JP4028564B2 - 二次電池パック用保護回路 - Google Patents

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Description

本発明は二次電池パック用保護回路に関する。
一般に,二次電池,例えば,リチウムイオン電池またはリチウムポリマー電池において,一つのセルは,陽極板,セパレーターおよび陰極板がゼリー・ロール形態に巻取され,およそ4Vの電圧を出力する。ノートブックPCまたはそのほかの電力を消費する電子機器は,このようなセルを多数備えて,互いに直列および並列で連結して,およそ16V〜32Vの出力電圧を有する。もちろん,並列連結により容量は数千mAhを有するように製造されている。
一例として,最近のノートブック型パソコンのバッテリは,4S1P(4直列1並列)方式を採択し,4S1P方式で接続されたセルは,一つのケース(以下の説明では,これを一つのバンクという)に組み立てられる。さらに,このような4S1P方式で連結された複数のバンクは,さらに直列および並列で連結することができる。したがって,一つのバンクから出力される電圧はおよそ16Vになり,直列で連結された二つのバンクから出力される電圧はおよそ32Vになる。
また,それぞれのバンクには,制御部を含む保護回路が連結されて,充放電電圧などから保護されるようになっている。例えば,大電流ラインに電界効果トランジスタまたはヒューズの少なくともいずれかを設け,それぞれのバンクが過充電されたかまたは過放電されたとき,電界効果トランジスタをオフさせるか,またはヒューズを切断させるようにする。
しかし,従来は,このような多数のバンクが直列で連結されたとき,それぞれのバンクから出力される電圧が互いに違うため,この充放電電圧を感知して処理する制御部の出力電圧も相異し,よってそれぞれの制御部によって制御される電界効果トランジスタまたはヒューズの数を,制御部の数に対応するように形成しなければならない問題があった。
また,各制御部から出力される電圧が相異であるため,各制御部とこれに連結された電界効果トランジスタまたはヒューズとの間の素子も,それぞれ相異した規格に設計しなければならない問題があった。
そこで,本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,各バンクの充放電電圧を感知して制御処理する各制御部の出力電圧が全て同一レベルになるようにすることにより,回路構成を簡単にしながらも,各バンクの安全性は低下しない,新規かつ改良された二次電池パック用保護回路を提供することにある。
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,直列で連結される,充放電可能な複数のバンクと,該複数のバンクのそれぞれに連結されて充放電電圧および電流を感知して,充放電異常時に所定電圧を出力する制御部と,該各制御部に連結され,該各制御部の出力電圧が同一になるように該各制御部の出力電圧を変更する少なくとも一つのレベルシフターと,該制御部または該レベルシフターの出力電圧によってオンまたはオフされる第1スイッチと,該複数のバンクを充放電させる大電流ラインに設けられ,該第1スイッチによってオンまたはオフされることにより,該バンクの充放電状態を停止させることができる第2スイッチと,を備えることを特徴とする,二次電池パック用保護回路が提供される。
上記それぞれのバンクは,複数の充放電可能なセルが直列および並列で連結されていてもよい。
上記バンクおよび上記制御部の数がn個(nは任意の2以上の整数)であると,上記レベルシフターの数はn−1個であってもよい。
上記第1スイッチの入力端には,上記レベルシフターが連結されない上記制御部の出力信号および上記レベルシフターの出力信号を入力信号とする論理和素子(OR gate)がさらに連結され,該論理和素子に少なくとも一つの入力信号が印加され,該論理和素子の出力によって上記第1スイッチがオンされるようにしてもよい。
上記レベルシフターは,上記制御部の出力電圧によって所定波長の光を発光する発光ダイオードと,該発光ダイオードから発光される光によってオンされるフォトトランジスタと,該フォトトランジスタのエミッタに連結された抵抗と,で構成されていてもよい。
また,上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,複数のセルが直列および並列で連結されてなり,充放電される第1バンクと,複数のセルが直列および並列で連結されてなり,該第1バンクと直列で連結されて充放電される第2バンクと,該第1バンクの充放電電圧および電流を感知して,充放電異常時,所定電圧を出力する第1制御部と,該第2バンクの充放電電圧および電流を感知して,充放電異常時,所定電圧を出力する第2制御部と,該第2制御部の出力電圧を該第1制御部の出力電圧と同一になるように変換するレベルシフターと,該第1制御部または該レベルシフターの出力電圧によってオンまたはオフされる第1スイッチと,該第1バンクおよび該第2バンクを充放電させる大電流ラインに設けられ,該第1スイッチによってオンまたはオフされることにより,該第1バンクおよび該第2バンクの充放電状態を停止させることができる第2スイッチと,を備えることを特徴とする,二次電池パック用保護回路が提供される。
