JP5458647B2

JP5458647B2 - 保護回路

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Publication number: JP5458647B2
Application number: JP2009107318A
Authority: JP
Inventors: 順司竹下; 巌北村
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-04-27
Also published as: JP2010259240A

Description

本発明は、二次電池を二重保護するための二重保護回路が設けられた保護回路に関する。

近年では、リチウムイオン電池等の二次電池で駆動するデジタルカメラや携帯電話等の携帯機器が普及している。リチウムイオン電池等の二次電池は、使用上の安全性を確保するために保護回路が備えられた電池パックの形態で使用される。

従来の電池パックでは、充放電を制御して二次電池を過充電及び過放電から保護する保護回とは別に、二次電池を二重保護するための二重保護回路が設けられたものがある。従来の電池パックでは、二次電池の電池温度等に基づき保護回路が二次電池の保護動作を行っても、二次電池を保護できない場合に、二重保護回路による保護動作を行う。例えば特許文献１には、二次電池の充放電を制御する制御ＩＣと、二次電池を二重に保護するための二重保護ＩＣとが設けられた電池パックが開示されている。

ところで近年の携帯機器は多機能化が進んでおり、機器本体の温度が高くなる傾向にある。携帯機器に電池パックを搭載した状態で機器本体の温度が高くなると、電池パックの温度も上昇する。このとき電池パックは、二次電池の温度が上昇したものと判断し、保護回路を動作させる場合がある。

そこで従来の携帯機器は、機器本体の温度上昇による電池パックの温度上昇で保護回路が動作しないように、電池パック内の温度検出素子により検出された電池温度を実際の温度よりも低い温度として認識させる等の工夫が行われている。

特開２００７−１４１５７２号公報

上記従来の技術では、温度検出素子により検出された二次電池の温度を電池パック外から実際よりも低く認識させることができるため、二次電池の温度異常を正しく検出することができず使用上の安全性に問題がある。

本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決するためになされたものであり、二次電池の温度異常を正しく検出することができ、使用上の安全性を向上させることが可能な保護回路を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。

本発明は、二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続され、前記二次電池（１１０）を保護する保護回路（１１０）であって、
前記二次電池（１１０）の温度を検出する温度検出素子（Ｒｓ）と、
前記二次電池（１１０）の負極と前記負荷（１２０）の負極とを接続する配線に設けられたスイッチ手段（Ｍ１０、Ｍ２０）と、
前記温度検出素子（Ｒｓ）により検出された前記二次電池（１１０）の温度が第一の温度範囲内であるか否かに応じて決まる第一の過充電検出電圧と、前記二次電池（１１０）の電池電圧とに基づき前記スイッチ手段（Ｍ１０、Ｍ２０）のオン／オフを制御する第一の保護回路（２００）と、
前記二次電池（１１０）の正極と前記負荷（１２０）の正極とを接続する配線に設けられたヒューズ（４００）と、
前記温度検出素子（Ｒｓ）により検出された前記二次電池（１１０）の温度が前記第一の温度範囲よりも広い第二の温度範囲内であるか否かに応じて決まる前記第一の過充電検出電圧より高い第二の過充電検出電圧と、前記二次電池（１１０）の電池電圧に基づき前記二次電池（１１０）の過充電を検出して前記ヒューズ（４００）の溶断を制御する第二の保護回路（３００）と、を有する構成とした。

また本発明の保護回路において、前記第二の保護回路（３００）は、
前記第二の過充電検出電圧を生成する電圧源（３１４）と、
前記二次電池（１１０）の電池電圧と、前記第二の過充電検出電圧とを比較するコンパレータ（３１１）と、を有する過充電検出回路（３１０）と、
前記温度検出素子（Ｒｓ）により検出された温度に基づき前記電圧源（３１４）に前記第二の過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する電圧調整回路（３２０）と、を有する構成とした。

また本発明の保護回路において、前記電圧調整回路（３２０）は、
前記温度検出素子（Ｒｓ）により検出された温度が前記第二の温度範囲外であることを検出したとき、前記電圧源（３１４）の前記第二の過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する構成とした。

また本発明の保護回路において、前記過充電検出回路（３１０）は、
前記電圧調整回路（３２０）から前記制御信号が出力されたとき、前記電圧源（３１４）で生成される前記第二の過充電検出電圧を、前記温度検出素子（Ｒｓ）により検出された温度が前記第二の温度範囲内であるときの過充電検出電圧よりも低くする構成とした。

