JP3206531B2 - 二次電池保護回路 - Google Patents
二次電池保護回路Info
- Publication number
- JP3206531B2 JP3206531B2 JP35034997A JP35034997A JP3206531B2 JP 3206531 B2 JP3206531 B2 JP 3206531B2 JP 35034997 A JP35034997 A JP 35034997A JP 35034997 A JP35034997 A JP 35034997A JP 3206531 B2 JP3206531 B2 JP 3206531B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- charge pump
- channel mos
- pump circuit
- mos transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池保護回路
に関し、特に、低コスト化，小型化ができ、かつ、本体
と二次電池パックのグランドを共通にできる二次電池保
護回路に関する。
に関し、特に、低コスト化，小型化ができ、かつ、本体
と二次電池パックのグランドを共通にできる二次電池保
護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の二次電池保護回路について、図４
〜図６を参照して説明する。なお、図４および図５は第
１の従来例を説明する図であり、図６は第２の従来例を
説明する図である。
〜図６を参照して説明する。なお、図４および図５は第
１の従来例を説明する図であり、図６は第２の従来例を
説明する図である。
【０００３】（第１の従来例）図４は、過充電あるいは
過放電検出後、保護スイッチがオフした場合に“二次電
池の負極と本体機器の接地との接続が必要ない場合の保
護回路の例(第１の従来例)”を図示したものである。
過放電検出後、保護スイッチがオフした場合に“二次電
池の負極と本体機器の接地との接続が必要ない場合の保
護回路の例(第１の従来例)”を図示したものである。
【０００４】図４に示す第１の従来例では、二次電池負
極と二次電池パック負極との間に、過充電，過放電を禁
止するスイッチが挿入できるため、ＮチャネルＭＯＳト
ランジスタを使用している。（なお、図中、41は保護用
ＩＣ，42は電池パックの正極，43は電池パックの負極で
あり、また、ＱＮ1は過充電保護用ＮチャネルＭＯＳト
ランジスタ，ＱＮ2は過放電保護用ＮチャネルＭＯＳト
ランジスタ，Ｑ2はＮＰＮトランジスタ，Ｒ9〜Ｒ14は抵
抗，Ｃ1〜Ｃ3はコンデンサを示す。）
極と二次電池パック負極との間に、過充電，過放電を禁
止するスイッチが挿入できるため、ＮチャネルＭＯＳト
ランジスタを使用している。（なお、図中、41は保護用
ＩＣ，42は電池パックの正極，43は電池パックの負極で
あり、また、ＱＮ1は過充電保護用ＮチャネルＭＯＳト
ランジスタ，ＱＮ2は過放電保護用ＮチャネルＭＯＳト
ランジスタ，Ｑ2はＮＰＮトランジスタ，Ｒ9〜Ｒ14は抵
抗，Ｃ1〜Ｃ3はコンデンサを示す。）
【０００５】図５は、上記第１の従来例の保護回路基板
51(前掲の図４に示す二次電池保護回路を有する基板)の
実装形態を示す図であって、保護回路基板51の単セル二
次電池パックへの実装例を示す図である。
51(前掲の図４に示す二次電池保護回路を有する基板)の
実装形態を示す図であって、保護回路基板51の単セル二
次電池パックへの実装例を示す図である。
【０００６】この実装例では、乾電池のように“電池パ
ックの上部に電池パックの正極52を配し、下部に電池パ
ックの負極53を配設する構造”であって、図５に示すよ
うに、保護回路基板51を電池パックの上部に配する場
合、電池パックの負極53を電池パック下部に引き出さな
ければならない。そして、電池セルの負極である電池缶
54と電池パックの負極53を絶縁するため、この電池缶54
と電池パックの負極53の引出線との間に、絶縁シート55
をはさんだ複雑な構造としなければならない。（なお、
図中、56は電池負極接合部，57は電池正極である。）
ックの上部に電池パックの正極52を配し、下部に電池パ
ックの負極53を配設する構造”であって、図５に示すよ
うに、保護回路基板51を電池パックの上部に配する場
合、電池パックの負極53を電池パック下部に引き出さな
ければならない。そして、電池セルの負極である電池缶
54と電池パックの負極53を絶縁するため、この電池缶54
と電池パックの負極53の引出線との間に、絶縁シート55
をはさんだ複雑な構造としなければならない。（なお、
図中、56は電池負極接合部，57は電池正極である。）
【０００７】（第２の従来例）図６は、従来のもうひと
つの二次電池保護回路の例であって、“リチウムイオン
二次電池パックの例(第２の従来例)”を図示したもので
ある。
つの二次電池保護回路の例であって、“リチウムイオン
二次電池パックの例(第２の従来例)”を図示したもので
ある。
【０００８】図６に示す第２の従来例は、リチウムイオ
ン二次電池の過充電による過電圧と過放電による低電圧
を検出する保護用ＩＣ61と、この保護用ＩＣ61により放
電あるいは充電を禁止するＰチャネルＭＯＳトランジス
タ“ＱＰ1”“ＱＰ2”と、本体と二次電池情報のデータ
処理、交換を行う“ＣＰＵ”と、この“ＣＰＵ”にリチ
ウムイオン二次電池セル“ＢＡＴＨ”“ＢＡＴＭ”“Ｂ
ＡＴＬ”から定電圧を供給する定電圧電源とからなる
