JP3862012B2

JP3862012B2 - 外部保護回路を備えた二次電池ユニット

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Publication number: JP3862012B2
Application number: JP2002278503A
Authority: JP
Inventors: 亮池内; 精治三浦
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004120849A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は充電可能な二次電池を保護するための二次電池保護回路を備えた二次電池ユニットに関する。本発明に係る二次電池保護回路は、リチウムイオン電池のような二次電池を備えた二次電池ユニットに用いられ、二次電池の過充電状態、過放電状態、過電流状態等を検出してそれぞれに応じた保護動作を行うことで二次電池を保護するためのものである。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池にはニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池、リチウムイオン電池等、様々なタイプのものがある。二次電池の充電にはそのタイプに合った充電器を使用する必要がある。
【０００３】
様々なタイプの二次電池のうち、リチウムイオン電池は、過充電、過放電に弱い。このため、リチウムイオン電池を備えた電池ユニットの二次電池保護回路は、リチウムイオン電池の過充電状態、過放電状態を検出する検出装置が不可欠である。この二次電池保護回路は更に、過電流状態を検出する検出装置も必要である。
【０００４】
過充電について言えば、リチウムイオン電池は、充電器で充電してゆくと満充電状態を過ぎても電池電圧は上昇を続ける。過充電状態になると、電池内部圧力の上昇により電池が破損したり、リチウム金属の析出により電極間ショートが発生するおそれがある。このため、リチウムイオン電池の充電は定電流、定電圧で行う。また、定電圧充電の制御電圧は、リチウムイオン電池の定格を越えないようにしなければならない。しかし、充電器の故障や、誤って別のタイプの二次電池用の充電器による充電が行われた場合は、電池電圧がリチウムイオン電池の定格電圧を越えるおそれがある。このような場合に、電池電圧がリチウムイオン電池の最大定格を越えないように充電電流を遮断する機能が過充電保護機能である。
【０００５】
過放電について言えば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池は、電池容量が０になるまで使った後に充電するという使用方法をとらないと電池能力が低下する。言い換えれば、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池は、浅い放電・充電を繰り返して使用すると、電池能力が低下する、いわゆるメモリー効果を持つ。一方、リチウムイオン電池はメモリー効果を持たず、二次電池として理想的である。しかし、その反面、放電し過ぎて電池電圧が所定値以下になってしまうと、リチウムイオン電池の構成物質が変質し電池寿命を縮める場合がある。このため、電池電圧が所定値以下に低下した場合に、放電電流を遮断する機能が過放電保護機能である。
【０００６】
次に、過電流について言えば、放電電流が何らかの原因で上昇し、通常の電流値を大きく越えるような状態が続く場合がある。このため、二次電池保護回路において電流値を検出して過電流状態になった場合には放電電流を遮断する機能が過電流保護機能である。
【０００７】