また本発明の保護回路において、前記電圧調整回路（３２０）は、
前記温度検出素子（Ｒｓ）と接続された温度検出用端子（ＴＨ端子）の電圧が非反転入力端子に供給され、反転入力端子に第一の所定電圧（Ｖｚ１）が供給される第一のコンパレータ（３２１）と、
前記温度検出素子（Ｒｓ）と接続された温度検出用端子（ＴＨ端子）の電圧が反転入力端子に供給され、非反転入力端子に第二の所定電圧（Ｖｚ２）が供給される第二のコンパレータ（３２２）と、
前記第一のコンパレータ（３２１）の出力信号と、前記第二のコンパレータ（３２２）の出力信号とが入力されるＯＲ回路（３２５）と、
前記ＯＲ回路（３２５）の出力信号を所定時間遅延させる遅延回路（３２６）と、を有する構成とした。

また本発明の保護回路において、前記二次電池（１１０）は、複数の電池セル（１１１〜１１４）が直列に接続されて構成されており、
前記過充電検出回路（３１０Ａ）は、
前記複数の電池セル（１１１〜１１４）と同数の複数のコンパレータ（３１１Ａ〜３１１Ｄ）を有し、
前記複数のコンパレータ（３１１Ａ〜３１１Ｄ）の反転入力端子に前記電池セル同士の接続点の電圧が供給され、前記複数のコンパレータ（３１１Ａ〜３１１Ｄ）の非反転入力端子に前記過充電検出電圧が供給され、
前記電池セル（１１１〜１１４）毎の過充電を検出する構成としても良い。

本発明は、二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続され、前記二次電池（１１０）を保護する保護回路（３００）であって、
前記二次電池（１１０）の過充電を検出するための閾値電圧である過充電検出電圧を生成する電圧源（３１４）と、
前記二次電池（１１０）の電池電圧と、前記過充電検出電圧とを比較するコンパレータ（３１１）と、を有する過充電検出回路（３１０）と、
前記二次電池（１１０）の温度を検出する温度検出素子（Ｒｓ）により検出された温度に基づき前記電圧源（３１４）に前記過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する電圧調整回路（３２０）と、を有し、
前記電圧調整回路（３２０）は、
前記温度検出素子（Ｒｓ）により検出された温度が、前記温度検出素子と接続された他の保護回路が過充電を検出する他の過充電検出電圧を決める第一の温度範囲よりも広い第二の温度範囲外であるとき、前記他の過充電検出電圧より高い前記過充電検出電圧を、前記温度が前記第一の温度範囲内であるときの前記他の過充電検出電圧より低くする構成とした。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、二次電池の温度異常を正しく検出することができ、使用上の安全性を向上させることができる。

本実施形態の保護回路を説明するための図である。第一の実施形態の二重保護ＩＣを説明する図である。第一の実施形態の保護回路における二次電池の温度と過充電検出電圧との関係の一例を示す図である。第二の実施形態の二重保護ＩＣを説明する図である。

本発明は、二重保護ＩＣに二次電池の温度を検出するための温度検出用端子と、過充電検出回路と、電圧調整回路とを設け、二次電池の温度が所定範囲外となったとき、電圧調整回路により過充電検出回路における過充電検出電圧を調整することで、二重保護ＩＣにおいても二次電池の温度保護を行う。

（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態の保護回路を説明するための図である。

本実施形態の保護回路１００は、二次電池１１０と負荷１２０との間に接続されて、二次電池１１０の保護を行う。

本実施形態の保護回路１００は、保護ＩＣ２００、二重保護ＩＣ３００、ヒューズ４００を有する。また保護回路１００は、トランジスタＭ１０、Ｍ２０、Ｍ３０、温度検出素子であるサーミスタＲｓを有する。

本実施形態の保護回路１００は、保護ＩＣ２００においてサーミスタＲｓを用いて二次電池１１０の温度保護を行い、保護ＩＣ２００による保護でも二次電池１１０を保護できない場合には、二重保護ＩＣ３００とヒューズ４００とにより二次電池１１０の保護を行う。本実施形態の二重保護ＩＣ３００では、サーミスタＲｓと接続された後述するＴＨ端の電圧を監視して、二次電池１１０の温度に基づき保護を行う。