上記第1バンクおよび上記第2バンクは,それぞれ4個のセルが直列で連結されるとともに,互いに並列で連結されていてもよい。
上記直列で連結された上記第1バンクと上記第2バンクの総充放電電圧は,上記第1バンクの充放電電圧のおよそ2倍であるようにしてもよい。
上記第1バンクの充放電電圧は,上記第2バンクの充放電電圧と合わせられて第1制御部に出力されるようにしてもよい。
上記第1制御部の出力電圧は,上記第2制御部の出力電圧のおよそ2倍であるようにしてもよい。
上記レベルシフターはフォトカプラーであってもよい。
上記レベルシフターは,上記第2制御部の出力電圧によって所定波長の光を発光する発光ダイオードと,該発光ダイオードから発光される光によってオンされるフォトトランジスタと,該フォトトランジスタのエミッタに連結される抵抗と,で構成されていてもよい。
上記フォトトランジスタのコレクタには,上記第1制御部から出力する電圧と同一電圧が印加され,該抵抗の後端には,上記第2制御部から出力する電圧と同一電圧が印加され,上記フォトトランジスタのエミッタと抵抗との間に出力端を形成することにより,該出力端を介して上記第1制御部から出力する電圧と同一の電圧にレベルシフトされた電圧が出力されるようにしてもよい。
上記第1制御部の出力端と上記レベルシフターの出力端には,2つの入力端を有する論理和素子(OR gate)がされに連結され,該論理和素子の出力端は上記第1スイッチに連結されることにより,該論理和素子の少なくとも一入力端に入力が印加される場合,出力端を介して第1スイッチがオンされるようにしてもよい。
上記第1スイッチは電界効果トランジスタであってもよい。
上記第2スイッチは,上記第1スイッチによってオンまたはオフされる電界効果トランジスタであってもよい。
上記第2スイッチは,上記第1スイッチによって切れるヒューズであってもよい。
上記第2スイッチは,上記第1スイッチによって動作する発熱用抵抗と,該発熱用抵抗の動作によって切れるヒューズとを含んでいてもよい。
以上説明したように,本発明によれば,それぞれのバンクから充放電状態を感知して処理するそれぞれの制御部が,たとえ互いに違った電圧を出力したとしても,いずれ一方の制御部から出力される電圧を他方の制御部から出力される電圧と同一になるように出力を変更することにより,回路構成要素数の増加を最大限抑制しながらも,それぞれのバンクを充放電異常の状態から充分に保護することができる効果がある。
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図1は本発明の一実施形態による二次電池パック用保護回路のブロック図を示し,図2は本発明の一実施形態による二次電池パック用保護回路におけるレベルシフターの回路図を示す。
図1および図2に示したように,本実施形態による二次電池パック用保護回路100は,充放電可能な第1バンク110,充放電可能な第2バンク120,第1バンク110の充放電状態を感知して所定電圧を出力する第1制御部130,第2バンク120の充放電状態を感知して所定電圧を出力する第2制御部140,第2制御部140の出力電圧を変更して出力するレベルシフター150,第1制御部130およびレベルシフター150の出力電圧によって所定電圧を出力する論理和素子160,論理和素子160によって制御される第1スイッチ170,および第1スイッチ170により制御されることにより,第1バンク110および第2バンク120の充放電状態をオンまたはオフさせることができる第2スイッチ180を含む。
第1バンク110は充放電可能な二次電池であり,これは複数のセル111が直列および並列で連結されてなる。例えば,第1バンク110は四つのセル111が直列で連結され,さらに直列で連結された二組の四つのセルが,並列で連結された4S1P(4直列1並列)形態であってもよい。かかる4S1P形態の場合,1つのセル111がおよそ4V前後の充放電電圧を有するので,第1バンク110全体としては,およそ16V前後の充放電電圧を有する。
第2バンク120は,第1バンク110と同様に,充放電可能な二次電池である。すなわち,第2バンク120は,複数のセル121が直列および並列で連結されている。例えば,第2バンク120は四つのセル121が直列で連結され,さらに直列で連結された,二組の四つのセルが並列で連結された4S1P形態であり得る。このような4S1P形態の場合,第2バンク120の充放電電圧はおよそ16V前後になることができる。また,第2バンク120は,第1バンク110と直列で連結されている。よって,第1バンク110と第2バンク120を合わせた充放電電圧はおよそ32V前後になる。