上記の保護機能に加えて更に、ショート保護機能が追加される場合もある。ショート保護というのは、リチウムイオン電池を保管したり持ち運ぶ際、誤って何かの金属でリチウムイオン電池の＋端子と一端子との間をショートさせてしまった場合や、接続機器が故障してショート状態となった場合に、大電流が流れる。これを防ぐために、二次電池保護回路において電流値を検出して放電電流を遮断する機能がショート保護機能である。
【０００８】
上記のいずれの保護機能においても、電圧あるいは電流を検出して保護動作を行うようにしている。ここで、電圧あるいは電流にごく短時間の変動が生ずる場合がある。このような場合には、変動値が大きい場合でも上記保護動作を行う必要は無い。これを実現するために、二次電池保護回路には不感応時間設定回路と呼ばれる遅延回路も備えられる。
【０００９】
不感応時間設定回路というのは、例えば過電流が検出されたとしても、一定時間、つまり不感応時間の間は過電流保護動作を実行しないようにするためのものである。
【００１０】
ところで、上記のような二次電池保護回路はＩＣで実現され、ＩＣパッケージあるいはＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏａｒｄ）の形態で提供されている。
【００１１】
図６は、ＩＣパッケージによる二次電池保護回路を備えたリチウムイオン電池用の電池ユニットを示す。図６において、リチウムイオン電池２００に並列に抵抗Ｒ₁₀₀とコンデンサＣ₁₀₀の直列回路が接続されると共に、コンデンサＣ₂₀₀が接続されている。リチウムイオン電池２００の正側ラインには端子Ｔ₁₀₁が、負側ラインには端子Ｔ₁₀₂が備えられ、端子Ｔ₁₀₁−端子Ｔ₁₀₂間には負荷あるいは充電器（いずれも図示省略）が接続される。リチウムイオン電池２００の負側ラインにはまた、回路遮断用のＦＥＴ１、ＦＥＴ２が直列に接続されている。
【００１２】
ＩＣパッケージ１００は前述した過充電検出回路、過放電検出回路、過電流検出回路、不感応時間設定回路を内蔵している。ＩＣパッケージ１００はまた、外部との接続のためにＶ_SS端子１０１、Ｖ_DD端子１０２、Ｄ_OUT出力端子１０３、Ｃ_OUT出力端子１０４、Ｖ−入力端子１０５を有する。Ｖ_SS端子１０１はＩＣパッケージ１００のＧＮＤ端子であってリチウムイオン電池２００の負側接続端子であり、リチウムイオン電池２００の負側ラインに接続されている。Ｖ_DD端子１０２は電源入力端子であり、抵抗Ｒ₁₀₀とコンデンサＣ₁₀₀の接続点に接続されている。Ｄ_OUT出力端子１０３は、過放電検出回路あるいは過電流検出回路が過放電あるいは過電流を検出した時に低論理レベルの制御信号を出力するものであり、ＦＥＴ１のゲートに接続されている。Ｃ_OUT出力端子１０４は、過充電検出回路が過充電を検出した時に低論理レベルの制御信号を出力するものであり、ＦＥＴ２のゲートに接続されている。Ｖ−（マイナス）入力端子１０５は、負荷あるいは充電器に接続されるべき負側ラインに抵抗Ｒ₁₀₁を介して接続される端子である。
【００１３】
本電池ユニットは、過放電検出回路あるいは過電流検出回路が過放電あるいは過電流を検出した時にＦＥＴ１がオフにされ、過充電検出回路が過充電を検出した時にＦＥＴ２がオフにされることで前に述べた保護動作を行うものである。なお、更にショート検出回路が備えられる場合には、過電流と同様、ショート状態が検出された時にＦＥＴ１がオフにされるように構成される。
【００１４】
なお、過充電検出回路、過放電検出回路、過電流検出回路については、例えば下記の特許文献１、２に開示されており、不感応時間設定回路については、例えば下記の特許文献３に開示されているので、詳しい説明は省略する。
【００１５】
【特許文献１】
特開平９−４３３２０号公報（第３頁、第４頁、図１）
【００１６】
【特許文献２】
特開平９−２５７８４１号公報（第２頁、第３頁、図３）
【００１７】
【特許文献３】
特開２００１−１６９４７７号公報（第４頁、図１）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