保護ＩＣ２００は、ＶＤＤ端子、ＶＴＨ端子、ＶＳＳＴＨ端子、ＶＳＳ端子、ＤＯＵＴ端子、ＣＯＵＴ端子、Ｖ−端子を有する。ＶＤＤ端子は、抵抗Ｒ１０を介して二次電池１１０の正極側に接続され、ＶＳＳ端子は二次電池１１０の負極側へ接続される。またＶＤＤ端子は、コンデンサＣ１０を介して二次電池１１０の負極側と接続されている。ＶＴＨ端子は、サーミスタＲｓの一端及び二重保護ＩＣ３００の有するＴＨ端子と接続されている。ＶＳＳＴＨ端子は、抵抗Ｒ２０を介してサーミスタＲｓの一端と接続されている。サーミスタＲｓの他端は、二次電池１１０の正極と接続されている。

ＤＯＵＴ端子はトランジスタＭ１０のゲートに接続されており、ＣＯＵＴ端子はトランジスタＭ２０のゲートと接続されている。Ｖ−端子は、抵抗Ｒ３０を介して負荷の負極側へ接続されている。

二重保護ＩＣ３００は、ＶＤＤ端子、ＶＳＳ端子、Ｖ１端子、Ｖ２端子、Ｖ３端子、ＯＶ端子、ＴＨ端子を有する。ＶＤＤ端子は、二次電池１１０の正極と負極との間に直列に接続された抵抗Ｒ４０とコンデンサＣ２０との接続点に接続されている。ＶＳＳ端子、Ｖ１端子、Ｖ２端子、Ｖ３端子は二次電池１１０の負極側に接地されている。ＯＶ端子は、トランジスタＭ３０のゲートに接続されており、ＴＨ端子はサーミスタＲｓの一端及びＶＴＨ端子と接続されている。

ヒューズ４００は、直列に接続されたヒューズ４１０、４２０、抵抗Ｒ５０、Ｒ６０を有する。ヒューズ４１０、４２０は、二次電池１１０の正極と負荷１２０の負極との間で直列に接続されている。ヒューズ４１０とヒューズ４２０との接続点と、トランジスタＭ３０のドレインとの間に、抵抗Ｒ５０と抵抗Ｒ６０とが並列に接続されている。トランジスタＭ３０のソースは、二次電池１１０の負極に接続されている。

トランジスタＭ１０とトランジスタＭ２０とは、負荷１２０の負極側と二次電池１１０の負極側との間に接続されており、保護ＩＣ２００のＣＯＵＴ端子とＤＯＵＴ端子とから出力される信号によりオン／オフが制御される。保護回路１００では、トランジスタＭ１０をオフさせると二次電池１１０に対する放電が禁止され、トランジスタＭ２０がオフされると二次電池１１０からの充電が停止される。

本実施形態の保護ＩＣ２００は、温度異常検出回路２１０、過充電検出回路２２０、過放電検出回路２３０、充電過電流検出回路２４０、放電過電流検出回路２５０、発振器２６０、カウンタ２７０、論理回路２８０、論理回路２９０、レベルシフト２９１、遅延回路２９２、短絡検出回路２９３を有する。

温度異常検出回路２１０は、サーミスタＲｓと接続されたＶＴＨ端子の電圧を監視して温度異常を検出する。温度検出回路２１０は、温度異常を検出すると温度異常検出信号を発振器２６０と論理回路２８０へ出力する。温度異常検出信号が論理回路２８０へ出力されてからカウンタ２７０により所定の遅延時間がカウントされると、論理回路２８０はレベルシフト２９１を介してＣＯＵＴ端子から制御信号を出力し、トランジスタＭ２０をオフさせて充電を禁止する。

過充電検出回路２２０は、ＶＤＤ端子の電圧を監視して過充電を検出する。過充電検出回路２２０が過充電を検出すると過充電検出信号を発振器２６０と論理回路２８０へ出力する。過充電検出信号が論理回路２８０へ出力されてからカウンタ２７０により所定の遅延時間がカウントされると、論理回路２８０はレベルシフト２９１を介してＣＯＵＴ端子から制御信号を出力し、トランジスタＭ２０をオフさせて充電を禁止する。

過放電検出回路２３０は、ＶＤＤ端子を監視して過放電を検出する。過放電検出回路２３０は、過放電を検出すると過放電検出信号を発振器２６０と論理回路２９０へ出力する。過放電検出信号が論理回路２９０へ出力されてからカウンタ２７０により所定の遅延時間がカウントされると、論理回路２９０はＤＯＵＴ端子から制御信号を出力し、トランジスタＭ１０をオフさせて放電を禁止する。