「リチウムイオン二次電池パック」である。
ン二次電池の過充電による過電圧と過放電による低電圧
を検出する保護用ＩＣ61と、この保護用ＩＣ61により放
電あるいは充電を禁止するＰチャネルＭＯＳトランジス
タ“ＱＰ1”“ＱＰ2”と、本体と二次電池情報のデータ
処理、交換を行う“ＣＰＵ”と、この“ＣＰＵ”にリチ
ウムイオン二次電池セル“ＢＡＴＨ”“ＢＡＴＭ”“Ｂ
ＡＴＬ”から定電圧を供給する定電圧電源とからなる
「リチウムイオン二次電池パック」である。
【０００９】上記第２の従来例の「リチウムイオン二次
電池パック」は、保護用ＩＣ61により“ＢＡＴＨ”ある
いは“ＢＡＴＭ”あるいは“ＢＡＴＬ”が過充電により
過電圧状態になったことを検出したとき、保護用ＩＣ61
のＯＶ端子をＬｏｗに引き下げ、ＮチャネルＭＯＳトラ
ンジスタ“Ｑ3”をカットオフし、過充電保護用Ｐチャ
ネルＭＯＳトランジスタ“ＱＰ2”をオフして充電を禁
止する。また、保護用ＩＣ61により、“ＢＡＴＨ”ある
いは“ＢＡＴＭ”あるいは“ＢＡＴＬ”が過放電により
低電圧状態になったことを検出したとき、保護用ＩＣ61
のＤＣＨＧ端子電圧を“Ｈｉｇｈ”にして、過放電保護
用ＰチャネルＭＯＳトランジスタ“ＱＰ1”をオフし、
リチウムイオン二次電池の放電を禁止する。
電池パック」は、保護用ＩＣ61により“ＢＡＴＨ”ある
いは“ＢＡＴＭ”あるいは“ＢＡＴＬ”が過充電により
過電圧状態になったことを検出したとき、保護用ＩＣ61
のＯＶ端子をＬｏｗに引き下げ、ＮチャネルＭＯＳトラ
ンジスタ“Ｑ3”をカットオフし、過充電保護用Ｐチャ
ネルＭＯＳトランジスタ“ＱＰ2”をオフして充電を禁
止する。また、保護用ＩＣ61により、“ＢＡＴＨ”ある
いは“ＢＡＴＭ”あるいは“ＢＡＴＬ”が過放電により
低電圧状態になったことを検出したとき、保護用ＩＣ61
のＤＣＨＧ端子電圧を“Ｈｉｇｈ”にして、過放電保護
用ＰチャネルＭＯＳトランジスタ“ＱＰ1”をオフし、
リチウムイオン二次電池の放電を禁止する。
【００１０】この第２の従来例の場合、過充電，過放電
状態も含め、リチウムイオン二次電池の残量等のデータ
処理と本体とのデータ交換を“ＣＰＵ”で行う。過充電
あるいは過放電状態検出後も、電池パック内の“ＣＰ
Ｕ”は、本体とのデータ交換を行わなければならないた
め、前記“ＣＰＵ”と“ＢＡＴＬ”の負極は、本体機器
の接地電位と同電位である必要がある。このため、過充
電，過放電を禁止するスイッチは、リチウムイオン二次
電池パックの正極62側に設ける必要がある。
状態も含め、リチウムイオン二次電池の残量等のデータ
処理と本体とのデータ交換を“ＣＰＵ”で行う。過充電
あるいは過放電状態検出後も、電池パック内の“ＣＰ
Ｕ”は、本体とのデータ交換を行わなければならないた
め、前記“ＣＰＵ”と“ＢＡＴＬ”の負極は、本体機器
の接地電位と同電位である必要がある。このため、過充
電，過放電を禁止するスイッチは、リチウムイオン二次
電池パックの正極62側に設ける必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記第１の
従来例のように単セルで電池パックを実装する場合、保
護回路基板51の実装を簡便にするためには、電池缶54と
電極引出線とを絶縁する絶縁テープ55を削除する必要が
ある(前掲の図５参照)。
従来例のように単セルで電池パックを実装する場合、保
護回路基板51の実装を簡便にするためには、電池缶54と
電極引出線とを絶縁する絶縁テープ55を削除する必要が
ある(前掲の図５参照)。
【００１２】また、前記第２の従来例では、過充電およ
び過放電保護用のスイッチにＰチャネルＭＯＳトランジ
スタが利用できるが、充電時および放電時の正常状態で
は、過充電，過放電保護用のスイッチによる損失を極力
抑えるため、なるべくオン抵抗の低いＰチャネルＭＯＳ
トランジスタが必要である。しかし、ＰチャネルＭＯＳ
トランジスタは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタに比べ
てオン抵抗が高く、ＮチャネルＭＯＳトランジスタと同
等のオン抵抗のＰチャネルＭＯＳトランジスタを使用し
た場合、ＮチャネルＭＯＳトランジスタに比べ、チップ
サイズは約２倍となり、コスト高となる。また、チップ
サイズが大きくなることは、小型化の妨げにもなる。
び過放電保護用のスイッチにＰチャネルＭＯＳトランジ
スタが利用できるが、充電時および放電時の正常状態で
は、過充電，過放電保護用のスイッチによる損失を極力
抑えるため、なるべくオン抵抗の低いＰチャネルＭＯＳ
トランジスタが必要である。しかし、ＰチャネルＭＯＳ
トランジスタは、ＮチャネルＭＯＳトランジスタに比べ
てオン抵抗が高く、ＮチャネルＭＯＳトランジスタと同
等のオン抵抗のＰチャネルＭＯＳトランジスタを使用し
た場合、ＮチャネルＭＯＳトランジスタに比べ、チップ
サイズは約２倍となり、コスト高となる。また、チップ
サイズが大きくなることは、小型化の妨げにもなる。
【００１３】本発明は、上記第１，第２の従来例の上記
した問題点に鑑みなされたものであって、その目的とす
るところは、第一に、低コスト化，小型化ができ、か
つ、本体と二次電池パックのグランドを共通にできる二
次電池保護回路を提供することにあり、第二に、他セル
電池パックの構造を簡素化できる二次電池保護回路を提
供することにある。
した問題点に鑑みなされたものであって、その目的とす
るところは、第一に、低コスト化，小型化ができ、か
つ、本体と二次電池パックのグランドを共通にできる二
次電池保護回路を提供することにあり、第二に、他セル