いずれにしても、この種の二次電池保護回路は、ＩＣパッケージあるいはＣＯＢ形態にて提供されており、新たな保護機能を追加しようとする場合、新たな保護機能を持つ外部保護回路をＩＣパッケージあるいはＣＯＢに外付けすることになる。
【００１９】
しかしながら、単に外部保護回路を外付けすれば良いということではなく、以下のような問題点がある。つまり、図６のようなＩＣパッケージの場合について言えば、外部保護回路の検出信号でＦＥＴ１、２の少なくとも一方をオフにすることが考えられる。ところが、このようにすると、端子Ｔ₁₀₁−端子Ｔ₁₀₂間の負荷電圧により過電流検出回路やショート検出回路が動作してしまう。この場合、外部保護回路を動作させた障害が除去された際に、動作した過電流検出回路やショート検出回路を復帰させるためのシーケンスを組み込まなければならない。
【００２０】
そこで、本発明の課題は、ＩＣパッケージやＣＯＢで実現される二次電池保護回路を備えた二次電池ユニットにおいて、できるだけ簡単な追加で新たな保護機能を追加できる二次電池ユニットを提供することにある。
【００２１】
本発明の他の課題は、新たな保護機能を追加した場合に、この保護回路が動作した際の過電流検出回路やショート検出回路の復帰シーケンスを必要としない二次電池ユニットを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、二次電池に対する過放電検出回路、過充電検出回路、過電流検出回路、ショート検出回路のうちの少なくとも１つの検出回路と、該検出回路からの検出信号を受けると該二次電池と負荷あるいは充電器との間のラインに挿入接続されたスイッチ素子をオフとする回路手段とを内蔵したＩＣパッケージを備え、該ＩＣパッケージは前記二次電池に接続するための２つの端子と前記スイッチ素子をオン、オフ制御する制御信号を出力するための少なくとも１つの出力端子とを含む二次電池ユニットにおいて、前記ＩＣパッケージは更に、前記回路手段が動作した時に、前記スイッチ素子をオフとするための保護動作をあらかじめ定められた時間だけ遅延させる不感応時間を設定するための不感応時間設定回路を内蔵する一方、前記回路手段は該不感応時間設定回路で設定された不感応時間を短縮するための切り換え回路を内蔵し、該切り換え回路に遅延時間短縮端子を通して特定の信号が与えられると前記不感応時間が短縮され、該二次電池に、過放電、過充電、過電流、ショート以外の保護機能を持つ新たな外部保護回路を接続し、前記遅延時間短縮端子は、前記新たな外部保護回路からの信号であって前記特定の信号とは異なる出力信号を入力して前記回路手段に与えるための入力端子としても機能し、前記回路手段は前記入力端子を通して前記出力信号を受けた時にも前記少なくとも１つの出力端子を通して前記スイッチ素子をオフとすることにより、前記外部保護回路による保護動作時にも前記不感応時間設定回路による不感応時間が設定可能であることを特徴とする。
【００２３】
前記新たな外部保護回路は、温度保護回路、第２過電流保護回路、水没保護回路、マニュアル保護回路、電池変形保護回路、電池パック分解保護回路のいずれかである。また、前記二次電池はリチウムイオン電池である。
【００２５】
この場合、前記遅延時間短縮端子寄りの前記ＩＣパッケージ内には、前記遅延時間短縮端子に前記特定の信号の入力、前記新たな外部保護回路からの出力信号の入力があった場合に、それぞれに対応した信号を出力するための回路が付加される。
【００２６】
前記ＩＣパッケージ内には更に、前記新たな外部保護回路が動作した場合に、前記検出回路からの信号出力を無効にするための回路が付加される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図２を参照して、本発明による二次電池ユニットに使用されるＩＣパッケージの内部構成について説明する。本ＩＣパッケージ１０は、過充電検出回路１１、過放電検出回路１２、過電流検出回路１３、ショート（短絡）検出回路１４を備え、更にこれら各検出回路からの検出信号に基づいて制御信号としての出力信号を生成する論理回路１５、不感応時間設定回路としての遅延回路１６を備えている。
