電制御トランジスタ２をオフすることによって、二次電池７０を放電異常（例えば、過放電、放電方向の過電流（放電過電流）など）から保護する。
電池保護回路１０は、例えば、充電制御端子（端子ＣＯ）、放電制御端子（端子ＤＯ）、監視端子（端子ＶＭ）、電源端子（端子ＶＤＤ）及びグランド端子（端子ＶＳＳ）を備える。これらの端子は、電池保護回路１０の内部回路を電池保護回路１０外部と接続するための外部接続端子である。
端子ＣＯは、充電制御トランジスタ１のゲート（制御端子）に接続され、充電制御トランジスタ１をオン及びオフさせる信号を出力する。端子ＤＯは、放電制御トランジスタ２のゲート（制御端子）に接続され、放電制御トランジスタ２をオン及びオフさせる信号を出力する。
端子ＶＭは、端子ＰＭの電位の監視に使用され、端子ＰＭに接続されている。端子ＶＭは、例えば、電池保護回路１０内の検出回路が負荷９０又は充電器９１の接続の有無を監視するのに使用され、トランジスタ１，２と端子ＰＭとの間でマイナス側電流経路９ｂに接続されている。
端子ＶＤＤは、電池保護回路１０の電源端子であり、二次電池７０の正極７１及びプラス側電流経路９ａに接続されている。端子ＶＳＳは、電池保護回路１０のグランド端子であり、二次電池７０の負極７２及びマイナス側電流経路９ｂに接続されている。端子ＶＳＳは、トランジスタ１，２と端子ＢＭとの間でマイナス側電流経路９ｂに接続されている。
電池保護回路１０は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電源電圧Ｖｄを監視する。電池保護回路１０は、所定の過充電検出電圧ＶＤＥＴ１よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されると、充電制御トランジスタ１をオフにする。電池保護回路１０は、所定の過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されると、充電制御トランジスタ１をオンにする。電池保護回路１０は、所定の過放電検出電圧ＶＤＥＴ２よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されると、放電制御トランジスタ２をオフにする。電池保護回路１０は、所定の過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されると、放電制御トランジスタ２をオンにする。
次に、双方の電池パック１００，２００が過充電状態から復帰するときの動作について説明する。
なお、説明の便宜上、電池パック１００において、電池保護回路１０、充電制御トランジスタ１、放電制御トランジスタ２を、それぞれ、ＩＣ１，ＳＷ１，ＳＷ２と定義する。同様に、電池パック２００において、電池保護回路１０、充電制御トランジスタ１、放電制御トランジスタ２を、それぞれ、ＩＣ２，ＳＷ３，ＳＷ４と定義する。また、電池パック１００において、Ｂａｔ１およびＢ１－は、それぞれ、電池パック１００の二次電池７０および電池パック１００の端子ＢＭを表す。電池パック２００において、Ｂａｔ２およびＢ２－は、それぞれ、電池パック２００の二次電池７０および電池パック２００の端子ＢＭを表す。
図２は、双方の電池パック１００，２００それぞれの電池保護回路１０に一比較形態に係る電池保護回路を適用した構成において、双方の電池パック１００，２００が過充電状態から復帰するときの波形を例示する図である。なお、図２は、端子ＰＰを０ボルト基準とした波形を示す。
電池パック１００，２００の双方の二次電池７０が過充電になり、所定の過充電検出電圧ＶＤＥＴ１よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されると、ＩＣ１は、ＳＷ１をオフにし、ＩＣ２は、ＳＷ３をオフする。
過充電状態の電池パック１００，２００を通常状態へ復帰させる時、ＳＷ１のダイオード１ａを経由して電池パック１００の二次電池７０を放電させ、ＳＷ３のダイオード１ａを経由して電池パック２００の二次電池７０を放電させる必要がある。ＳＷ１，ＳＷ３がともにオフの過充電状態では、各々の二次電池７０を各々のダイオード１ａ経由で放電できる。しかしながら、電池電圧が低下し、先に電池パック２００の二次電池７０が過充電から復帰すると、ＳＷ３のみがオンする。復帰した電池パック２００の二次電池７０についてのみ、放電が開始し、過充電状態の電池パック１００の二次電池７０については、ＳＷ１のダイオード１ａ経由での放電ができない。
さらに放電が進み、電池パック２００の出力電圧が低下すると、過充電状態の電池パック１００の二次電池７０についても、ＳＷ１のダイオード１ａ経由での放電が可能となる。これにより、電池パック１００の二次電池７０の電圧も下がり、過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１よりも低い電源電圧ＶｄがＩＣ１により検出されると、ＩＣ１はＳＷ１をオフにし、電池パック１００の二次電池７０は過充電から復帰する。
この時、先に復帰した電池パック２００の電池電圧と後から復帰した電池パック１００の電池電圧との間には、ダイオード放電分の電位差があることから、電池パック１００が過充電復帰した時点で電池パック１００と電池パック２００との間に過大な電流Ｉｐ１が発生する。例えば、電池間のトータル抵抗を50mΩ、ダイオードの順方向電圧VFを0.7Vとすると、電池パック２００の端子ＰＭから電池パック１００の端子ＰＭへ流れる電流Ｉｐ１の電流値は、14A程度になる。