第1制御部130は,第1バンク110の充放電電圧および電流を感知して,充放電異常時(すなわち,過充電または過放電の時)に所定電圧を出力する。もちろん,図1に示していないが,第1バンク110の充放電電圧および電流を感知するために,別途のセンサー(例えば,センサーレジスター)が回路に加えられることは当然である。ここで,該センサーは従来一般的に知られた技術であるので,ここでその構成および作用の説明は省略する。また,第1バンク110は第2バンク120と直列で連結されているため,第1制御部130は,実際には第1バンク110および第2バンク120の総電圧を感知する。よって,第1制御部130の出力電圧も第1バンク110および第2バンク120の総電圧となる。つまり,第1制御部130からおよそ32V前後の電圧が出力される。このような第1制御部130は,通常の集積回路であるマイクロコンピューターチップまたは論理回路チップ形態に具現することができるが,ここで,その種類および具現形態を限定するものではない。
第2制御部140は,第2バンク120の充放電電圧および電流を感知して,充放電異常時(すなわち,過充電または過放電の時)に所定電圧を出力する。もちろん,図1および図2に示していないが,第2バンク120の充放電電圧および電流を感知するために,別途のセンサー(例えば,センサーレジスター)が回路に加えられることは当然である。ここで,該センサーは従来一般的に知られた技術であるので,ここでその構成および作用の説明は省略する。ここで,第2制御部140は第2バンク120のみの電圧を感知するので,第2制御部140の出力電圧も第2バンク120の電圧となる。つまり,第2制御部140からおよそ16V前後の電圧が出力される。このような第2制御部140は通常の集積回路であるマイクロコンピューターチップまたは論理回路チップ形態に具現できるが,ここで,その種類および具現形態を限定するものではない。
レベルシフター150は,第2制御部140の出力電圧を第1制御部130の出力電圧までシフト(すなわち,電圧上昇)させて出力する役目をする。このようなレベルシフター150は,図2に示すように,フォトカプラー151を用いることができるが,このような構成が本実施形態を限定するものではない。すなわち,フォトカプラー151のほかに複数のトランジスタなどを用いた多様なレベルシフト回路を構成してもよい。
例えば,レベルシフター150は,発光ダイオード152,フォトトランジスタ153およびロード抵抗154で構成されていてもよい。すなわち,第2制御部140の出力端に発光ダイオード152が連結され,発光ダイオード152から発光される光によってオンされるように,フォトトランジスタ153が発光ダイオード152に相隣接して配置されていてもよい。
フォトトランジスタ153とロード抵抗154との間には出力端が結合されていてもよく,この出力端は論理和素子160の一入力端として用いてもよい。また,フォトトランジスタ153のコレクタには,第1制御部の出力電圧と同じ大きさを有するVcc電圧(例えば,32V)が印加され,ロード抵抗154の該出力端と反対側の端には,第2制御部の出力電圧と同じ大きさを有するVee電圧(例えば,16V)を印加されるようにしてもよい。このようなレベルシフター150は,例えば第2制御部140から16Vの電圧が印加されれば,これを32Vに変更して論理和素子160に出力する。よって,論理和素子160は,第1制御部130,第2制御部140がそれぞれ相異したレベルの電圧を出力しても,すべて同一レベルの信号として処理することができることになる。
論理和素子160の入力端は,第1制御部130の出力端とレベルシフター150の出力端にそれぞれ連結されている。よって,論理和素子160の入力端に第1制御部130の出力信号またはレベルシフター150の出力信号のいずれか一つでも入力されれば,論理和素子160は所定信号を出力することになる。ここで,論理和素子160は,通常,第1制御部130の出力電圧をハイ状態と認識するように設計することができる。すなわち,本実施形態においては,第1制御部130の出力電圧である32Vの電圧をハイ状態と認識することができる。しかし,第2制御部140の出力電圧は16Vであるので,この信号を直接前記論理和素子160に入力すると,これをハイ信号と認識しないこともある。したがって,本実施形態は,第2制御部140の出力電圧が16Vであったとしても,第2制御部140の出力電圧を,レベルシフター150を用いて32Vに上昇させて論理和素子160に入力させることにより,たとえ第1制御部130,第2制御部140の出力電圧が異なったとしても,一つの論理和素子160でこれを共に入力電圧として用いることができることになる。
本実施形態では第1制御部130の出力電圧をハイ状態になるように論理和素子160を構成したが,もちろん,その反対の構成も可能である。すなわち,第2制御部140の出力電圧16Vがハイ状態となるようにして,第1制御部130の出力電圧32Vをレベルシフト(つまり,電圧下降)させて第2制御部140の出力電圧16Vと同一になるようにして,論理和素子160の入力信号として用いてもよい。