【００２８】
ＩＣパッケージ１０はまた、図６で説明したＩＣパッケージに備えられている端子と同じ端子を有する。つまり、外部との接続のためにＶ_SS端子２１、Ｖ_DD端子２２、Ｄ_OUT出力端子２３、Ｃ_OUT出力端子２４、Ｖ−（マイナス）入力端子２５を有する。
【００２９】
各検出回路について簡単に説明すると、過充電検出回路１１はコンパレータを含み、その非反転入力端子はＶ_SS端子２１とＶ_DD端子２２との間に直列接続された抵抗Ｒ１１とＲ１２との間の接続点に接続され、反転入力端子は基準電圧源Ｖ_ref1の正側に接続されている。過放電検出回路１２もコンパレータを含み、その非反転入力端子はＶ_SS端子２１とＶ_DD端子２２との間に直列接続された抵抗Ｒ₁₃とＲ₁₄との間の接続点に接続され、反転入力端子は基準電圧源Ｖ_ref1の正側に接続されている。過電流検出回路１３もコンパレータを含み、その非反転入力端子は抵抗Ｒ₁₅を介してＶ−入力端子２５に接続され、反転入力端子は基準電圧源Ｖ_ref2の正側に接続されている。基準電圧源Ｖ_ref1、Ｖ_ref2の負側はＶ_SS端子２１に接続されている。ショート検出回路１４はヒステリシス機能付きのアンプから成り、抵抗Ｒ₁₅を介してＶ−入力端子２５に接続されている。
【００３０】
過充電検出回路１１は過充電状態を検出すると過充電検出信号を出力し、過放電検出回路１２は過放電状態を検出すると過放電検出信号を出力する。過電流検出回路１３は過電流を検出すると過電流検出信号を出力する。過充電検出信号、過放電検出信号、過電流検出信号はそれぞれ、過充電状態、過放電状態、過電流状態が続いている間維持され、論理回路１５に入力される。論理回路１５は、過充電検出信号、過放電検出信号、過電流検出信号の入力があると、それぞれの場合に応じた信号を遅延回路１６に与える。
【００３１】
遅延回路１６は、論理回路１５から、例えば過放電検出に対応する信号を受けると、過放電検出に対応して設定された不感応時間を経過した時に過放電指示信号を論理回路１５に出力する。過放電指示信号を受けると、論理回路１５は放電電流を遮断するための放電制御信号をインバータ１７、抵抗Ｒ₁₆経由でＤ_OUT出力端子２３から出力する。
【００３２】
遅延回路１６はまた、論理回路１５から、過電流検出に対応する信号を受けると、過電流検出に対応して設定された不感応時間を経過した時に過電流指示信号を論理回路１５に出力する。過電流指示信号を受けると、論理回路１５は放電電流を遮断するための放電制御信号をＤ_OUT出力端子２３から出力する。
【００３３】
同様に、論理回路１５は、ショート検出回路１４からショート検出信号を受けた場合は、不感応時間無しで放電電流を遮断するための放電制御信号をＤ_OUT出力端子２３から出力する。
【００３４】
遅延回路１６は更に、論理回路１５から、例えば過充電検出に対応する信号を受けると、過充電検出に対応して設定された不感応時間を経過した時に過充電指示信号を論理回路１５に出力する。過充電指示信号を受けると、論理回路１５は充電電流を遮断するための充電制御信号をインバータ１８、抵抗Ｒ₁₇経由でＣ_OUT出力端子２４から出力する。
【００３５】
本形態によるＩＣパッケージ１０は、更にＤ_S端子２６を有する。Ｄ_S端子２６というのは、前に述べた不感応時間設定回路による不感応時間を短縮するために使用される遅延時間短縮端子である。つまり、不感応時間設定回路を持つＩＣパッケージの製造工程においては、１個ずつ各保護回路の動作試験を行う必要がある。例えば、過電流検出回路の試験の際には、実際の過電流状態を作り出して過電流検出回路が動作するかどうかの試験が行われる。しかし、このような試験において、いちいち不感応時間を経過させて試験を行うのは時間の無駄である。そこで、不感応時間を短縮するための切り換え回路を備え、試験に際しては、Ｄ_S端子２６を通して特定の信号を切り換え回路に与えることで、不感応時間設定回路による不感応時間を短縮して短時間で試験を行うことができるようにしている。言い換えれば、Ｄ_S端子２６は製造工程における試験時のみ使用され、実際の使用時には利用されない。つまり、試験時にはＤ_S端子２６にVDDとVSSの中間電位が接続されることで切り換え回路が機能するようにされている。このような、不感応時間短縮機能を有するＩＣパッケージは、例えば本出願人による特願２００１−２９６５５号により提案されている。