一方、図３は、第１実施形態に係る電池保護回路１０Ａの構成例を示す図である。図４は、双方の電池パック１００，２００それぞれの電池保護回路１０に第１実施形態に係る電池保護回路１０Ａを適用した構成において、双方の電池パック１００，２００が過充電状態から復帰するときの波形を例示する図である。なお、図４は、端子ＰＰを０ボルト基準とした波形を示す。
電池保護回路１０Ａは、電源電圧Ｖｄが過充電検出電圧ＶＤＥＴ１を超えてから過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１よりも低い状態に戻るまで、放電電流の流れる方向で端子Ｂ１－と端子ＰＭとの電位差が一定になるように、充電制御トランジスタ１を飽和領域で制御する。これにより、電池パック２００が過充電状態から復帰した後に電池パック１００が過充電状態から復帰する時に、電池パック２００と電池パック１００との間の電池電圧の差を小さくできるので、復帰時の電池間の電流Ｉｐ１を抑えることができる。例えば、電池間トータル抵抗を50mΩ、差動アンプ２１により一定に制御される電位差が50mVとすると、電流Ｉｐ１の電流値は、1A程度に抑えられる。
電池保護回路１０Ａは、電源電圧Ｖｄが過充電検出電圧ＶＤＥＴ１よりも高い過充電状態が検出されると、端子ＶＭの電位から端子ＶＳＳの電位を減じた差を一定値（例えば、５０ｍＶ）に維持しながら、充電制御トランジスタ１に放電方向の電流を流す。これにより、二次電池７０の放電を促進できる。
図５は、双方の電池パック１００，２００それぞれの電池保護回路１０に一比較形態に係る電池保護回路を適用した構成において、片方の電池パック１００が過充電状態から復帰するときの波形を例示する図である。なお、図５は、端子ＰＰを０ボルト基準とした波形を示す。
電池パック１００の二次電池７０のみが過充電になり、所定の過充電検出電圧ＶＤＥＴ１よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されると、ＩＣ１は、ＳＷ１をオフにする（ＩＣ２は、ＳＷ３をオンのまま維持）。
過充電状態の電池パック１００を通常状態へ復帰させる時、ＳＷ１のダイオード１ａを経由して電池パック１００の二次電池７０を放電させる必要がある。双方の過充電状態からの復帰の場合と同様、電池パック２００の出力電圧が、電池パック１００の電池電圧よりもダイオードの順方向電圧分低くなり、電池パック１００の電源電圧Ｖｄが過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１よりも低くなれば、電池パック１００は復帰する。
したがって、電池パック１００が過充電状態から復帰した時、ダイオード放電分の電位差が電池パック１００と電池パック２００との間にあることから、過充電復帰した時点で電池パック間に過大な電流Ｉｐ１が発生する。
一方、図６は、双方の電池パック１００，２００それぞれの電池保護回路１０に第１実施形態に係る電池保護回路１０Ａを適用した構成において、片方の電池パック１００が過充電状態から復帰するときの波形を例示する図である。なお、図６は、端子ＰＰを０ボルト基準とした波形を示す。
電池パック１００の電池保護回路１０Ａは、電源電圧Ｖｄが過充電検出電圧ＶＤＥＴ１を超えてから過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１よりも低い状態に戻るまで、放電電流の流れる方向で端子ＢＭと端子ＰＭとの電位差が一定になるように、充電制御トランジスタ１を飽和領域で制御する。これにより、電池パック１００が過充電状態から復帰する時に、電池パック２００と電池パック１００との間の電池電圧の差を小さくできるので、復帰時の電池間の電流Ｉｐ１を抑えることができる。
次に、双方の電池パック１００，２００が過放電状態から復帰するときの動作について説明する。
図７は、双方の電池パック１００，２００それぞれの電池保護回路１０に一比較形態に係る電池保護回路を適用した構成において、双方の電池パック１００，２００が過放電状態から復帰するときの波形を例示する図である。なお、図７は、端子ＰＰを０ボルト基準とした波形を示す。
電池パック１００，２００の双方の二次電池７０が過放電になり、所定の過放電検出電圧ＶＤＥＴ２よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されると、ＩＣ１は、ＳＷ２をオフにし、ＩＣ２は、ＳＷ４をオフする。
過放電状態の電池パック１００，２００を通常状態へ復帰させる時、ＳＷ２のダイオード２ａを経由して電池パック１００の二次電池７０を充電し、ＳＷ４のダイオード２ａを経由して電池パック２００の二次電池７０を充電する必要がある。ＳＷ２，ＳＷ４がともにオフの過放電状態では、各々の二次電池７０を各々のダイオード２ａ経由で充電できる。しかしながら、電池電圧が上昇し、先に電池パック２００の二次電池７０が過放電から復帰すると、ＳＷ４のみがオンする。復帰した電池パック２００の二次電池７０についてのみ、充電が開始し、過放電状態の電池パック１００の二次電池７０については、ＳＷ２のダイオード２ａ経由での充電ができない。
さらに充電が進み、電池パック２００の出力電圧が上昇すると、過放電状態の電池パック１００の二次電池７０についても、ＳＷ２のダイオード１ａ経由での充電が可能となる。これにより、電池パック１００の二次電池７０の電圧も上がり、過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２よりも高い電源電圧ＶｄがＩＣ１により検出されると、ＩＣ１はＳＷ２をオフにし、電池パック１００の二次電池７０は過放電から復帰する。充電器９１が接続されても、電池パックの出力電圧は上昇する。