短絡検出回路２９３は、Ｖ−端子の電圧を監視して、二次電池１１０と負荷１２０との短絡を検出し、短絡検出信号を遅延回路２９２へ出力する。短絡検出信号が遅延回路２９２において所定の遅延時間が経過すると、短絡検出信号は論理回路２９０へ供給される。論理回路２９０は、短絡検出信号を受けてＤＯＵＴ端子から制御信号を出力し、トランジスタＭ１０をオフさせて放電を禁止する。

本実施形態の二重保護ＩＣ３００は、サーミスタＲｓと接続されたＴＨ端子を有し、ＴＨ端子の電圧Ｖｔｈを監視することで二次電池１１０の温度保護を行う。本実施形態の二重保護ＩＣ３００では、サーミスタＲｓにより検出される温度に対応して過充電を検出する閾値となる過充電検出電圧を変更する。

図２は、第一の実施形態の二重保護ＩＣを説明する図である。本実施形態の二重保護ＩＣ３００は、過充電検出回路３１０、電圧調整回路３２０を有する。二重保護ＩＣ３００では、サーミスタＲｓにより検出される二次電池１１０の温度に応じて過充電検出回路３１０で過充電を検出する際の過充電検出電圧を電圧調整回路３２０により調整する。

過充電検出回路３１０は、コンパレータ３１１、遅延回路３１２、インバータ３１３、基準電圧源３１４、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２を有する。

抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２とは、ＶＤＤ端子と接地との間に直列に接続されている。コンパレータ３１１の反転入力端子には、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との接続点Ａの電圧Ｖａが供給される。コンパレータ３１１の非反転入力端子には、基準電圧源３１４により生成される基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。本実施形態では、基準電圧源３１４により生成される基準電圧Ｖｒｅｆが過充電を検出する際の閾値電圧となる。尚本実施形態の基準電圧源３１４は、電圧調整回路３２０の出力信号に基づき、生成する基準電圧Ｖｒｅｆの値を変更することが可能な構成である。

コンパレータ３１１の出力は、遅延回路３１２へ供給される。遅延回路３１２の出力は、インバータ３１３を介してＯＶ端子から出力される。ＯＶ端子はトランジスタＭ３０のゲートと接続されており、ＯＶ端子から出力される信号がトランジスタＭ３０のオン／オフを制御する。

本実施形態の過充電検出回路３１０において、コンパレータ３１１は、接続点Ａの電圧Ｖａが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなったとき、過充電を検出したものとして出力をハイレベル（以下、Ｈレベル）からローレベル（以下、Ｌレベル）へ反転させる。Ｌレベルの信号は、遅延回路３１２で所定時間遅延された後、インバータ３１３によりＨレベルの信号に反転されてＯＶ端子から出力される。

ＯＶ端子から出力されたＨレベルの信号は、トランジスタＭ３０をオンさせる。トランジスタＭ３０がオンされると、ヒューズ４００のヒューズ４１０とヒューズ４２０が溶断され、二次電池１１０に対する充電が禁止される。

電圧調整回路３２０は、コンパレータ３２１、３２２、定電圧源３２３、３２４、ＯＲ回路３２５、遅延回路３２６を有する。

コンパレータ３２１の非反転入力端子とコンパレータ３２２の反転入力端子とは接続されており、ＴＨ端子と接続されている。ＴＨ端子は、サーミスタＲｓの一端と接続されている。コンパレータ３２１の反転入力端子には、定電圧源３２３で生成される電圧Ｖｚ１が供給される。コンパレータ３２２の非反転入力端子には、定電圧源３２４で生成される電圧Ｖｚ２が供給される。

コンパレータ３２１の出力は、ＯＲ回路３２５の一方の入力へ供給され、コンパレータ３２２の出力はＯＲ回路３２５の他方の入力へ供給される。ＯＲ回路３２５から出力される信号は遅延回路３２６により所定時間遅延された後に、電圧調整回路３２０の出力信号として過充電検出回路３１０の基準電圧源３１４へ供給される。基準電圧源３１４では、電圧調整回路３２０の出力信号に基づき、基準電圧源３１４で生成される電圧の値を調整する。本実施形態の基準電圧源３１４は、例えば電圧調整回路３２０の出力信号がＬレベルのときに生成する基準電圧をＶｒｅｆ１とした場合に、電圧調整回路３２０の出力信号がＨレベルとなったとき、基準電圧Ｖｒｅｆ１より低い電圧であるＶｒｅｆ２を生成する構成であっても良い。