【００３６】
図１を参照して、本発明による二次電池ユニットの実施の形態について説明する。本形態による二次電池ユニットは、以下の点を除いて図６で説明した二次電池ユニットと同じである。つまり、二次電池１に並列に前述した過放電検出、過充電検出、過電流検出、ショート検出以外の保護機能を持つ外部保護回路２が接続され、外部保護回路２の検出信号がＩＣパッケージ１０におけるＤ_S端子２６に接続されている。勿論、外部保護回路２とＤ_S端子２６との接続は製造工程における試験が終了してから行われる。
【００３７】
その他の構成については、図６で説明したように、リチウムイオン電池１に並列に抵抗Ｒ₁とコンデンサＣ₁の直列回路が接続されると共に、コンデンサＣ₂が接続されている。リチウムイオン電池１の正側ラインには端子Ｔ₁が、負側ラインには端子Ｔ₂が備えられ、端子Ｔ₁−端子Ｔ₂間には負荷あるいは充電器（いずれも図示省略）が接続される。リチウムイオン電池１の負側ラインにはまた、回路遮断用のＦＥＴ１、ＦＥＴ２が直列に接続されている。
【００３８】
ＩＣパッケージ１０は、図２で説明したように、過充電検出回路１１、過放電検出回路１２、過電流検出回路１３、ショート検出回路１４、遅延回路１６、論理回路１５等を内蔵している。Ｖ_SS端子２１はＩＣパッケージ１０のＧＮＤ端子であってリチウムイオン電池１の負側接続端子であり、リチウムイオン電池１の負側ラインに接続されている。Ｖ_DD端子２２は電源入力端子であり、抵抗Ｒ₁とコンデンサＣ₁の接続点に接続されている。Ｄ_OUT出力端子２３は、過放電検出回路１２、過電流検出回路１３、ショート検出回路１４が過放電、過電流、ショートを検出した時にそれぞれ低論理レベルの制御信号を出力するものであり、ＦＥＴ１のゲートに接続されている。Ｃ_OUT出力端子２４は、過充電検出回路１１が過充電を検出した時に低論理レベルの制御信号を出力するものであり、ＦＥＴ２のゲートに接続されている。Ｖ−（マイナス）入力端子２５は、負荷あるいは充電器に接続されるべき負側ラインに抵抗Ｒ₂を介して接続される端子である。
【００３９】
なお、図１ではリチウムイオン電池１が１個の場合について示しているがリチウムイオン電池が複数個直列接続される場合には、それぞれに過充電検出回路、過放電検出回路、過電流検出回路が備えられる。
【００４０】
外部保護回路２は、温度保護回路、第２過電流保護回路、水没保護回路、マニュアル保護回路、電池変形保護回路、電池パック分解保護回路のいずれかである。温度保護回路というのは、本二次電池ユニットが設置される箇所の周囲温度を検出するための温度センサを含み、周囲温度があらかじめ設定された温度に上昇すると温度検出信号を出力するものである。第２過電流保護回路は、過電流に対する保護を確実にするために過電流検出回路１１とは別に設けられる過電流検出回路である。
【００４１】
水没保護回路は、本二次電池ユニットが誤って水中に入れられた場合に放電をオフとするための回路で、例えば水による回路のショート状態を検出して水没検出信号を出力するものである。マニュアル保護回路というのは、手動で放電をオフとするための回路である。
【００４２】
電池変形保護回路というのは、本二次電池ユニットが外部からの圧力で変形してしまったような状態を検出するためのもので、例えば歪みセンサが用いられる。電池パック分解保護回路は、本二次電池ユニットが分解されてしまったような状態を検出するためのもので、例えば本二次電池ユニットがケース内に封止されるような場合には光センサにより外光の侵入を検出することで実現される。