この時、先に復帰した電池パック２００の電池電圧と後から復帰した電池パック１００の電池電圧との間には、ダイオード放電分の電位差があることから、電池パック１００が過放電復帰した時点で電池パック１００と電池パック２００との間に過大な電流Ｉｐ２が発生する。例えば、電池間のトータル抵抗を50mΩ、ダイオードの順方向電圧VFを0.7Vとすると、電池パック１００の端子ＰＭから電池パック２００の端子ＰＭへ流れる電流Ｉｐ２の電流値は、14A程度になる。
一方、図８は、第１実施形態に係る電池保護回路１０Ａの構成例を示す図である。図９は、双方の電池パック１００，２００それぞれの電池保護回路１０に第１実施形態に係る電池保護回路１０Ａを適用した構成において、双方の電池パック１００，２００が過放電状態から復帰するときの波形を例示する図である。なお、図９は、端子ＰＰを０ボルト基準とした波形を示す。
電池保護回路１０Ａは、電源電圧Ｖｄが過放電検出電圧ＶＤＥＴ２を下回ってから過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２よりも高い状態に戻るまで、充電電流の流れる方向で端子Ｂ１－と端子ＰＭとの電位差が一定になるように、放電制御トランジスタ２を飽和領域で制御する。これにより、電池パック２００が過放電状態から復帰した後に電池パック１００が過放電状態から復帰する時に、電池パック２００と電池パック１００との間の電池電圧の差を小さくできるので、復帰時の電池間の電流Ｉｐ２を抑えることができる。例えば、電池間トータル抵抗を50mΩ、差動アンプ３１により一定に制御される電位差が50mVとすると、電流Ｉｐ２の電流値は、1A程度に抑えられる。
電池保護回路１０Ａは、電源電圧Ｖｄが過放電検出電圧ＶＤＥＴ２よりも低い過放電状態が検出されると、端子ＶＳＳの電位から端子ＶＭの電位を減じた差を一定値（例えば、５０ｍＶ）に維持しながら、放電制御トランジスタ２に充電方向の電流を流す。これにより、二次電池７０の充電を促進できる。
図１０は、双方の電池パック１００，２００それぞれの電池保護回路１０に一比較形態に係る電池保護回路を適用した構成において、片方の電池パック１００が過放電状態から復帰するときの波形を例示する図である。なお、図１０は、端子ＰＰを０ボルト基準とした波形を示す。
電池パック１００の二次電池７０のみが過放電になり、所定の過放電検出電圧ＶＤＥＴ２よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されると、ＩＣ１は、ＳＷ２をオフにする（ＩＣ２は、ＳＷ４をオンのまま維持）。
過放電状態の電池パック１００を通常状態へ復帰させる時、ＳＷ２のダイオード２ａを経由して電池パック１００の二次電池７０を充電する必要がある。双方の過放電状態からの復帰の場合と同様、電池パック２００の出力電圧が、電池パック１００の電池電圧よりもダイオードの順方向電圧分高くなり、電池パック１００の電源電圧Ｖｄが過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２よりも高くなれば、電池パック１００は復帰する。
したがって、電池パック１００が過放電状態から復帰した時、ダイオード放電分の電位差が電池パック１００と電池パック２００との間にあることから、過放電復帰した時点で電池パック間に過大な電流Ｉｐ２が発生する。
一方、図１１は、双方の電池パック１００，２００それぞれの電池保護回路１０に第１実施形態に係る電池保護回路１０Ａを適用した構成において、片方の電池パック１００が過放電状態から復帰するときの波形を例示する図である。なお、図１１は、端子ＰＰを０ボルト基準とした波形を示す。
電池パック１００の電池保護回路１０Ａは、電源電圧Ｖｄが過放電検出電圧ＶＤＥＴ２を下回ってから過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２よりも高い状態に戻るまで、充電電流の流れる方向で端子ＢＭと端子ＰＭとの電位差が一定になるように、放電制御トランジスタ２を飽和領域で制御する。これにより、電池パック１００が過放電状態から復帰する時に、電池パック２００と電池パック１００との間の電池電圧の差を小さくできるので、復帰時の電池間の電流Ｉｐ２を抑えることができる。
図１２は、第１実施形態に係る電池保護回路１０Ａの構成例をより詳細に示す図である。電池保護回路１０Ａは、過充電検出回路４１、過充電復帰検出回路４２、過放電検出回路４３、過放電復帰検出回路４４、過電流検出回路４５を備える。
過充電検出回路４１は、所定の過充電検出電圧ＶＤＥＴ１よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されている場合、過充電検出電圧ＶＤＥＴ１よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されていることを表す過充電検出信号を出力する。また、過充電復帰検出回路４２は、所定の過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されている場合、過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されていることを表す過充電復帰検出信号を出力する。過充電検出電圧ＶＤＥＴ１は、過充電検出用の閾値であり、過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１は、過充電復帰検出用の閾値である。過充電復帰電圧ＶＲＥＴ１は、過充電検出電圧ＶＤＥＴ１よりも低い電圧値に設定される。