電池パックの構造を簡素化できる二次電池保護回路を提
供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る二次電池保
護回路は、保護用スイッチとして、低コストで小型化で
きるＮチャネルＭＯＳトランジスタを使用し、かつ、電
池パックの正極側にＮチャネルＭＯＳトランジスタを配
するため、過充電と過放電を検出する保護ＩＣ内に、Ｎ
チャネルＭＯＳトランジスタのゲート駆動用昇圧電源と
して、チャージポンプ回路を内蔵する構成よりなること
を特徴とする。また、上記チャージポンプ回路が動作す
ることによる保護回路の消費電力の増大を防止し、チャ
ージポンプ回路の起動および停止時に、駆動電圧の低い
状態で前記ＮチャネルＭＯＳトランジスタを駆動しない
よう、チャージポンプ回路の昇圧電源出力を監視する回
路を内蔵する構成よりなることを特徴とする。
護回路は、保護用スイッチとして、低コストで小型化で
きるＮチャネルＭＯＳトランジスタを使用し、かつ、電
池パックの正極側にＮチャネルＭＯＳトランジスタを配
するため、過充電と過放電を検出する保護ＩＣ内に、Ｎ
チャネルＭＯＳトランジスタのゲート駆動用昇圧電源と
して、チャージポンプ回路を内蔵する構成よりなること
を特徴とする。また、上記チャージポンプ回路が動作す
ることによる保護回路の消費電力の増大を防止し、チャ
ージポンプ回路の起動および停止時に、駆動電圧の低い
状態で前記ＮチャネルＭＯＳトランジスタを駆動しない
よう、チャージポンプ回路の昇圧電源出力を監視する回
路を内蔵する構成よりなることを特徴とする。
【００１５】すなわち、本発明に係る二次電池保護回路
は、「充電器により充電が可能な二次電池において、過
充電による過電圧を検出する手段と、過電圧を検出した
ときに二次電池に過電圧が印加されるのを防止するため
の保護スイッチとしてＮチャネルMOSトランジスタを有
し、該NチャネルMOSトランジスタのゲートを駆動するた
めの電源としてチャージポンプ回路と、チャージポンプ
回路の出力電圧を検出する手段と、前記ＮチャネルMOS
トランジスタを駆動電圧の低い状態で駆動しないよう
に、チャージポンプ回路の出力電圧が規定値以下のとき
に保護スイッチであるNチャネルMOSトランジスタの導通
を禁止する手段と、を有することを特徴とする二次電池
保護回路。」（請求項１）ことを特徴とする。
は、「充電器により充電が可能な二次電池において、過
充電による過電圧を検出する手段と、過電圧を検出した
ときに二次電池に過電圧が印加されるのを防止するため
の保護スイッチとしてＮチャネルMOSトランジスタを有
し、該NチャネルMOSトランジスタのゲートを駆動するた
めの電源としてチャージポンプ回路と、チャージポンプ
回路の出力電圧を検出する手段と、前記ＮチャネルMOS
トランジスタを駆動電圧の低い状態で駆動しないよう
に、チャージポンプ回路の出力電圧が規定値以下のとき
に保護スイッチであるNチャネルMOSトランジスタの導通
を禁止する手段と、を有することを特徴とする二次電池
保護回路。」（請求項１）ことを特徴とする。
【００１６】また、本発明に係る二次電池保護回路は、
「充電器により充電が可能な二次電池において、過放電
による二次電池の低電圧を検出する手段と、二次電池の
低電圧を検出したときに、負荷に対して放電を禁止する
ための保護スイッチとしてＮチャネルMOSトランジスタ
を有し、該NチャネルMOSトランジスタのゲートを駆動す
るための電源としてチャージポンプ回路と、チャージポ
ンプ回路の出力電圧を検出する手段と、前記Ｎチャネル
MOSトランジスタを駆動電圧の低い状態で駆動しないよ
うに、チャージポンプ回路の出力電圧が規定値以下のと
きに保護スイッチであるNチャネルMOSトランジスタの導
通を禁止する手段と、を有することを特徴とする二次電
池保護回路。」（請求項３）ことを特徴とする。
「充電器により充電が可能な二次電池において、過放電
による二次電池の低電圧を検出する手段と、二次電池の
低電圧を検出したときに、負荷に対して放電を禁止する
ための保護スイッチとしてＮチャネルMOSトランジスタ
を有し、該NチャネルMOSトランジスタのゲートを駆動す
るための電源としてチャージポンプ回路と、チャージポ
ンプ回路の出力電圧を検出する手段と、前記Ｎチャネル
MOSトランジスタを駆動電圧の低い状態で駆動しないよ
うに、チャージポンプ回路の出力電圧が規定値以下のと
きに保護スイッチであるNチャネルMOSトランジスタの導
通を禁止する手段と、を有することを特徴とする二次電
池保護回路。」（請求項３）ことを特徴とする。
【００１７】さらに、本発明に係る二次電池保護回路
は、 ・上記請求項２に記載の二次電池保護回路において、二
次電池の過放電による低電圧を検出したときに、前記チ
ャージポンプ回路を停止する手段を有すること(請求項
３)、 ・上記請求項３に記載の二次電池保護回路において、過
放電により保護スイッチがオフし、放電が禁止された状
態で、充電器が接続されたことを検出する手段と、充電
器の接続を検出したときチャージポンプ回路を動作させ
る手段とを有すること(請求項４)、を特徴(発明を特定
する事項)とする。
は、 ・上記請求項２に記載の二次電池保護回路において、二
次電池の過放電による低電圧を検出したときに、前記チ
ャージポンプ回路を停止する手段を有すること(請求項
３)、 ・上記請求項３に記載の二次電池保護回路において、過
放電により保護スイッチがオフし、放電が禁止された状
態で、充電器が接続されたことを検出する手段と、充電