【００４３】
いずれにしても、本形態では外部保護回路２からの出力信号線をＩＣパッケージ１０の備えているＤ_S端子２６に接続し、外部保護回路２から検出信号の入力があった場合には、Ｄ_OUT出力端子２３、Ｃ_OUT出力端子２４の少なくとも一方から制御信号を出力させるようにして放電を遮断することにより新たな保護機能を実現できるようにしている。
【００４４】
なお、図１では外部保護回路２がリチウムイオン電池１に並列に接続されているが、これはあくまでも一例である。つまり、外部保護回路２は本二次電池ユニットのどこにどのように組み合わされても良く、その出力信号線がＤ_S端子２６に接続されていれば良い。
【００４５】
なお、動作試験時以外の実際に使用される時にも遅延時間短縮機能は活用される。この場合、遅延時間短縮は中間電位を、外部保護回路からの検出通知動作はVDD電位を、通常動作時はVSS電位を与えることにより、動作を切り替えることができる。図３（ａ）に示す論理回路はそのための電位判定回路である。信号Ｓ_Mは中間電位の時に、信号Ｓ_HはVDD電位、つまりハイレベルの時にのみハイレベルとなる。
【００４６】
図３（ａ）は、Ｄ_S端子２６にVDDとVSSの中間電位が接続された時にはＮＯＲゲート３１から中間レベルの信号Ｓ_Mを出力して上記の切り換え回路を動作させ、外部保護回路２からハイレベルの信号が入力した時にはハイレベルの信号Ｓ_Hを出力するための回路例である。これは、本回路を、Ｄ_S端子２６からの信号を受ける２つのインバータ３２、３３と、インバータ３３の出力側に接続されたインバータ３４とを含み、インバータ３２、３４の２つの出力をＮＯＲゲート３１に入力するように構成することで実現される。
【００４７】
一方、図３（ｂ）は、外部保護回路２からハイレベルの信号が入力した時に出力されるハイレベルの信号Ｓ_Hにより、Ｄ_OUT出力端子２３からＦＥＴ１（図１）をオフとする制御信号を出力させるために追加される回路の例である。本回路は、ＯＲゲート４１で実現され、その一方の入力端子には過放電、過電流、ショートのいずれかが検出された時の信号が入力され、他方の入力端子には図３（ａ）の回路からの信号Ｓ_Hが入力される。これにより、ＯＲゲート４１の少なくとも一方にハイレベルの入力があると、Ｄ_OUT出力端子２３からＦＥＴ１（図１）をオフとするためのローレベルの制御信号が出力される。
【００４８】
なお、図３（ｂ）は、外部保護回路２からの信号でＦＥＴ１を制御するための制御信号をＤ_OUT出力端子２３のみから出力させるようにしているが、ＦＥＴ２のみを制御する制御信号、またはＦＥＴ１、２の両方を制御する制御信号、あるいはまたＦＥＴ１、２を個別に独立して制御する制御信号をＤ_OUT出力端子２３、Ｃ_OUT出力端子２４から出力するように構成しても良い。
【００４９】
図４は、外部保護回路２が動作した際に、過電流検出回路やショート検出回路の動作を無効にすることで自動復帰を可能にするために論理回路１５内に付加される回路例を示す。
【００５０】
図４（ａ）は自動復帰機能を持たない従来の回路であり、過充電ラッチ信号、インバータ５７を通して過電流検出信号を受けるＮＯＲゲート５１と、ＮＯＲゲート５１の出力とショート検出信号を受けるＮＯＲゲート５２と、ＮＯＲゲート５２の出力側に接続されたインバータ５３と、インバータ５３の出力側に接続されたインバータ５４と、インバータ５３とインバータ５４の出力が接続されたクロック端子Ｃ、Ｃバーを持つフリップ／フロップ回路５５とで構成されている。なお、Ｃバーというのは、図４ではＣの上にバーが付いた記号であり、反転端子を意味する。
【００５１】
この従来回路では、ＮＯＲゲート５１は、過充電ラッチ信号がローレベルの場合、インバータとして作用して過電流検出信号のレベルを反転させて出力する一方、ハイレベルの場合、過電流検出信号のレベルにかかわりなく出力がローレベルに固定される。