過放電検出回路４３は、所定の過放電検出電圧ＶＤＥＴ２よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されている場合、過放電検出電圧ＶＤＥＴ２よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されていることを表す過放電検出信号を出力する。また、過放電復帰検出回路４４は、所定の過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されている場合、過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されていることを表す過放電復帰検出信号を出力する。過放電検出電圧ＶＤＥＴ２は、過放電検出用の閾値であり、過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２は、過放電復帰検出用の閾値である。過放電復帰電圧ＶＲＥＴ２は、過放電検出電圧ＶＤＥＴ２よりも高い電圧値に設定される。
過電流検出回路４５は、端子ＶＭと端子ＶＳＳとの間の電圧である監視電圧ＶＩを監視して、端子ＰＭと端子ＢＭとの間に流れる過電流を検出する。
過電流検出回路４５は、所定の放電過電流検出電圧ＶＤＥＴ３よりも高い監視電圧ＶＩが検出されている場合、放電過電流が検出されていることを表す放電過電流検出信号を出力する放電過電流検出回路を有する。過電流検出回路４５は、所定の放電過電流復帰電圧ＶＲＥＴ３よりも低い監視電圧ＶＩが検出されている場合、放電過電流が流れていないことを表す放電過電流復帰検出信号を出力する放電過電流復帰検出回路を有する。放電過電流検出電圧ＶＤＥＴ３は、放電過電流検出用の閾値であり、放電過電流復帰電圧ＶＲＥＴ３は、放電過電流復帰検出用の閾値である。
過電流検出回路４５は、所定の充電過電流検出電圧ＶＤＥＴ４よりも低い監視電圧ＶＩが検出されている場合、充電過電流が検出されていることを表す充電過電流検出信号を出力する充電過電流検出回路を有する。過電流検出回路４５は、所定の充電過電流復帰電圧ＶＲＥＴ４よりも高い監視電圧ＶＩが検出されている場合、充電過電流が流れていないことを表す充電過電流復帰検出信号を出力する充電過電流復帰検出回路を有する。充電過電流検出電圧ＶＤＥＴ４は、充電過電流検出用の閾値であり、充電過電流復帰電圧ＶＲＥＴ４は、充電過電流復帰検出用の閾値である。
電池保護回路１０Ａは、差動アンプ２１、差動アンプ３１、第１電位差制御回路２０、第２電位差制御回路３０を備える。
差動アンプ２１は、第１電位差検出回路の一例であり、端子ＢＭと端子ＰＭとの間（端子ＶＳＳと端子ＶＭとの間）の電位差Δ１に応じて、第１電位差検出信号ｂ１を出力する。差動アンプ３１は、第２電位差検出回路の一例であり、端子ＢＭと端子ＰＭとの間（端子ＶＳＳと端子ＶＭとの間）の電位差Δ２に応じて、第２電位差検出信号ｂ２を出力する。
第１電位差制御回路２０は、過充電が過充電検出回路４１により検出されている場合、第１電位差検出信号ｂ１を充電制御トランジスタ１の制御端子にフィードバックして、二次電池７０を放電させる方向の電流が充電制御トランジスタ１に流れるように電位差Δ１を制御する。これにより、上述のように、過充電状態で、電位差Δ１をダイオード１ａの順方向電圧よりも低い値に制御できるので、上記の復帰時の過大な電流Ｉｐ１を抑制できる。
第２電位差制御回路３０は、過放電が過放電検出回路４３により検出されている場合、第２電位差検出信号ｂ２を放電制御トランジスタ２の制御端子にフィードバックして、二次電池７０を充電する方向の電流が放電制御トランジスタ２に流れるように電位差Δ２を制御する。これにより、上述のように、過放電状態で、電位差Δ２をダイオード２ａの順方向電圧よりも低い値に制御できるので、上記の復帰時の過大な電流Ｉｐ２を抑制できる。
電池保護回路１０Ａは、充電制御回路２２、第１切り替え回路２３を備える。充電制御回路２２は、過充電が過充電検出回路４１により検出されていない場合、充電制御トランジスタ１の制御端子に、充電制御トランジスタ１を制御する充電制御信号ａ１を出力する。第１切り替え回路２３は、過充電が過充電検出回路４１により検出されると、充電制御トランジスタ１の制御端子に出力する信号を、充電制御信号ａ１から第１電位差検出信号ｂ１に切り替える。これにより、過充電が検出されていない場合には、充電制御回路２２は、充電制御信号ａ１によって、充電制御トランジスタ１をオンまたはオフに制御できる。
第１切り替え回路２３は、過充電の復帰が過充電復帰検出回路４２により検出されると、充電制御トランジスタ１の制御端子に出力する信号を、第１電位差検出信号ｂ１から充電制御信号ａ１に切り替える。これにより、過充電から復帰すると、充電制御回路２２は、充電制御信号ａ１によって、充電制御トランジスタ１をオンまたはオフに制御できる。
第１切り替え回路２３は、充電過電流が過電流検出回路４５により検出されている場合、充電制御トランジスタ１の制御端子に、充電制御トランジスタ１をオフさせる充電制御信号ａ１を出力する。これにより、充電制御回路２２は、充電制御信号ａ１によって、充電過電流を遮断できる。