第1スイッチ170は,論理和素子160の出力端に連結されて,オンまたはオフが可能になっている。論理和素子160が所定電圧を出力すると,第1スイッチ170はオンされる。もちろん,論理和素子160が所定電圧を出力しなければ,第1スイッチ170はオフ状態を維持する。例えば,第1スイッチ170は,図3および図4に示したように,Nチャンネル型電界効果型トランジスタFET1であってもよい。すなわち,電界効果トランジスタFET1のゲートを論理和素子160の出力端に連結したものであってもよい。したがって,論理和素子160がハイ状態を出力すると,第1スイッチ170はオンされ,論理和素子160がロー状態を出力すると,第1スイッチ170はオフされる。
第2スイッチ180は,第1バンク110および第2バンク120を充放電させる大電流ラインCLに直接連結されている。また,第2スイッチ180は,第1スイッチ170と反対に作用する。すなわち,第1スイッチ170がオンされると,第2スイッチ180はオフされ,第1スイッチ170がオフされると,第2スイッチ180はオンされる。
このような第2スイッチ180は,図3に示したように,Nチャンネル型電界効果トランジスタFET2であってもよい。もちろん,このような第2スイッチ180がオフされると,第1バンク110,第2バンク120の充放電動作が停止される。ここで,第2スイッチ180として用いた電界効果トランジスタFET2は,大電流に充分に耐えることができる程度のものを選択することができる。
また,第2スイッチ180は,図4に示したように,熱により溶融するヒューズ181であってもよい。すなわち,第1スイッチ170と大電流ラインCLとの間には発熱用抵抗182が形成され,その発熱用抵抗182とともにヒューズ181を設けてもよい。したがって,第1スイッチ170がオンされると,発熱用抵抗182を介して電流が流れることになり,よって,発熱用抵抗182が高温を発し,結局ヒューズ181が切れることになる。もちろん,このようなヒューズ181の融断によって第1バンク110,第2バンク120の充放電動作が停止される。
以上の説明において,本実施形態ではバンクの数を2つに限定して説明したが,このようなバンクは2つ以上となることもできることは当然である。もちろん,このようなバンク数の増加によって制御部およびレベルシフターの数も増加することができる。すなわち,バンクおよび制御部の数がn個(nは任意の2以上の整数)であれば,レベルシフターの数はn−1個となる。
図1,図3及び図4において,未説明の符号P+およびP−は充電端子または放電端子である。
上記のような構成を有する,本実施形態による二次電池パック用保護回路100の動作を説明すると,次の通りである。
まず,第1制御部130は,センサーレジスター(図示せず)などを用いて第1バンク110の充放電電圧を感知する。この感知の結果,充電電圧または電流が基準値より大きいか,または放電電圧または電流が基準値より小さい場合,第1制御部130は論理和素子160に所定電圧を出力することになる。例えば,第1バンク110は第2バンク120と直列連結されているので,これを感知して制御処理する第1制御部130は,およそ32Vの電圧を論理和素子160に出力する。
すると,論理和素子160は,2つの入力端のいずれか一方にだけ入力があれば所定信号を出力する素子であるので,第1制御部130が論理和素子160に所定電圧を出力すると,論理和素子160は第1スイッチ170に所定信号を出力することになる。ここで,論理和素子160はおよそ32Vの出力電圧をハイと認識するように設計されている。
上記のような論理和素子160の出力信号によって,第1スイッチ170はオンされる。すなわち,第1スイッチ170がNチャンネル型電界効果型トランジスタFET1の場合,ゲートに所定電圧が印加されることにより,ドレインからソース側に所定電流が流れることになる。
このように,第1スイッチ170がオンされると,大電流ラインCLに設けられた第2スイッチ180がオフされる。すなわち,第1バンク110,第2バンク120の充放電動作が停止される。例えば,第2スイッチ180がNチャンネル型電界効果型トランジスタFET2の場合,ゲートがロー状態になることにより,ドレインからソース側に,またはその反対方向に流れる電流が遮断される。
また,第2スイッチ180が,ヒューズ181および発熱用抵抗182で構成されている場合にも,第1スイッチ170の作動によって充放電が停止される。すなわち,第1スイッチ170がオンされると,発熱用抵抗182を介して電流が流れることになり,よって発熱用抵抗182が高温を発し,結局ヒューズ181が切れることになる。
一方,第2制御部140は,センサートランジスタ(図示せず)などを用いて第2バンク120の充放電電圧を感知する。この感知の結果,充電電圧または放電電圧が基準値より大きいか,または放電電圧または電流が基準値より小さい場合,第2制御部140はレベルシフター150に所定電圧を出力することになる。例えば,第2バンク120はおよそ16V前後の充放電電圧を有するので,これを感知して処理する第2制御部140もおよそ16V前後の電圧をレベルシフター150に出力する。