【００５２】
この従来回路は、外部保護回路２が動作してＦＥＴ１、２の少なくとも一方がオフになると、前に述べた理由で過電流検出回路、ショート検出回路が動作してしまい、ＮＯＲゲート５２の出力レベルが変化することで、フリップ／フロップ回路５５の出力Ｑのレベルが切り換わる。フリップ／フロップ回路５５の出力Ｑは、図２で説明したインバータ１７あるいは１８に接続されている。この場合、外部保護回路２が動作した原因が解消して動作を復帰させる場合に、フリップ／フロップ回路５５の出力Ｑの状態を元に戻す復帰シーケンスが必要となる。
【００５３】
図４（ｂ）は、上記の復帰シーケンスを不要にするための回路構成を示す。本回路は、図４（ａ）のインバータ５３に代えて、ＮＯＲゲート５６を挿入接続したものである。ＮＯＲゲート５６の一方の入力にはＮＯＲゲート５２の出力が入力され、他方の入力には外部保護回路２の出力が入力するようにされている。これにより、外部保護回路２からハイレベルの出力が入力されている間は、過電流検出回路、ショート検出回路の少なくとも一方が動作してＮＯＲゲート５２の出力レベルが変化しても、ＮＯＲゲート５６の出力は変わらず、フリップ／フロップ回路５５の出力状態が切り換わることは無い。これは、外部保護回路２が動作した原因が解消して動作を復帰させる場合に、フリップ／フロップ回路５５の出力状態を元に戻す復帰シーケンスが不要であることを意味する。なお、本回路の場合、フリップ／フロップ回路５５の出力Ｑは図３に示されたＯＲゲート４１の一方の入力となる。
【００５４】
なお、外部保護回路２の動作時に、遅延回路１６による不感応時間を設定するかどうかは任意である。もし、外部保護回路２の動作時に、遅延回路１６による不感応時間を設定しないのであれば、遅延回路１６の動作は強制的にオフとすることが好ましい。これは、無駄な電力消費を抑制するためであり、例えば図５に示すような回路を論理回路１５内に付加すれば良い。
【００５５】
図５において、図３に示した回路からの信号Ｓ_Hが入力されるインバータ６１と、インバータ６１からの出力と論理回路１５から遅延回路１６に出力される遅延動作信号とが入力されるアンドゲート６２とを付加すれば良い。これにより、外部保護回路２が動作している間、つまり信号Ｓ_Hがハイレベルの間は、遅延動作信号の出力が抑止され、遅延回路１６はオフとなる。
【００５６】
なお、図２に戻って、この種のＩＣパッケージ１０には、遅延回路１６を持たないものもある。この場合、遅延機能を持たせるために、外付けで遅延コンデンサＣ_dが付加され、ＩＣパッケージ１０には遅延コンデンサＣ_dを接続するための端子Ｃ_Tが備えられたものが提供されている。図２では、便宜上、遅延回路１６と遅延コンデンサＣ_dとが示されているが、実際には遅延回路１６を備える場合には遅延コンデンサＣ_d及び端子Ｃ_Tは無く、遅延コンデンサＣ_d及び端子Ｃ_Tを備える場合には遅延回路１６は無いことになる。
【００５７】
いずれにしても、遅延コンデンサＣ_d及び端子Ｃ_Tを備える場合には、Ｄ_S端子２６に代えて、端子Ｃ_Tを外部保護回路２からの出力を受けるための端子として利用しても良い。この場合、図３（ａ）に示す回路の付加は不要である。
【００５８】
なお、本発明の実施の形態をＩＣパッケージに適用する場合について説明したが、本発明はＣＯＢにも適用できることは言うまでも無い。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＩＣパッケージやＣＯＢで実現される二次電池保護回路を備えた二次電池ユニットにおいて、簡単な回路の追加で新たな保護機能を追加できる二次電池ユニットを提供することができると共に、新たな保護機能を追加した場合に、この保護回路が動作した際の過電流検出回路やショート検出回路の動作に起因する復帰シーケンスを必要としない二次電池ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による二次電池ユニットの構成を示した図である。