電池保護回路１０Ａは、放電制御回路３２、第２切り替え回路３３を備える。放電制御回路３２は、過放電が過放電検出回路４３により検出されていない場合、放電制御トランジスタ２の制御端子に、放電制御トランジスタ２を制御する放電制御信号ａ２を出力する。第２切り替え回路３３は、過放電が過放電検出回路４３により検出されると、放電制御トランジスタ２の制御端子に出力する信号を、放電制御信号ａ２から第２電位差検出信号ｂ２に切り替える。これにより、過放電が検出されていない場合には、放電制御回路３２は、放電制御信号ａ２によって、放電制御トランジスタ２をオンまたはオフに制御できる。
第２切り替え回路３３は、過放電の復帰が過放電復帰検出回路４４により検出されると、放電制御トランジスタ２の制御端子に出力する信号を、第２電位差検出信号ｂ２から放電制御信号ａ２に切り替える。これにより、過放電から復帰すると、放電制御回路３２は、放電制御信号ａ２によって、放電制御トランジスタ２をオンまたはオフに制御できる。
第２切り替え回路３３は、放電過電流が過電流検出回路４５により検出されている場合、放電制御トランジスタ２の制御端子に、放電制御トランジスタ２をオフさせる放電制御信号ａ２を出力する。これにより、放電制御回路３２は、放電制御信号ａ２によって、放電過電流を遮断できる。
電池保護回路１０Ａは、充電器９１の接続を検出する充電器接続検出回路５０と、充電器接続検出回路５０に接続される制御回路４６とを備える。充電器接続検出回路５０は、例えば、抵抗５１、スイッチ５２及びモニタ回路５３を有する。制御回路４６は、過放電が過放電検出回路４３により検出されると、放電制御回路３２の出力に基づいてスイッチ５２をオンすることで、端子ＶＭを、抵抗５１を介して端子ＶＤＤの電位にプルアップする。これにより、端子ＰＰと端子ＰＭとの間がオープンであれば、端子ＶＭの電位は、端子ＶＤＤの電位に固定され、充電器９１が端子ＰＰと端子ＰＭとの間に接続されると、端子ＶＭの電位は、充電器９１の出力電圧分、端子ＶＤＤの電位よりも低下する。充電器接続検出回路５０は、端子ＶＭにおけるこの電位変化をモニタ回路５３によってモニタすることで、充電器９１の接続有無を検出する。
制御回路４６は、充電器９１の接続が充電器接続検出回路５０により検出され且つ過放電復帰が過放電復帰検出回路４４により検出された場合、スイッチ５２をオフすることで、端子ＶＤＤへの端子ＶＭのプルアップを解除する。
モニタ回路５３は、スイッチ５２によって端子ＶＤＤの電位にプルアップ可能な入力部を有する。モニタ回路５３は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）インバータ回路である。
端子ＰＰと端子ＰＭとの間に充電器９１が接続されると、端子ＶＭの電位は、端子ＶＳＳの電位以下に低下する。これにより、モニタ回路５３のＣＭＯＳインバータの入力部は、ハイレベルからローレベルに変化し、モニタ回路５３のＣＭＯＳインバータの出力部は、ローレベルからハイレベルに変化する。制御回路４６は、モニタ回路５３のＣＭＯＳインバータの出力がローレベルからハイレベルに変化することを検出することで、充電器９１の接続を検知する。
次に、差動アンプ２１，３１の動作について、より詳細に説明する。
図１３は、差動アンプの起動条件の一例を示す図である。充電異常及び放電異常が検出されていない状態（通常状態）では、差動アンプ２１，３１は、いずれも、使用されない（オフ状態）。過充電が検出された状態（過充電状態）では、差動アンプ３１は使用されず（オフ状態）、差動アンプ２１は使用される（オン状態）。この過充電状態では、端子ＢＭと端子ＰＭとの間の電位差Δ１が差動アンプ２１のフィードバックにより制御される。過放電状態１（過放電が検出され、且つ、充電器の接続が検出され又は他の電池パックの出力がある状態）では、差動アンプ２１は使用されず（オフ状態）、差動アンプ３１は使用される（オン状態）。過放電状態１では、端子ＢＭと端子ＰＭとの間の電位差Δ２が差動アンプ３１のフィードバックにより制御される。過放電状態２（並列接続の全ての電池パックで過放電が検出された状態（スタンバイ状態））では、差動アンプ２１，３１は、いずれも、使用されない（オフ状態）。
図１４は、過充電状態時に充電制御トランジスタを制御する差動アンプの動作を説明するための図である。差動アンプ２１は、端子ＶＭ（端子ＰＭ）に接続される非反転入力部と、端子ＶＳＳ（端子ＢＭ）よりも定電圧Ｖａ（例えば、＋５０ｍＶ）高い電位に接続される反転入力部と、充電制御トランジスタ１の制御端子に接続される端子ＣＯに接続される出力部とを有する。
このような構成により、差動アンプ２１は、端子ＰＭが（端子ＢＭ＋定電圧Ｖａ）よりも高い電位になろうとすると、充電制御トランジスタ１の制御端子に印加される出力電圧を上昇させる。これにより、飽和領域で動作する充電制御トランジスタ１の入出力インピーダンスは減少するので、端子ＰＭの電位を低下させる負帰還をかけることができる。よって、差動アンプ２１は、二次電池７０を放電させる方向（端子ＰＭから端子ＢＭへの方向）の電流を充電制御トランジスタ１に流しながら、端子ＰＭと端子ＢＭとの間の電位差を定電圧Ｖａに制御できる。
一方、差動アンプ２１は、端子ＰＭが（端子ＢＭ＋定電圧Ｖａ）よりも低い電位になると、充電制御トランジスタ１の制御端子に印加される出力電圧を低下させるので、充電制御トランジスタ１の入出力インピーダンスは増加する。その結果、充電制御トランジスタ１は、オフ状態に遷移する。よって、差動アンプ２１は、二次電池７０を充電する方向（端子ＢＭから端子ＰＭへの方向）の電流を充電制御トランジスタ１のオフにより遮断できる。