例えば本実施形態の電圧調整回路３２０において、ＴＨ端子の電圧Ｖｔｈが定電圧源３２３の電圧Ｖｚ１と定電圧源３２４の電圧Ｖｚ２との間である場合（Ｖｚ１＜Ｖｔｈ＜Ｖｚ２）、コンパレータ３２１及びコンパレータ３２２の出力はＬレベルであるからＯＲ回路３２５の出力はＬレベルである。よって電圧調整回路３２０の出力信号はＬレベルとなり、基準電圧源３１４は、基準電圧Ｖｒｅｆ１を生成する。

電圧Ｖｔｈが電圧Ｖｚ１より低くなった場合（Ｖｔｈ＜Ｖｚ１＜Ｖｚ２）又は電圧Ｖｔｈが電圧Ｖｚ２より高くなった場合（Ｖｚ１＜Ｖｚ２＜Ｖｔｈ）、ＯＲ回路３２５の出力はＨレベルとなる。よって電圧調整回路３２０の出力信号はＨレベルとなる。基準電圧源３１４は、電圧調整回路３２０からＨレベルの信号を受けると、基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも低い電圧である基準電圧Ｖｒｅｆ２を生成する。

二重保護ＩＣ３００のＴＨ端子の電圧Ｖｔｈの変化は、サーミスタＲｓの抵抗値の変化によるものである。よって本実施形態の二重保護ＩＣ３００では、二次電池１１０の温度変化に応じて過充電検出電圧を変更することができる。

図３は、第一の実施形態の保護回路における二次電池の温度と過充電検出電圧との関係の一例を示す図である。

図３には、保護ＩＣ２００における二次電池１１０の温度と過充電検出電圧Ｖ２００との関係と、二重保護ＩＣ３００における二次電池１１０の温度と過充電検出電圧Ｖ３００との関係とが示されている。

図３の例では、保護ＩＣ２００は、二次電池１１０の温度が１０℃より大きく４５℃未満の場合は過充電検出電圧Ｖ２００＝４．３Ｖとし、二次電池１１０の温度が１０℃以下４５℃以上の場合は過充電検出電圧Ｖ２００＝４．０Ｖとする。このように保護ＩＣ２００では、二次電池１１０の温度が１０℃以下４５℃以上の場合には早い段階で過充電と検出することで、二次電池１１０の使用上の安全性を確保している。

また図３の例では、二重保護ＩＣ３００は、二次電池１１０の温度が０℃より大きく６０℃未満の場合は過充電検出電圧Ｖ３００＝Ｖｒｅｆ１とし、二次電池１１０の温度が０℃以下６０℃以上の場合は過充電検出電圧Ｖ３００＝Ｖｒｅｆ２とする。尚Ｖｒｅｆ１は４．３Ｖより高い電圧とし、Ｖｒｅｆ２は４．０Ｖより高い電圧とした。

本実施形態の二重保護ＩＣ３００では、例えば定電圧源３２３の電圧Ｖｚ１と定電圧源３２４の電圧Ｖｚ２とを、過充電検出電圧を切り替える温度に対応した値に設定する。例えば電圧Ｖｚ１は、二次電池１１０の温度が０℃となったときのＴＨ端子の電圧Ｖｔｈとし、電圧Ｖｚ２は二次電池１１０の温度が６０℃となったときのＴＨ端子の電圧Ｖｔｈとする。このように電圧Ｖｚ１と電圧Ｖｚ２とを設定すれば、電圧調整回路３２０は、二次電池１１０の温度が０℃以下６０℃以上となったときに過充電検出回路３１０の過充電検出電圧Ｖ３００を変更することができる。

このように本実施形態の保護回路１００では保護ＩＣ２００で二次電池１１０の温度保護を行った後も二次電池１１０の状態が回復しない場合等に、二重保護ＩＣ３００にて再度二次電池１１０の温度保護を行うことができる。したがって本実施形態の保護回路１００によれば、二次電池１１０の温度異常を正しく検出することができ、使用上の安全性を向上させることができる。