器の接続を検出したときチャージポンプ回路を動作させ
る手段とを有すること(請求項４)、を特徴(発明を特定
する事項)とする。
【００１８】さらにまた、本発明に係る二次電池保護回
路は、上記請求項１または請求項２に記載の二次電池保
護回路において、二次電池の電圧を検出する手段とチャ
ージポンプ回路とが、半導体基板上に集積されているこ
と（請求項５）を特徴（発明を特定する事項）とする。
路は、上記請求項１または請求項２に記載の二次電池保
護回路において、二次電池の電圧を検出する手段とチャ
ージポンプ回路とが、半導体基板上に集積されているこ
と（請求項５）を特徴（発明を特定する事項）とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図１〜図３を参照して詳細に説明する。なお、図１
および図２は、本発明の第１の実施形態を説明する図で
あり、図３は、本発明の第２の実施形態を説明する図で
ある。
て、図１〜図３を参照して詳細に説明する。なお、図１
および図２は、本発明の第１の実施形態を説明する図で
あり、図３は、本発明の第２の実施形態を説明する図で
ある。
【００２０】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態を説明する図であって、この実施形態の二次
電池保護回路を示す図である。
の実施形態を説明する図であって、この実施形態の二次
電池保護回路を示す図である。
【００２１】図１において、チャージポンプ回路11は、
“ＶＢＡＴ”の電圧を入力として倍電圧昇圧し、第一の
ＡＮＤゲート(ＡＮＤ1)と第二のＡＮＤゲート(ＡＮＤ2)
の電源を供給する。すなわち、ＡＮＤ1とＡＮＤ2の出力
振幅は、“ＶＢＡＴ”の約２倍の電圧範囲となる。
“ＶＢＡＴ”の電圧を入力として倍電圧昇圧し、第一の
ＡＮＤゲート(ＡＮＤ1)と第二のＡＮＤゲート(ＡＮＤ2)
の電源を供給する。すなわち、ＡＮＤ1とＡＮＤ2の出力
振幅は、“ＶＢＡＴ”の約２倍の電圧範囲となる。
【００２２】チャージポンプ回路11の出力電圧は、予め
設定されたヒステリシスを有する第一のコンパレータ
(ＣＯＭＰ1)で監視されており、このＣＯＭＰ1の出力
は、ＡＮＤ1とＡＮＤ2のそれぞれ一方の端子に接続され
ているので、予め設定されたしきい値以上のチャージポ
ンプ回路の出力電圧の場合、ＡＮＤ1とＡＮＤ2のそれぞ
れ他の一方の入力に応じて、ＡＮＤ1 とＡＮＤ2の出力
がなされる。
設定されたヒステリシスを有する第一のコンパレータ
(ＣＯＭＰ1)で監視されており、このＣＯＭＰ1の出力
は、ＡＮＤ1とＡＮＤ2のそれぞれ一方の端子に接続され
ているので、予め設定されたしきい値以上のチャージポ
ンプ回路の出力電圧の場合、ＡＮＤ1とＡＮＤ2のそれぞ
れ他の一方の入力に応じて、ＡＮＤ1 とＡＮＤ2の出力
がなされる。
【００２３】次に、チャージポンプ回路11の出力電圧
が、前記しきい値よりも予め設定されたヒステリシス電
圧分低い電圧となると、ＣＯＭＰ1の出力は“Ｌｏｗ”
となり、ＡＮＤ1とＡＮＤ2の他の一方の入力レベルの如
何によらず、ＡＮＤ1とＡＮＤ2の出力は“Ｌｏｗ”とな
る。
が、前記しきい値よりも予め設定されたヒステリシス電
圧分低い電圧となると、ＣＯＭＰ1の出力は“Ｌｏｗ”
となり、ＡＮＤ1とＡＮＤ2の他の一方の入力レベルの如
何によらず、ＡＮＤ1とＡＮＤ2の出力は“Ｌｏｗ”とな
る。
【００２４】“ＶＢＡＴ”の電圧は、抵抗“Ｒ3”と抵
抗“Ｒ4”で分圧され、第二のコンパレータ(ＣＯＭＰ2)
に入力され、基準電圧(ＶREF)と比較される。過充電検
出電圧(ＶthOV)は、次の式(1)を満足するように設定さ
れている。 ・式(1)………ＶthOV＝(１＋Ｒ3／Ｒ4)・ＶREF
抗“Ｒ4”で分圧され、第二のコンパレータ(ＣＯＭＰ2)
に入力され、基準電圧(ＶREF)と比較される。過充電検
出電圧(ＶthOV)は、次の式(1)を満足するように設定さ
れている。 ・式(1)………ＶthOV＝(１＋Ｒ3／Ｒ4)・ＶREF
【００２５】このため、“ＶＢＡＴ”の電圧が過充電検
出電圧(ＶthOV)よりも低い時は、ＣＯＭＰ2の出力は、
“Ｈｉｇｈレベル”である。このＣＯＭＰ2の出力は、
第一のＡＮＤゲート(ＡＮＤ1)の一方の入力に接続され
ているため、ＣＯＭＰ1の出力が“Ｈｉｇｈ”である限
り 、すなわち、過充電保護用ＮチャネルＭＯＳトラン
ジスタ(ＱＮ1)のゲートを駆動するに充分な電圧である
限り、このＱＮ1のゲートは、ＡＮＤ1の“Ｈｉｇｈレベ
ル”の電圧が印加されるので、ＱＮ1は充分オンし、充
電可能状態となる。
出電圧(ＶthOV)よりも低い時は、ＣＯＭＰ2の出力は、
“Ｈｉｇｈレベル”である。このＣＯＭＰ2の出力は、
第一のＡＮＤゲート(ＡＮＤ1)の一方の入力に接続され
ているため、ＣＯＭＰ1の出力が“Ｈｉｇｈ”である限
り 、すなわち、過充電保護用ＮチャネルＭＯＳトラン
ジスタ(ＱＮ1)のゲートを駆動するに充分な電圧である
限り、このＱＮ1のゲートは、ＡＮＤ1の“Ｈｉｇｈレベ
ル”の電圧が印加されるので、ＱＮ1は充分オンし、充
電可能状態となる。
【００２６】“ＶＢＡＴ”の電圧が過充電検出電圧(Ｖ
thOV)を超えると、ＣＯＭＰ2の出力は反転して“Ｌｏ
ｗ”となり、第一のＡＮＤゲート(ＡＮＤ1)の出力も
“Ｌｏｗ”となるため、ＱＮ1は、カットオフして充電
を禁止する。
thOV)を超えると、ＣＯＭＰ2の出力は反転して“Ｌｏ
ｗ”となり、第一のＡＮＤゲート(ＡＮＤ1)の出力も
“Ｌｏｗ”となるため、ＱＮ1は、カットオフして充電
を禁止する。