図１５は、過放電状態時に放電制御トランジスタを制御する差動アンプの動作を説明するための図である。差動アンプ３１は、端子ＶＳＳ（端子ＢＭ）に接続される非反転入力部と、端子ＶＭ（端子ＰＭ）よりも定電圧Ｖｂ（例えば、＋５０ｍＶ）高い電位に接続される反転入力部と、放電制御トランジスタ２の制御端子に接続される端子ＤＯに接続される出力部とを有する。
このような構成により、差動アンプ３１は、端子ＰＭが（端子ＢＭ－定電圧Ｖｂ）よりも低い電位になろうとすると、放電制御トランジスタ２の制御端子に印加される出力電圧を上昇させる。これにより、飽和領域で動作する放電制御トランジスタ２の入出力インピーダンスは減少するので、端子ＰＭの電位を上昇させる負帰還をかけることができる。よって、差動アンプ３１は、二次電池７０を充電する方向（端子ＢＭから端子ＰＭへの方向）の電流を放電制御トランジスタ２に流しながら、端子ＢＭと端子ＰＭとの間の電位差を定電圧Ｖｂに制御できる。
一方、差動アンプ３１は、端子ＰＭが（端子ＢＭ－定電圧Ｖｂ）よりも高い電位になると、放電制御トランジスタ２の制御端子に印加される出力電圧を低下させるので、放電制御トランジスタ２の入出力インピーダンスは増加する。その結果、放電制御トランジスタ２は、オフ状態に遷移する。よって、差動アンプ３１は、二次電池７０を放電する方向（端子ＰＭから端子ＢＭへの方向）の電流を放電制御トランジスタ２のオフにより遮断できる。
図１６は、第１実施形態に係る二次電池保護回路の状態遷移を例示する図である。図１２を参照して、図１６について説明する。
通常状態は、過充電及び過放電が検出されていない状態である。通常状態では、充電制御回路２２は、端子ＣＯに出力する信号として充電制御信号ａ１を第１切り替え回路２３により選択し、充電制御トランジスタ１をオンさせるハイレベルの充電制御信号ａ１を端子ＣＯに出力する。また、通常状態では、放電制御回路３２は、端子ＤＯに出力する信号として放電制御信号ａ２を第２切り替え回路３３により選択し、放電制御トランジスタ２をオンさせるハイレベルの放電制御信号ａ２を端子ＤＯに出力する。
通常状態において、過充電が過充電検出回路４１により検出されると（過充電検出信号が出力されると）、電池保護回路１０Ａの動作状態は、通常状態から過充電状態に遷移する。過充電状態は、過充電が過充電検出回路４１により検出されている状態（過充電検出信号が出力されている状態）である。過充電状態では、充電制御回路２２は、端子ＣＯに出力する信号として第１電位差検出信号ｂ１を第１切り替え回路２３により選択し、充電制御トランジスタ１を飽和領域で動作させる第１電位差検出信号ｂ１を端子ＣＯに出力する。一方、過充電状態では、放電制御回路３２は、通常状態と同じ動作をする。
過充電状態において、過充電復帰が過充電復帰検出回路４２により検出されると（過充電復帰検出信号が出力されると）、電池保護回路１０Ａの動作状態は、過充電状態から通常状態に復帰する。
通常状態において、過放電が過放電検出回路４３により検出されると（過放電検出信号が出力されると）、電池保護回路１０Ａの動作状態は、通常状態から過放電状態に遷移する。過放電状態は、過放電が過放電検出回路４３により検出されている状態（過放電検出信号が出力されている状態）である。過放電状態では、放電制御回路３２は、端子ＤＯに出力する信号として第２電位差検出信号ｂ２を第２切り替え回路３３により選択し、放電制御トランジスタ２を飽和領域で動作させる第２電位差検出信号ｂ２を端子ＤＯに出力する。一方、過放電状態では、充電制御回路２２は、通常状態と同じ動作をする。また、過放電状態では、制御回路４６は、充電器接続検出回路５０のスイッチ５２をオンすることで、端子ＶＭを端子ＶＤＤの電位にプルアップする。
過放電状態に遷移すると、その遷移時点では充電器９１は接続されていないはずなので、電池保護回路１０Ａは、スタンバイ状態に遷移し、過放電復帰検出回路４４をシャットダウンする。例えば、過放電状態において、充電器９１の接続が充電器接続検出回路５０により検出されない状態が所定時間以上継続すると、電池保護回路１０Ａの動作状態は、過放電状態からスタンバイ状態に遷移する。
スタンバイ状態では、放電制御回路３２は、端子ＤＯに出力する信号として放電制御信号ａ２を第２切り替え回路３３により選択し、放電制御トランジスタ２をオフ状態にするローレベルの放電制御信号ａ２を端子ＤＯに出力する。一方、スタンバイ状態では、充電制御回路２２は、過放電状態と同じ動作をする。
スタンバイ状態において、充電器９１の接続が充電器接続検出回路５０により検出されると、スタンバイ状態が解除されて過放電復帰検出回路４４は起動し、電池保護回路１０Ａの動作状態は、スタンバイ状態から過放電状態に遷移する。スタンバイ状態から過放電状態に遷移すると、第２電位差制御回路３０及び過放電復帰検出回路４４が動作する。これにより、過放電状態において、第２電位差検出信号ｂ２による放電制御トランジスタ２の飽和領域でのフィードバック動作が可能となるとともに、過放電復帰の検出が可能となる。過放電復帰が過放電復帰検出回路４４により検出されると（過放電復帰検出信号が出力されると）、電池保護回路１０Ａの動作状態は、過放電状態から通常状態に復帰する。
＜第２実施形態＞
図１７は、第２実施形態に係る電池保護回路１０Ｂの構成例をより詳細に示す図である。第２実施形態に係る電池保護回路１０Ｂは、電流経路９ａに直列に挿入された充電制御トランジスタ１及び放電制御トランジスタ２によって二次電池７０を保護する点で、第１実施形態に係る電池保護回路１０Ａと異なる。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略する。