すると,レベルシフター150は,第2制御部140からのおよそ16Vの出力電圧を,第1制御部の出力電圧であるおよそ32Vにシフトさせて,論理和素子160の入力端子に出力する。例えば,フォトトランジスタ153のコレクタ側に第1制御部の出力電圧であるおよそ32Vが印加され,エミッタ側には,ロード抵抗154を介して第2制御部140の出力電圧であるおよそ16Vが印加された状態であれば,フォトトランジスタ153が作動すると,フォトトランジスタ153のエミッタとロード抵抗154との間にはおよそ32Vの電圧が印加される。したがって,このようなフォトトランジスタ153のエミッタとロード抵抗154との間に印加されたおよそ32Vの電圧が,論理和素子160に入力される。
したがって,論理和素子160においては,第1制御部130と同様に,いずれか一入力端におよそ32Vの出力電圧が印加され,これをハイ信号と認識して所定信号を出力することになる。
上記のような論理和素子160の出力信号によって,第1スイッチ170はオンされる。すなわち,第1スイッチ170が電界効果型トランジスタFET1の場合,ゲートに論理和素子160から所定電圧が印加されることにより,ドレインからソース側へ所定電流が流れることになる。
このように,第1スイッチ170がオンされると,大電流ラインに設けられた第2スイッチ180がオフされる。すなわち,第1バンク110,第2バンク120の充放電動作が停止される。例えば,第2スイッチ180がNチャンネル型電界効果型トランジスタの場合,ゲートがロー状態となることにより,ドレインからソース側に,またはその反対方向に流れる電流が遮断される。
また,第2スイッチ180がヒューズ181および発熱用抵抗182で構成されている場合にも,第1スイッチ170の作動によって充放電が停止される。すなわち,第1スイッチ170がオンされると,発熱用抵抗182を介して電流が流れることになり,よって発熱用抵抗182が高温を発し,結局ヒューズ181が切れることになる。
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
本発明は,各バンクの充放電電圧を感知して制御処理する各制御部の出力電圧がみんな同一レベルになるようにすることにより,回路構成を簡単にしながらも各バンクの安全性は低下させない二次電池パック用保護回路に適用可能である。
本発明の一実施形態による二次電池パック用保護回路を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による二次電池パック用保護回路のレベルシフターを具体化して示す説明図である。 本発明のほかの実施形態による二次電池パック用保護回路を示すブロック図である。 本発明のさらにほかの実施形態による二次電池パック用保護回路を示すブロック図である。
符号の説明
100 二次電池パック用保護回路
110 第1バンク
111 セル
120 第2バンク
121 セル
130 第1制御部
140 第2制御部
150 レベルシフター
151 フォトカプラー
152 ダイオード
153 フォトトランジスタ
154 ロード抵抗
160 論理和素子
170 第1スイッチ
180 第2スイッチ

Claims (16)

  1. 直列で連結される,充放電可能な複数のバンクと;
    前記複数のバンクにそれぞれ連結されて,前記各バンクの充放電電圧および電流を感知して,前記各バンクに充放電異常が発生した時に所定電圧を出力する制御部と;
    前記各制御部に連結され,前記各制御部の出力電圧が同一になるように前記各制御部の出力電圧を変更する少なくとも一つのレベルシフターと;
    前記制御部または前記レベルシフターの出力電圧によってオンまたはオフされる第1スイッチと;
    前記複数のバンクを充放電させる大電流ラインに設けられ,前記第1スイッチによってオンまたはオフされることにより,前記複数のバンクの充放電状態を停止させることができる第2スイッチと;
    を備え、
    前記第1スイッチの入力端には,前記レベルシフターが連結されない前記制御部の出力信号および前記レベルシフターの出力信号を入力信号とする論理和素子がさらに連結され,前記論理和素子に少なくとも一の入力信号が印加され,前記論理和素子の出力によって前記第1スイッチがオンされることを特徴とする,二次電池パック用保護回路。
  2. 前記バンクは,複数の充放電可能なセルが直列および並列で連結されてなることを特徴とする,請求項1に記載の二次電池パック用保護回路。
  3. 前記バンクおよび前記制御部の数がn個(nは任意の2以上の整数)であり,前記レベルシフターの数はn−1個であることを特徴とする,請求項1または2に記載の二次電池パック用保護回路。
  4. 前記レベルシフターは,
    前記制御部の出力電圧によって所定波長の光を発光する発光ダイオードと;
    前記発光ダイオードから発光される光によってオンされるフォトトランジスタと;
    前記フォトトランジスタのエミッタに連結される抵抗と;
    を備えることを特徴とする,請求項1〜のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
  5. 複数のセルが直列および並列で連結されてなり,充放電される第1バンクと;
    複数のセルが直列および並列で連結されてなり,前記第1バンクと直列で連結されて充放電される第2バンクと;