【００２７】一方、抵抗“Ｒ5”と抵抗“Ｒ6”で分圧さ
れた“ＶＢＡＴ”の電圧は、第三のコンパレータ(ＣＯ
ＭＰ3)に入力され、基準電圧(ＶREF)と比較される。過
放電検出電圧(ＶthUV)は、次の式(2)を満足するように
設定されている。 ・式(2)………ＶthUV＝(１＋Ｒ5／Ｒ6)・ＶREF
れた“ＶＢＡＴ”の電圧は、第三のコンパレータ(ＣＯ
ＭＰ3)に入力され、基準電圧(ＶREF)と比較される。過
放電検出電圧(ＶthUV)は、次の式(2)を満足するように
設定されている。 ・式(2)………ＶthUV＝(１＋Ｒ5／Ｒ6)・ＶREF
【００２８】“ＶＢＡＴ”の電圧が過放電検出電圧(Ｖ
thUV)よりも高い時は、ＣＯＭＰ3の出力は“ Ｈｉｇｈ
レベル”であり、ＣＯＭＰ3の出力は、第二のＡＮＤゲ
ート(ＡＮＤ2)の一方の入力に接続されているため、Ｃ
ＯＭＰ1の出力が“Ｈｉｇｈ”である限り、すなわち、
過放電保護用ＮチャネルＭＯＳトランジスタ(ＱＮ2)の
ゲートを駆動するに充分な電圧である限り、このＱＮ2
のゲートは、ＡＮＤ2の“Ｈｉｇｈレベル”の電圧が印
加されるので、ＱＮ2は充分オンし、放電可能状態とな
る。
thUV)よりも高い時は、ＣＯＭＰ3の出力は“ Ｈｉｇｈ
レベル”であり、ＣＯＭＰ3の出力は、第二のＡＮＤゲ
ート(ＡＮＤ2)の一方の入力に接続されているため、Ｃ
ＯＭＰ1の出力が“Ｈｉｇｈ”である限り、すなわち、
過放電保護用ＮチャネルＭＯＳトランジスタ(ＱＮ2)の
ゲートを駆動するに充分な電圧である限り、このＱＮ2
のゲートは、ＡＮＤ2の“Ｈｉｇｈレベル”の電圧が印
加されるので、ＱＮ2は充分オンし、放電可能状態とな
る。
【００２９】二次電池セルの電圧が過放電検出電圧(Ｖ
thUV)を下回ると、ＣＯＭＰ3の出力は反転して“Ｌｏ
ｗ”となり、第二のＡＮＤゲート(ＡＮＤ2)の出力も
“Ｌｏｗ”となるため、ＱＮ2は、カットオフして放電
を禁止する。さらに、チャージポンプ回路11による消費
電力の増大を抑えるため、ＣＯＭＰ3の出力によりチャ
ージポンプ回路11の動作を停止する。チャージポンプ回
路11が停止すると、昇圧出力が低下し、ＣＯＭＰ1の出
力は“Ｌｏｗ”に反転し、ＡＮＤ1の出力も“Ｌｏｗ”
となり、引き続いて、ＱＮ1がカットオフする。
thUV)を下回ると、ＣＯＭＰ3の出力は反転して“Ｌｏ
ｗ”となり、第二のＡＮＤゲート(ＡＮＤ2)の出力も
“Ｌｏｗ”となるため、ＱＮ2は、カットオフして放電
を禁止する。さらに、チャージポンプ回路11による消費
電力の増大を抑えるため、ＣＯＭＰ3の出力によりチャ
ージポンプ回路11の動作を停止する。チャージポンプ回
路11が停止すると、昇圧出力が低下し、ＣＯＭＰ1の出
力は“Ｌｏｗ”に反転し、ＡＮＤ1の出力も“Ｌｏｗ”
となり、引き続いて、ＱＮ1がカットオフする。
【００３０】このように、過放電を検出すると、ＱＮ
1，ＱＮ2ともにオフする。この状態から充電器が接続さ
れたことを検出してチャージポンプ回路11を起動させ、
“ＶＢＡＴ”を再度充電する手順について、以下に説明
する。
1，ＱＮ2ともにオフする。この状態から充電器が接続さ
れたことを検出してチャージポンプ回路11を起動させ、
“ＶＢＡＴ”を再度充電する手順について、以下に説明
する。
【００３１】抵抗“Ｒ7”は、電池パックの正極12か
ら、ＱＮ2の寄生ダイオードを通じて、チャージポンプ
回路11のＯＮ／ＯＦＦ端子へ接続される。充電器が電池
パックの正極12・負極13に接続されると、電池パックの
正極12，ＱＮ2の寄生ダイオード，抵抗“Ｒ7”を通じ
て、チャージポンプ回路11のＯＮ／ＯＦＦ端子は、“Ｈ
ｉｇｈレベル”に引き上げられ、チャージポンプ回路11
が起動する。
ら、ＱＮ2の寄生ダイオードを通じて、チャージポンプ
回路11のＯＮ／ＯＦＦ端子へ接続される。充電器が電池
パックの正極12・負極13に接続されると、電池パックの
正極12，ＱＮ2の寄生ダイオード，抵抗“Ｒ7”を通じ
て、チャージポンプ回路11のＯＮ／ＯＦＦ端子は、“Ｈ
ｉｇｈレベル”に引き上げられ、チャージポンプ回路11
が起動する。
【００３２】チャージポンプ回路11の昇圧出力がＣＯＭ
Ｐ1のしきい値を超えると、ＡＮＤ1の出力でＱＮ1がオ
ンする。その後、充電器から、ＱＮ2の寄生ダイオー
ド，ＱＮ1を通じて、“ＶＢＡＴ”を充電する。この充
電により、“ＶＢＡＴ”の電圧がさらに上昇し、過放電
検出電圧(ＶthUV)を上回ると、ＱＮ2もオンし、充電器
から、ＱＮ2，ＱＮ1を通じて、“ＶＢＡＴ”を充電する
ようになる。
Ｐ1のしきい値を超えると、ＡＮＤ1の出力でＱＮ1がオ
ンする。その後、充電器から、ＱＮ2の寄生ダイオー
ド，ＱＮ1を通じて、“ＶＢＡＴ”を充電する。この充
電により、“ＶＢＡＴ”の電圧がさらに上昇し、過放電
検出電圧(ＶthUV)を上回ると、ＱＮ2もオンし、充電器
から、ＱＮ2，ＱＮ1を通じて、“ＶＢＡＴ”を充電する
ようになる。
【００３３】図２は、上記第１の実施形態の保護回路を
電池パックに実装する際の形態(実装例)を示す図であ
る。
電池パックに実装する際の形態(実装例)を示す図であ
る。
【００３４】この実装例では、図２に示すように、二次
電池セルは、中心部にグラファイトなどの材料による正
極(電池正極27)を配置し、セパレータ，電解液を介し
て、外周は、負電極を兼ねた電池缶24となっている。そ
して、二次電池セルの上部に、保護回路基板21(前掲の
図１に示す二次電池保護回路を有する基板)を配すれ
ば、保護回路の負電極端子と二次電池セルの負電極は、
直接接合することができ、また、二次電池セルの正極と