第２実施形態では、トランジスタ１，２は、例えば、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。電池保護回路１０Ｂは、例えば、充電制御端子（端子ＣＯ）、放電制御端子（端子ＤＯ）、監視端子（端子ＶＰ）、電源端子（端子ＶＤＤ）及びグランド端子（端子ＶＳＳ）を備える。
端子ＶＰは、端子ＰＰの電位の監視に使用され、端子ＰＰに接続されている。端子ＶＰは、例えば、電池保護回路１０Ｂ内の充電器接続検出回路５０が負荷９０又は充電器９１の接続の有無を監視するのに使用され、トランジスタ１，２と端子ＰＰとの間でプラス側電流経路９ａに接続されている。
過電流検出回路４５は、端子ＶＰと端子ＶＤＤとの間の電圧である監視電圧ＶＩを監視して、端子ＰＰと端子ＢＰとの間に流れる過電流を検出する。
放電制御トランジスタ２のオフにより二次電池７０の放電が停止し且つスイッチ５２のオンにより端子ＶＰが端子ＶＳＳ端子にプルダウンされている状態を、プルダウン状態ｐｄと定義する。プルダウン状態ｐｄでは、端子ＶＰの電位は、スイッチ５２のオンにより、端子ＶＳＳの電位に低下している。このプルダウン状態ｐｄにおいて、端子ＰＰと端子ＰＭとの間に充電器９１が接続されると、端子ＶＰの電位は、端子ＶＤＤの電位以上に上昇する。したがって、充電器接続検出回路５０は、プルダウン状態ｐｄにおいて、端子ＶＰの電位が所定の基準電位Ｖｖｐよりも上昇したことをモニタ回路５３によって検出した場合、充電器９１が接続されたと判定できる。
図１８は、過充電状態時に充電制御トランジスタを制御する差動アンプの動作を説明するための図である。差動アンプ２１は、端子ＶＰ（端子ＰＰ）に接続される非反転入力部と、端子ＶＤＤ（端子ＢＰ）よりも定電圧Ｖａ（例えば、＋５０ｍＶ）低い電位に接続される反転入力部と、充電制御トランジスタ１の制御端子に接続される端子ＣＯに接続される出力部とを有する。
このような構成により、差動アンプ２１は、端子ＰＰが（端子ＢＰ－定電圧Ｖａ）よりも低い電位になろうとすると、充電制御トランジスタ１の制御端子に印加される出力電圧を低下させる。これにより、飽和領域で動作する充電制御トランジスタ１の入出力インピーダンスは減少するので、端子ＰＰの電位を上昇させる負帰還をかけることができる。よって、差動アンプ２１は、二次電池７０を放電させる方向（端子ＢＰから端子ＰＰへの方向）の電流を充電制御トランジスタ１に流しながら、端子ＢＰと端子ＰＰとの間の電位差を定電圧Ｖａに制御できる。
一方、差動アンプ２１は、端子ＰＰが（端子ＢＰ－定電圧Ｖａ）よりも高い電位になると、充電制御トランジスタ１の制御端子に印加される出力電圧を上昇させるので、充電制御トランジスタ１の入出力インピーダンスは増加する。その結果、充電制御トランジスタ１は、オフ状態に遷移する。よって、差動アンプ２１は、二次電池７０を充電する方向（端子ＰＰから端子ＢＰへの方向）の電流を充電制御トランジスタ１のオフにより遮断できる。
図１９は、過放電状態時に放電制御トランジスタを制御する差動アンプの動作を説明するための図である。差動アンプ３１は、端子ＶＤＤ（端子ＢＰ）に接続される反転入力部と、端子ＶＰ（端子ＰＰ）よりも定電圧Ｖｂ（例えば、＋５０ｍＶ）低い電位に接続される非反転入力部と、放電制御トランジスタ２の制御端子に接続される端子ＤＯに接続される出力部とを有する。
このような構成により、差動アンプ３１は、端子ＰＰが（端子ＢＰ＋定電圧Ｖｂ）よりも高い電位になろうとすると、放電制御トランジスタ２の制御端子に印加される出力電圧を低下させる。これにより、飽和領域で動作する放電制御トランジスタ２の入出力インピーダンスは減少するので、端子ＰＰの電位を低下させる負帰還をかけることができる。よって、差動アンプ３１は、二次電池７０を充電する方向（端子ＰＰから端子ＢＰへの方向）の電流を放電制御トランジスタ２に流しながら、端子ＰＰと端子ＢＰとの間の電位差を定電圧Ｖｂに制御できる。
一方、差動アンプ３１は、端子ＰＰが（端子ＢＰ＋定電圧Ｖｂ）よりも低い電位になると、放電制御トランジスタ２の制御端子に印加される出力電圧を上昇させるので、放電制御トランジスタ２の入出力インピーダンスは増加する。その結果、放電制御トランジスタ２は、オフ状態に遷移する。よって、差動アンプ３１は、二次電池７０を放電する方向（端子ＢＰから端子ＰＰへの方向）の電流を放電制御トランジスタ２のオフにより遮断できる。
以上、二次電池保護回路、電池パック、電池システム及び二次電池保護方法を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
また、例えば、充電制御トランジスタ１と放電制御トランジスタ２の配置位置は、図示の位置に対して互いに置換されてもよい。また、スイッチ回路３は、電池保護回路１０に内蔵されてもよい。
１ 充電制御トランジスタ
２ 放電制御トランジスタ
３ スイッチ回路
１０，１０Ａ，１０Ｂ 電池保護回路
２０ 第1電位差制御回路
２１ 差動アンプ
２２ 充電制御回路
２３ 第１切り替え回路
３０ 第２電位差制御回路
３１ 差動アンプ
３２ 放電制御回路
３３ 第２切り替え回路
４１ 過充電検出回路
４２ 過充電復帰検出回路
４３ 過放電検出回路
４４ 過放電復帰検出回路
４５ 過電流検出回路
４６ 制御回路
５０ 充電器接続検出回路
７０ 二次電池
８０ 電池保護装置
１００，２００ 電池パック
３０１ 電池システム

Claims (14)