    前記第1バンクの充放電電圧および電流を感知して,前記第1バンクに充放電異常が発生した時に,所定電圧を出力する第1制御部と;
    前記第2バンクの充放電電圧および電流を感知して,前記第2バンクに充放電異常が発生した時に,所定電圧を出力する第2制御部と;
    前記第2制御部の出力電圧を前記第1制御部の出力電圧と同一になるように変換するレベルシフターと;
    前記第1制御部または前記レベルシフターの出力電圧によってオンまたはオフされる第1スイッチと;
    前記第1バンクおよび前記第2バンクを充放電させる大電流ラインに設けられ,前記第1スイッチによってオンまたはオフされることにより,前記第1バンクおよび前記第2バンクの充放電状態を停止させることができる第2スイッチと;
    を備え
    前記第1制御部の出力端と前記レベルシフターの出力端には,2つの入力端を有する論理和素子がさらに連結され,前記論理和素子の出力端は前記第1スイッチに連結されることにより,前記論理和素子の少なくとも一入力端に入力が印加される場合,出力端を介して第1スイッチがオンされることを特徴とする,二次電池パック用保護回路。
  6. 前記第1バンクおよび前記第2バンクは,それぞれ4個のセルが直列で連結されるとともに,直列で連結された前記4個のセルが互いに並列で連結されて,全体として8個のセルで構成されることを特徴とする,請求項に記載の二次電池パック用保護回路。
  7. 直列で連結された前記第1バンクと前記第2バンクの総充放電電圧は,前記第1バンクの充放電電圧のおよそ2倍であることを特徴とする,請求項5または6に記載の二次電池パック用保護回路。
  8. 前記第1バンクの充放電電圧は前記第2バンクの充放電電圧と合わせられて前記第1制御部に出力されることを特徴とする,請求項5〜7のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
  9. 前記第1制御部の出力電圧は,前記第2制御部の出力電圧のおよそ2倍であることを特徴とする,請求項5〜8のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
  10. 前記レベルシフターはフォトカプラーであることを特徴とする,請求項5〜9のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
  11. 前記レベルシフターは,
    前記第2制御部の出力電圧によって所定波長の光を発光する発光ダイオードと;
    前記発光ダイオードから発光される光によってオンされるフォトトランジスタと;
    前記フォトトランジスタのエミッタに連結される抵抗と;
    を含んでなることを特徴とする,請求項5〜9のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
  12. 前記フォトトランジスタのコレクタには,前記第1制御部から出力する電圧と同一電圧が印加され,前記抵抗の後端には,前記第2制御部から出力する電圧と同一電圧が印加され,前記フォトトランジスタのエミッタと抵抗との間に出力端を形成することにより,前記出力端を介して前記第1制御部から出力する電圧と同一の電圧に出力が変更された電圧が出力されることを特徴とする,請求項11に記載の二次電池パック用保護回路。
  13. 前記第1スイッチは電界効果トランジスタであることを特徴とする,請求項5〜12のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
  14. 前記第2スイッチは,前記第1スイッチによってオンまたはオフされる電界効果トランジスタであることを特徴とする,請求項5〜13のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
  15. 前記第2スイッチは,前記第1スイッチによって切れるヒューズからなることを特徴とする,請求項5〜13のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
  16. 前記第2スイッチは,前記第1スイッチによって動作する発熱用抵抗と,前記発熱用抵抗の動作によって切れるヒューズとからなることを特徴とする,請求項5〜13のいずれかに記載の二次電池パック用保護回路。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7834478B2 (en) * 2006-12-05 2010-11-16 Paul Baumann Single- or dual-inverter auxiliary power conversion apparatus and system and narrow-hysteresis charging method
US8102076B2 (en) * 2006-12-05 2012-01-24 Enertek Solutions, Inc. Daycab auxiliary power conversion apparatus