さらに本実施形態の保護回路１００では、サーミスタＲｓを保護ＩＣ２００と二重保護ＩＣ３００との間に配置した。

従来の保護回路では、サーミスタは保護ＩＣと負荷との間に配置されることが多い。このため従来の保護回路では、サーミスタが検出した二次電池の温度を負荷側で操作し、二次電池の温度を実際の温度よりも低い温度と認識させることができた。

本実施形態の保護回路１００では、サーミスタＲｓを保護ＩＣ２００と二重保護ＩＣ３００との間、すなわち二次電池１１０の近傍に配置しているため、従来の保護回路のように、負荷１２０側で検出された二次電池１１０の温度を操作することはできない。

よって本実施形態では、二次電池１１０の温度を正確に検出することができ、使用上の安全性を向上させることができる。

（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態は、二重保護ＩＣが二次電池の多直列接続に対応している点のみ第一の実施形態と相違する。よって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、説明を省略する。

図４は、第二の実施形態の二重保護ＩＣを説明する図である。

本実施形態では、二次電池１１０Ａは、４つの電池セル１１１〜１１４が直列に接続されて構成されている。

本実施形態の二重保護ＩＣ３００Ａは、過充電検出回路３１０Ａ、電圧調整回路３２０、ＶＤＤ端子、ＶＳＳ端子、ＯＶ端子、ＴＨ端子、Ｖ１端子、Ｖ２端子、Ｖ３端子を有する。

二重保護ＩＣ３００のＶＤＤ端子は、二次電池１１０Ａの正極と負極との間に直列に接続された抵抗Ｒ４０とコンデンサＣ２０との接続点と接続されている。ＶＳＳ端子は、二次電池１１０Ａの負極に接続されている。Ｖ１端子は、電池セル１１１と電池セル１１２との接続点Ｎと接続されている。Ｖ２端子は、電池セル１１２と電池セル１１３との接続点Ｍと接続されている。Ｖ３端子は、電池セル１１３と電池セル１１４との接続点Ｌと接続されている。

本実施形態の過充電検出回路３１０Ａは、コンパレータ３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃ、３１１Ｄ、抵抗Ｒ３１〜３８、遅延回路３１２、インバータ３１３、基準電圧源３１４、ＯＲ回路３１５を有する。

抵抗Ｒ３１〜抵抗Ｒ３７は、ＶＤＤ端子とＶＳＳ端子との間で直列に接続されている。

コンパレータ３１１Ａの反転入力端子は、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との接続点Ｏと接続されており、コンパレータ３１１Ａの非反転入力端子は基準電圧源３１４と接続されている。コンパレータ３１１Ｂの反転入力端子は、抵抗Ｒ３２と抵抗Ｒ３３との接続点Ｐ及びＶ３端子と接続されており、コンパレータ３１１Ｂの非反転入力端子は基準電圧源３１４と接続されている。

コンパレータ３１１Ｃの反転入力端子は、抵抗Ｒ３４と抵抗Ｒ３５との接続点Ｑ及びＶ２端子と接続されており、コンパレータ３１１Ｃの非反転入力端子は基準電圧源３１４と接続されている。コンパレータ３１１Ｄの反転入力端子は、抵抗Ｒ３６と抵抗Ｒ３７との接続点Ｒ及びＶ１端子と接続されており、コンパレータ３１１Ｄの非反転入力端子は基準電圧３１４と接続されている。

コンパレータ３１１Ａ〜３１１Ｄの出力は、ＯＲ回路３１５に入力されている。ＯＲ回路３１４の出力は遅延回路３１２へ供給される。遅延回路３１２の出力は、インバータ３１３により反転されて、過充電検出回路３１０Ａの出力信号としてＯＶ端子から出力される。

本実施形態では、各電池セル同士の接続点をコンパレータの反転入力端子と接続することで、電池セル毎に過充電を検出することができる。具体的には、本実施形態では、コンパレータ３１１Ａは電池セル１１４の過充電を検出し、コンパレータ３１１Ｂは電池セル１１３の過充電を検出し、コンパレータＣは電池セル１１２の過充電を検出し、コンパレータＤは電池セル１１１の過充電を検出する。

本実施形態では、二次電池１１０Ａを構成する電池セル１１１〜１１４のうち何れかの電池セルで過充電が検出された場合、過充電検出信号がＯＶ端子から出力されてヒューズ４１０、４２０を溶断する。