  1. 二次電池の電極と負荷及び充電器の端子との間の充電経路に直列に挿入される充電制御トランジスタにより前記充電経路を遮断することで前記二次電池を過充電から保護し、前記電極と前記端子との間の放電経路に直列に挿入される放電制御トランジスタにより前記放電経路を遮断することで前記二次電池を過放電から保護する二次電池保護回路であって、
    前記二次電池の過充電を検出する過充電検出回路と、
    前記二次電池の過放電を検出する過放電検出回路と、
    前記電極と前記端子との間の電位差に応じて、電位差検出信号を出力する電位差検出回路と、
    前記過充電が前記過充電検出回路により検出されている場合、又は、前記過放電が前記過放電検出回路により検出されている場合、前記電位差検出信号を前記充電制御トランジスタ又は前記放電制御トランジスタの制御端子にフィードバックして、前記電位差を制御する電位差制御回路と、を備える、二次電池保護回路。
  2. 前記電位差制御回路は、前記過充電が前記過充電検出回路により検出されている場合、前記電位差検出信号を前記充電制御トランジスタの制御端子にフィードバックして、前記二次電池を放電させる方向の電流が前記充電制御トランジスタに流れるように前記電位差を制御する、請求項１に記載の二次電池保護回路。
  3. 前記過充電が前記過充電検出回路により検出されていない場合、前記充電制御トランジスタの制御端子に、前記充電制御トランジスタを制御する充電制御信号を出力する充電制御回路と、
    前記過充電が前記過充電検出回路により検出されると、前記充電制御トランジスタの制御端子に出力する信号を、前記充電制御信号から前記電位差検出信号に切り替える第１切り替え回路と、を備える、請求項２に記載の二次電池保護回路。
  4. 前記過充電の復帰を検出する過充電復帰検出回路を備え、
    前記第１切り替え回路は、前記過充電の復帰が前記過充電復帰検出回路により検出されると、前記充電制御トランジスタの制御端子に出力する信号を、前記電位差検出信号から前記充電制御信号に切り替える、請求項３に記載の二次電池保護回路。
  5. 前記二次電池の充電過電流を検出する充電過電流検出回路を備え、
    前記第１切り替え回路は、前記充電過電流が前記充電過電流検出回路により検出されている場合、前記充電制御トランジスタの制御端子に、前記充電制御トランジスタをオフさせる前記充電制御信号を出力する、請求項３又は４に記載の二次電池保護回路。
  6. 前記電位差制御回路は、前記過放電が前記過放電検出回路により検出されている場合、前記電位差検出信号を前記放電制御トランジスタの制御端子にフィードバックして、前記二次電池を充電する方向の電流が前記放電制御トランジスタに流れるように前記電位差を制御する、請求項１から５のいずれか一項に記載の二次電池保護回路。
  7. 前記過放電が前記過放電検出回路により検出されていない場合、前記放電制御トランジスタの制御端子に、前記放電制御トランジスタを制御する放電制御信号を出力する放電制御回路と、
    前記過放電が前記過放電検出回路により検出されると、前記放電制御トランジスタの制御端子に出力する信号を、前記放電制御信号から前記電位差検出信号に切り替える第２切り替え回路と、を備える、請求項６に記載の二次電池保護回路。
  8. 前記過放電の復帰を検出する過放電復帰検出回路を備え、
    前記第２切り替え回路は、前記過放電の復帰が前記過放電復帰検出回路により検出されると、前記放電制御トランジスタの制御端子に出力する信号を、前記電位差検出信号から前記放電制御信号に切り替える、請求項７に記載の二次電池保護回路。
  9. 前記充電器の接続を検出する充電器接続検出回路を備え、
    前記電位差制御回路および前記過放電復帰検出回路は、前記充電器の接続が前記充電器接続検出回路により検出されると、動作する、請求項８に記載の二次電池保護回路。
  10. 前記充電器接続検出回路は、ＣＭＯＳインバータ回路を含む、請求項９に記載の二次電池保護回路。
  11. 前記二次電池の放電過電流を検出する放電過電流検出回路を備え、
    前記第２切り替え回路は、前記放電過電流が前記放電過電流検出回路により検出されている場合、前記放電制御トランジスタの制御端子に、前記放電制御トランジスタをオフさせる前記放電制御信号を出力する、請求項７から１０のいずれか一項に記載の二次電池保護回路。
  12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の二次電池保護回路と、
    前記二次電池と、
    前記充電制御トランジスタと、
    前記放電制御トランジスタと、
    を備える、電池パック。
  13. 並列に接続された複数の電池パックを備え、前記電池パックは、請求項１２に記載の電池パックである、電池システム。
  14. 二次電池の電極と負荷及び充電器の端子との間の充電経路に直列に挿入される充電制御トランジスタにより前記充電経路を遮断することで前記二次電池を過充電から保護し、前記電極と前記端子との間の放電経路に直列に挿入される放電制御トランジスタにより前記放電経路を遮断することで前記二次電池を過放電から保護する二次電池保護方法であって、
    前記二次電池の過充電を検出し、
    前記二次電池の過放電を検出し、
    前記電極と前記端子との間の電位差に応じて、電位差検出信号を出力し、
    前記過充電又は前記過放電が検出されている場合、前記電位差検出信号を前記充電制御トランジスタ又は前記放電制御トランジスタの制御端子にフィードバックして、前記電位差を制御する、二次電池保護方法。
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