US20080129115A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-05 Enertek Solutions, Inc. Vehicular outboard power conversion apparatus, system and method
JP4605166B2 (ja) * 2007-02-14 2011-01-05 パナソニック電工株式会社 電池パック
JP4659886B2 (ja) * 2009-01-27 2011-03-30 シャープ株式会社 二次電池保護回路
KR101016825B1 (ko) * 2009-02-24 2011-02-21 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 과방전 보호 방법
JP5437770B2 (ja) * 2009-10-20 2014-03-12 セイコーインスツル株式会社 バッテリ状態監視回路及びバッテリ装置
KR101065974B1 (ko) 2009-10-30 2011-09-19 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지의 제어 회로
JP5461221B2 (ja) 2010-02-12 2014-04-02 株式会社マキタ 複数のバッテリパックを電源とする電動工具
JP5432761B2 (ja) * 2010-02-12 2014-03-05 株式会社マキタ 複数のバッテリパックを電源とする電動工具
JP5700756B2 (ja) * 2010-04-28 2015-04-15 矢崎総業株式会社 複数組電池の電圧測定装置
KR101147205B1 (ko) * 2010-10-06 2012-05-25 삼성에스디아이 주식회사 대전류 제어 장치 및 방법, 이를 이용한 전력 저장 장치
CN102545162B (zh) * 2010-12-09 2014-06-04 无锡华润上华半导体有限公司 锂电池保护电路
US20130257381A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Steven Diamond Peak-equalized battery charge balancing
US9728820B2 (en) * 2012-03-29 2017-08-08 Atieva, Inc. Margin-based battery charge balancing
CN102664453B (zh) * 2012-05-15 2014-02-19 华为终端有限公司 电池切换装置
US10297855B2 (en) * 2012-05-29 2019-05-21 Nutech Ventures Rechargeable multi-cell battery
JP6202632B2 (ja) * 2012-09-18 2017-09-27 Necエナジーデバイス株式会社 蓄電システムおよび電池保護方法
CN102842896B (zh) * 2012-09-29 2014-11-26 上海空间电源研究所 锂离子蓄电池过放保护控制系统及过放保护方法
KR101555660B1 (ko) * 2013-10-14 2015-09-25 주식회사 엘지화학 이차전지의 충전량 유지 장치 및 방법
CN104871396B (zh) * 2013-10-25 2018-06-05 株式会社Lg化学 用于使用少量绝缘元件发送二次保护信号和诊断信号的电池管理系统
DE102015116508A1 (de) * 2015-09-29 2017-03-30 Metabowerke Gmbh Elektrowerkzeugmaschine mit mehreren Akkupacks
US10513005B2 (en) 2016-11-02 2019-12-24 Makita Corporation Power tool
KR102301664B1 (ko) * 2017-07-17 2021-09-14 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5547775A (en) * 1991-04-26 1996-08-20 Sony Corporation Circuit for preventing overcharge and overdischarge of secondary batteries
US5206578A (en) * 1991-10-15 1993-04-27 Norvik Technologies Inc. Monitoring system for batteries during charge and discharge
US5530336A (en) * 1992-09-17 1996-06-25 Sony Corporation Battery protection circuit