よって本実施形態では、電池セルが多直列に接続された二次電池１１０Ａにおいても、使用上の安全性を向上させることができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１００保護回路
２００保護ＩＣ
２１０温度異常検出回路
２２０、３１０、３１０Ａ充電検出回路
２３０過放電検出回路
２４０充電過電流検出回路
２５０放電過電流検出回路
２６０発振器
２７０カウンタ
２８０、２９０論理回路
３００、３００Ａ二重保護ＩＣ
３２０電圧調整回路

Claims

二次電池と負荷との間に接続され、前記二次電池を保護する保護回路であって、
前記二次電池の温度を検出する温度検出素子と、
前記二次電池の負極と前記負荷の負極とを接続する配線に設けられたスイッチ手段と、

前記温度検出素子により検出された前記二次電池の温度が第一の温度範囲内であるか否かに応じて決まる第一の過充電検出電圧と、前記二次電池の電池電圧とに基づき前記スイッチ手段のオン／オフを制御する第一の保護回路と、
前記二次電池の正極と前記負荷の正極とを接続する配線に設けられたヒューズと、
前記温度検出素子により検出された前記二次電池の温度が前記第一の温度範囲よりも広い第二の温度範囲内であるか否かに応じて決まる前記第一の過充電検出電圧より高い第二の過充電検出電圧と、前記二次電池の電池電圧とに基づき前記二次電池の過充電を検出して前記ヒューズの溶断を制御する第二の保護回路と、を有する保護回路。
前記第二の保護回路は、
前記第二の過充電検出電圧を生成する電圧源と、
前記二次電池の電池電圧と、前記第二の過充電検出電圧とを比較するコンパレータと、を有する過充電検出回路と、
前記温度検出素子により検出された温度に基づき前記電圧源に前記第二の過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する電圧調整回路と、を有する請求項１記載の保護回路。
前記電圧調整回路は、
前記温度検出素子により検出された温度が前記第二の温度範囲外であることを検出したとき、前記電圧源の前記第二の過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する請求項２記載の保護回路。
前記過充電検出回路は、
前記電圧調整回路から前記制御信号が出力されたとき、前記電圧源で生成される前記第二の過充電検出電圧を、前記温度検出素子により検出された温度が前記第二の温度範囲内であるときの第二の過充電検出電圧よりも低くする請求項３記載の保護回路。
前記電圧調整回路は、
前記温度検出素子と接続された温度検出用端子の電圧が非反転入力端子に供給され、反転入力端子に第一の所定電圧が供給される第一のコンパレータと、
前記温度検出素子と接続された温度検出用端子の電圧が反転入力端子に供給され、非反転入力端子に第二の所定電圧が供給される第二のコンパレータと、
前記第一のコンパレータの出力信号と、前記第二のコンパレータの出力信号とが入力されるＯＲ回路と、
前記ＯＲ回路の出力信号を所定時間遅延させる遅延回路と、を有する請求項２ないし４の何れか一項に記載の保護回路。
前記二次電池は、複数の電池セルが直列に接続されて構成されており、
前記過充電検出回路は、
前記複数の電池セルと同数の複数のコンパレータを有し、
前記複数のコンパレータの反転入力端子に前記電池セル同士の接続点の電圧が供給され、前記複数のコンパレータの非反転入力端子に前記第二の過充電検出電圧が供給され、
前記電池セル毎の過充電を検出する請求項２ないし５の何れか一項に記載の保護回路。
二次電池と負荷との間に接続され、前記二次電池を保護する保護回路であって、
前記二次電池の過充電を検出するための閾値電圧である過充電検出電圧を生成する電圧源と、
前記二次電池の電池電圧と、前記過充電検出電圧とを比較するコンパレータと、を有する過充電検出回路と、
前記二次電池の温度を検出する温度検出素子により検出された温度に基づき前記電圧源に前記過充電検出電圧を変更させるための制御信号を出力する電圧調整回路と、を有し、
前記電圧調整回路は、
前記温度検出素子により検出された温度が、前記温度検出素子と接続された他の保護回路が過充電を検出する他の過充電検出電圧を決める第一の温度範囲よりも広い第二の温度範囲外であるとき、前記他の過充電検出電圧より高い前記過充電検出電圧を、前記温度が前記第一の温度範囲内であるときの前記他の過充電検出電圧より低くする保護回路。