外部へ引き出す電池パックの正電極との間に、前記保護
回路を挿入することができる。（なお、図２において、
22は電池パックの正極，26は電池負極接合部である。）
電池セルは、中心部にグラファイトなどの材料による正
極(電池正極27)を配置し、セパレータ，電解液を介し
て、外周は、負電極を兼ねた電池缶24となっている。そ
して、二次電池セルの上部に、保護回路基板21(前掲の
図１に示す二次電池保護回路を有する基板)を配すれ
ば、保護回路の負電極端子と二次電池セルの負電極は、
直接接合することができ、また、二次電池セルの正極と
外部へ引き出す電池パックの正電極との間に、前記保護
回路を挿入することができる。（なお、図２において、
22は電池パックの正極，26は電池負極接合部である。）
【００３５】電池パックは、充電器あるいは本体機器に
必ずしも常時接続されているとは限らず、また、本体機
器に接続されていても、本体機器の電源が切れている状
態もある。このような状態のときも、チャージポンプ回
路を停止し、消費電力を抑える必要がある。
必ずしも常時接続されているとは限らず、また、本体機
器に接続されていても、本体機器の電源が切れている状
態もある。このような状態のときも、チャージポンプ回
路を停止し、消費電力を抑える必要がある。
【００３６】（第２の実施形態）本発明の第２の実施形
態は、前記した状態の場合の例であり、これを図３に基
づいて説明する。
態は、前記した状態の場合の例であり、これを図３に基
づいて説明する。
【００３７】図３は、前記した状態の場合の例であっ
て、チャージポンプ回路31のＯＮ／ＯＦＦ端子を第三の
電極として電池パックの外部に出し、充電器または本体
機器によりチャージポンプ回路31の動作／停止を制御し
て、電池パックの消費電力を低減する回路である。
て、チャージポンプ回路31のＯＮ／ＯＦＦ端子を第三の
電極として電池パックの外部に出し、充電器または本体
機器によりチャージポンプ回路31の動作／停止を制御し
て、電池パックの消費電力を低減する回路である。
【００３８】チャージポンプ回路31のＯＮ／ＯＦＦ端子
は、前掲の図１の例と異なり、“Ｈｉｇｈレベル”で停
止し、“Ｌｏｗレベル”で動作するように構成されてい
る。そして、チャージポンプ回路31のＯＮ／ＯＦＦ端子
は、ＮＡＮＤ回路を通して、抵抗“Ｒ8”で“ＶＢＡ
Ｔ”にプルアップされており、ＮＡＮＤのもう一方の入
力には、ＣＯＭＰ2の出力が接続されている。
は、前掲の図１の例と異なり、“Ｈｉｇｈレベル”で停
止し、“Ｌｏｗレベル”で動作するように構成されてい
る。そして、チャージポンプ回路31のＯＮ／ＯＦＦ端子
は、ＮＡＮＤ回路を通して、抵抗“Ｒ8”で“ＶＢＡ
Ｔ”にプルアップされており、ＮＡＮＤのもう一方の入
力には、ＣＯＭＰ2の出力が接続されている。
【００３９】二次電池パックの外部に何も接続されてお
らず、二次電池セルの電圧が充分高い時は、ＮＡＮＤの
出力は“Ｈｉｇｈレベル”で、チャージポンプ回路31は
停止している。そして、外部に本体機器が接続され、本
体機器が動作開始する信号でＱ1がオンすると、ＮＡＮ
Ｄの出力は“Ｌｏｗレベル”となり、チャージポンプ回
路31が起動する。チャージポンプ回路31の出力電圧が上
昇し、ＣＯＭＰ1の出力が“Ｈｉｇｈレベル”になる
と、ＱＮ1，ＱＮ2がオンして、本体機器に負荷電流を供
給できるようになる。
らず、二次電池セルの電圧が充分高い時は、ＮＡＮＤの
出力は“Ｈｉｇｈレベル”で、チャージポンプ回路31は
停止している。そして、外部に本体機器が接続され、本
体機器が動作開始する信号でＱ1がオンすると、ＮＡＮ
Ｄの出力は“Ｌｏｗレベル”となり、チャージポンプ回
路31が起動する。チャージポンプ回路31の出力電圧が上
昇し、ＣＯＭＰ1の出力が“Ｈｉｇｈレベル”になる
と、ＱＮ1，ＱＮ2がオンして、本体機器に負荷電流を供
給できるようになる。
【００４０】
【発明の効果】本発明は、以上説明した構成からなり、
特に、チャージポンプ回路で倍電圧昇圧し、駆動電源と
することで、二次電池セルの正極側にＮチャネルＭＯＳ
トランジスタを挿入でき、ＰチャネルＭＯＳトランジス
タを使用した場合に比べて、低コスト化，小型化がで
き、本体と二次電池パックのグランドを共通にできると
いう効果が生じる。また、保護スイッチを正極側に配す
ることで、他セル電池パックの構造を簡素化できる効果
が生じる。
特に、チャージポンプ回路で倍電圧昇圧し、駆動電源と
することで、二次電池セルの正極側にＮチャネルＭＯＳ
トランジスタを挿入でき、ＰチャネルＭＯＳトランジス
タを使用した場合に比べて、低コスト化，小型化がで
き、本体と二次電池パックのグランドを共通にできると
いう効果が生じる。また、保護スイッチを正極側に配す
ることで、他セル電池パックの構造を簡素化できる効果
が生じる。
【図１】本発明の第１の実施形態を説明する図であっ
て、該実施形態の二次電池保護回路を示す図である。
て、該実施形態の二次電池保護回路を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の保護回路を電池パッ
クに実装する際の形態(実装例)を示す図である。
クに実装する際の形態(実装例)を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を説明する図であっ
て、該実施形態の二次電池保護回路を示す図である。
て、該実施形態の二次電池保護回路を示す図である。
【図４】第１の従来例を説明する図であって、二次電池
保護回路を示す図である。