US5548196A (en) * 1993-02-27 1996-08-20 Goldstar Co., Ltd. Switched reluctance motor driving circuit
US5422558A (en) * 1993-05-05 1995-06-06 Astec International Ltd. Multicell battery power system
US5424936A (en) * 1994-01-12 1995-06-13 Deltec Corporation Boost-input backed-up uninterrupted power supply
JPH07336905A (ja) 1994-06-08 1995-12-22 Nissan Motor Co Ltd 組電池の充電装置
US5789900A (en) * 1994-12-05 1998-08-04 Fuji Photo Film Co., Ltd. Device for protecting a secondary battery from overcharge and overdischarge
US5581170A (en) * 1994-12-12 1996-12-03 Unitrode Corporation Battery protector
JP3439035B2 (ja) * 1996-07-30 2003-08-25 三洋電機株式会社 電池の過放電を防止するパック電池
JP3248851B2 (ja) 1996-10-29 2002-01-21 エヌイーシーモバイルエナジー株式会社 二次電池の保護装置
US5781390A (en) * 1996-12-21 1998-07-14 Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. Integrated supply protection
US5965996A (en) * 1997-12-11 1999-10-12 Vectrix Corporation Electrical scooter having an equalization circuit for charging multiple batteries
US6192125B1 (en) * 1998-07-01 2001-02-20 Texas Instruments Incorporated Optical coupling circuit for a data access arrangement (DAA)
JP3347300B2 (ja) 1999-06-10 2002-11-20 エヌイーシートーキン栃木株式会社 シリーズ接続電池用保護回路及び該保護回路を備えた電池パック並びにバックアップ電源装置
US6150795A (en) * 1999-11-05 2000-11-21 Power Designers, Llc Modular battery charge equalizers and method of control
JP3681624B2 (ja) * 2000-08-31 2005-08-10 富士通株式会社 充電回路、充放電回路、及び電池パック
US6889038B2 (en) * 2001-04-06 2005-05-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dynamic biasing of a transmitter
JP3615500B2 (ja) 2001-06-22 2005-02-02 三洋電機株式会社 組電池の充電率調整回路
JP3615507B2 (ja) * 2001-09-28 2005-02-02 三洋電機株式会社 組電池の充電率調整回路
AU2003212952A1 (en) * 2002-02-11 2003-09-04 Modular Energy Devices, Inc. Systems and methods for connecting battery cells background
EP1339154A1 (en) * 2002-02-25 2003-08-27 Dialog Semiconductor GmbH Monolithic battery protection circuit
US6771045B1 (en) * 2002-09-05 2004-08-03 Ise Corporation Systems and methods for battery charging and equalization
JP2004319104A (ja) * 2003-04-11 2004-11-11 Seiko Instruments Inc 電池残量計算機能付電池パック
EP1779141A2 (en) * 2004-08-13 2007-05-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Solid state radiation detector packaging technique

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