【図２】図１に示されたＩＣパッケージの内部構成を示した図である。
【図３】本発明を実現するためにＩＣパッケージの論理回路内に付加される回路例を示した図で、図（ａ）はＤ_S端子側に付加される回路例、図（ｂ）はＤ_OUT出力端子側に付加される回路例を示す。
【図４】図４（ａ）は外部保護回路を追加した場合に、その動作に起因して動作した過電流検出回路、ショート検出回路の復帰シーケンスの必要性を説明するための従来の回路例であり、図４（ｂ）は復帰シーケンスを不要とするための本発明による回路例を示した図である。
【図５】本発明による外部保護回路が動作した場合に、不感応時間設定のための遅延回路の動作をオフとするために、ＩＣパッケージの論理回路内に付加される回路例を示した図である。
【図６】従来の二次電池ユニットの構成を示した図である。
【符号の説明】
１、２００二次電池
２外部保護回路
１０ＩＣパッケージ
１１過充電検出回路
１２過放電検出回路
１３過電流検出回路
１４ショート（短絡）検出回路
１５論理回路
１６遅延回路

Claims

二次電池に対する過放電検出回路、過充電検出回路、過電流検出回路、ショート検出回路のうちの少なくとも１つの検出回路と、該検出回路からの検出信号を受けると該二次電池と負荷あるいは充電器との間のラインに挿入接続されたスイッチ素子をオフとする回路手段とを内蔵したＩＣパッケージを備え、該ＩＣパッケージは前記二次電池に接続するための２つの端子と前記スイッチ素子をオン、オフ制御する制御信号を出力するための少なくとも１つの出力端子とを含む二次電池ユニットにおいて、
前記ＩＣパッケージは更に、前記回路手段が動作した時に、前記スイッチ素子をオフとするための保護動作をあらかじめ定められた時間だけ遅延させる不感応時間を設定するための不感応時間設定回路を内蔵する一方、前記回路手段は該不感応時間設定回路で設定された不感応時間を短縮するための切り換え回路を内蔵し、該切り換え回路に遅延時間短縮端子を通して特定の信号が与えられると前記不感応時間が短縮され、
該二次電池に、過放電、過充電、過電流、ショート以外の保護機能を持つ新たな外部保護回路を接続し、
前記遅延時間短縮端子は、前記新たな外部保護回路からの信号であって前記特定の信号とは異なる出力信号を入力して前記回路手段に与えるための入力端子としても機能し、
前記回路手段は前記入力端子を通して前記出力信号を受けた時にも前記少なくとも１つの出力端子を通して前記スイッチ素子をオフとすることにより、前記外部保護回路による保護動作時にも前記不感応時間設定回路による不感応時間が設定可能であることを特徴とする二次電池ユニット。
請求項１に記載の二次電池ユニットにおいて、前記新たな外部保護回路は、温度保護回路、第２過電流保護回路、水没保護回路、マニュアル保護回路、電池変形保護回路、電池パック分解保護回路のいずれかであることを特徴とする二次電池ユニット。
請求項１あるいは２に記載の二次電池ユニットにおいて、前記二次電池はリチウムイオン電池であることを特徴とする二次電池ユニット。
請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池ユニットにおいて、前記遅延時間短縮端子寄りの前記ＩＣパッケージ内には、前記遅延時間短縮端子に前記特定の信号の入力、前記新たな外部保護回路からの出力信号の入力があった場合に、それぞれに対応した信号を出力するための回路が付加されていることを特徴とする二次電池ユニット。
請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池ユニットにおいて、前記ＩＣパッケージ内には更に、前記新たな外部保護回路が動作した場合に、前記検出回路からの信号出力を無効にするための回路が付加されていることを特徴とする二次電池ユニット。