保護回路を示す図である。
【図５】第１の従来例の保護回路基板(図４に示す二次
電池保護回路を有する基板)の実装例を示す図である。
電池保護回路を有する基板)の実装例を示す図である。
【図６】第２の従来例を説明する図であって、二次電池
保護回路を示す図である。
保護回路を示す図である。
１１，３１ チャージポンプ回路 １２，３２ 電池パック正極 １３，３３ 電池パック負極 ２１，５１ 保護回路基板 ２２，５２ 電池パック正極 − ５３ 電池パック負極 ２４，５４ 電池缶(電池負極) − ５５ 絶縁テ−プ ２６，５６ 電池負極接合部 ２７，５７ 電池正極 ４１，６１ 保護用ＩＣ ４２，６２ 電池パック正極 ４３，６３ 電池パック負極 ＱＮ1 過充電保護用ＮチャネルＭＯＳトランジスタ ＱＮ2 過放電保護用ＮチャネルＭＯＳトランジスタ ＱＰ1 過放電保護用ＰチャネルＭＯＳトランジスタ ＱＰ2 過充電保護用ＰチャネルＭＯＳトランジスタ Ｑ1 ＮチャネルＭＯＳトランジスタ Ｑ2 ＮＰＮトランジスタ Ｑ3 ＮチャネルＭＯＳトランジスタ ＡＮＤ1，ＡＮＤ2 チャージポンプ回路の昇圧電源を電
源とするＡＮＤゲート ＣＯＭＰ1，ＣＯＭＰ2，ＣＯＭＰ3 コンパレータ ＶREF 基準電源 Ｒ1〜Ｒ19 抵抗 Ｃ1〜Ｃ3 コンデンサ ＶＢＡＴ，ＢＡＴＨ，ＢＡＴＭ，ＢＡＴＬ 二次電池セ
ル
源とするＡＮＤゲート ＣＯＭＰ1，ＣＯＭＰ2，ＣＯＭＰ3 コンパレータ ＶREF 基準電源 Ｒ1〜Ｒ19 抵抗 Ｃ1〜Ｃ3 コンデンサ ＶＢＡＴ，ＢＡＴＨ，ＢＡＴＭ，ＢＡＴＬ 二次電池セ
ル
Claims (5)
- 【請求項１】「充電器により充電が可能な二次電池にお
いて、 過充電による過電圧を検出する手段と、過電圧を検出し
たときに二次電池に過電圧が印加されるのを防止するた
めの保護スイッチとしてＮチャネルMOSトランジスタを
有し、該NチャネルMOSトランジスタのゲートを駆動する
ための電源としてチャージポンプ回路と、チャージポン
プ回路の出力電圧を検出する手段と、前記ＮチャネルMO
Sトランジスタを駆動電圧の低い状態で駆動しないよう
に、チャージポンプ回路の出力電圧が規定値以下のとき
に保護スイッチであるNチャネルMOSトランジスタの導通
を禁止する手段と、 を有することを特徴とする二次電池保護回路。」 - 【請求項２】「充電器により充電が可能な二次電池にお
いて、 過放電による二次電池の低電圧を検出する手段と、二次
電池の低電圧を検出したときに、負荷に対して放電を禁
止するための保護スイッチとしてＮチャネルMOSトラン
ジスタを有し、該NチャネルMOSトランジスタのゲートを
駆動するための電源としてチャージポンプ回路と、チャ
ージポンプ回路の出力電圧を検出する手段と、前記Ｎチ
ャネルMOSトランジスタを駆動電圧の低い状態で駆動し
ないように、チャージポンプ回路の出力電圧が規定値以
下のときに保護スイッチであるNチャネルMOSトランジス
タの導通を禁止する手段と、 を有することを特徴とする二次電池保護回路。」 - 【請求項３】請求項２に記載の二次電池保護回路におい
て、二次電池の過放電による低電圧を検出したときに、
前記チャージポンプ回路を停止する手段を有することを
特徴とする二次電池保護回路。 - 【請求項４】請求項３に記載の二次電池保護回路におい
て、過放電により保護スイッチがオフし、放電が禁止さ
れた状態で、充電器が接続されたことを検出する手段
と、充電器の接続を検出したときチャージポンプ回路を
動作させる手段と、を有することを特徴とする二次電池
保護回路。 - 【請求項５】請求項１または請求項２に記載の二次電池
保護回路において、二次電池の電圧を検出する手段とチ
ャージポンプ回路とが、半導体基板上に集積されている
ことを特徴とする二次電池保護回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35034997A JP3206531B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 二次電池保護回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35034997A JP3206531B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 二次電池保護回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11187578A JPH11187578A (ja) | 1999-07-09 |
| JP3206531B2 true JP3206531B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=18409892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35034997A Expired - Fee Related JP3206531B2 (ja) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | 二次電池保護回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206531B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002374630A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Nec Tokin Tochigi Ltd | 電池パック |
| JP4360263B2 (ja) * | 2004-04-28 | 2009-11-11 | ミツミ電機株式会社 | トランジスタ駆動回路及びトランジスタ駆動方法 |
| JP5406443B2 (ja) * | 2007-10-23 | 2014-02-05 | ローム株式会社 | 過電圧保護回路 |
| CN105375443A (zh) | 2015-07-23 | 2016-03-02 | 合肥工业大学 | 一种电池短路保护电路 |
| CN106786928B (zh) * | 2016-12-29 | 2023-10-20 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | 一种bms充放电控制保护电路 |
| JP7449805B2 (ja) | 2020-07-27 | 2024-03-14 | ミネベアミツミ株式会社 | モータ駆動制御装置およびモータユニット |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04289725A (ja) * | 1991-03-15 | 1992-10-14 | Fujitsu Ltd | 電源の投入切断回路 |
| JP2680517B2 (ja) * | 1992-12-08 | 1997-11-19 | 日本モトローラ株式会社 | チャージポンプ型電源回路 |
| JPH0739079A (ja) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池電源装置 |
| JPH0787730A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-03-31 | Fujitsu Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ回路 |
| JPH0898419A (ja) * | 1994-09-27 | 1996-04-12 | Canon Inc | 電源回路 |
| JPH09289734A (ja) * | 1996-04-22 | 1997-11-04 | Hitachi Metals Ltd | 電池監視回路 |
| JPH09294332A (ja) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Nippon Motorola Ltd | バッテリパックの低消費電力モード制御装置 |
| JPH11178224A (ja) * | 1997-12-08 | 1999-07-02 | Nec Kansai Ltd | 電池パック |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP35034997A patent/JP3206531B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11187578A (ja) | 1999-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3222999B2 (ja) | 二次電池の過放電防止回路 | |
| JP6881707B2 (ja) | Ｂｍｓウェイクアップ装置、それを含むｂｍｓ及びバッテリーパック | |
| JP3713770B2 (ja) | 二次電池パック | |
| JP3826929B2 (ja) | 電池パック | |
| KR100254478B1 (ko) | 충방전 제어장치 및 정전압 정전류 제어회로 | |
| JP2872365B2 (ja) | 充電式の電源装置 | |
| JP3298600B2 (ja) | 二次電池保護装置 | |
| JPH09182282A (ja) | 二次電池保護回路 | |
| JPH11215716A (ja) | 電池管理装置，電池パック及び電子機器 | |
| JP7059507B2 (ja) | バランシング装置、それを含むバッテリー管理システム及びバッテリーパック | |
| JP7039773B2 (ja) | バッテリーパックを含む電力システム | |
| JPH0773414B2 (ja) | 充放電回路 | |
| JP3426778B2 (ja) | 電池の充放電制御方法 | |
| JPH11178224A (ja) | 電池パック | |
| JP3206531B2 (ja) | 二次電池保護回路 | |
| JP2003230228A (ja) | 二次電池の保護方法及び保護回路 | |
| JP2005130664A (ja) | 電池パック | |
| JP3524675B2 (ja) | 電池の充放電制御装置 | |
| JP3277871B2 (ja) | 二次電池パック | |
| JPH08190936A (ja) | 二次電池の充放電保護装置 | |
| JPH07227045A (ja) | 充電式電源装置 | |
| JP3358559B2 (ja) | 低電力消費回路及び二次電池保護回路 | |
| JP2002093466A (ja) | 充電制御回路 | |
| JP2799261B2 (ja) | バッテリ充電制御装置 | |
| JP3801164B2 (ja) | 電池パック |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |