JP6028625B2 - 充放電制御回路及び充放電制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池の充放電を制御する充放電制御回路及び充放電制御方法に関する。

近年、スマートフォン、タブレット端末などの携帯電子機器の高機能化が進んでいる。このため、携帯電子機器の消費電流が増加しており、携帯電子機器の稼働時間を延長するため、電池容量の増大化が求められている。

また、二次電池の充放電を制御する充放電制御回路は半導体集積回路化された保護ＩＣとされている。保護ＩＣは、過充電電圧検出回路、過放電電圧検出回路、充電過電流検出回路、放電過電流検出回路等を内蔵しており、過放電電圧検出回路或いは放電過電流検出回路で過放電電圧或いは放電過電流を検出したとき放電停止用ＭＯＳトランジスタを遮断してリチウムイオン電池の放電を停止し、また、過充電電圧検出回路或いは充電過電流検出回路で過充電電圧或いは充電過電流を検出したとき充電停止用ＭＯＳトランジスタを遮断してリチウムイオン電池の充電を停止する。

ところで、２つの電池を充電する際に、２つの電池を直列接続して充電する接続と、一方の電池を単独で充電する接続と、他方の電池を単独で充電する接続とを切替える技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２５０３６４号公報

従来、二次電池の電池容量が例えば２倍に増大した場合、この二次電池を充電する際の充電電流は２倍となる。充電電流が２倍になると、充電時の発熱量が大きくなり、また、充電経路となる配線の配線幅を大きくする必要が生じるなどの問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、二次電池の電池容量が増大しても充電時の電流の増大を抑制する充放電制御回路及び充放電制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様による充放電制御回路は、複数の二次電池（１１，１２）の充放電制御を行う充放電制御回路であって、
充電時に前記複数の二次電池を直列接続し、放電時に前記複数の二次電池を並列接続する直並列切替え部（ＳＷ１）と、
前記複数の二次電池の保護を行う保護回路（１０）とを有し、
前記保護回路は、
前記複数の二次電池のうち第１の二次電池の正極が接続される第１の電圧検出端子（ＶＤＤ２）と、
前記複数の二次電池の直列接続時に前記第１の二次電池より低電位となる第２の二次電池の正極が接続される第２の電圧検出端子（ＶＤＤ１）と、
前記第２の二次電池の負極が接続される電源電圧端子（ＶＳＳ）と、を有し、
前記第１の電圧検出端子と前記電源電圧端子との間の電圧、又は、前記第１の電圧検出端子と前記第２の電圧検出端子との間の電圧に基づいて、前記第１の二次電池及び第２の二次電池の充電保護及び放電保護を行う。

好ましくは、前記複数の二次電池の充電電流を流す充電ライン（Ｌ１）と、
前記複数の二次電池の放電電流を流す放電ライン（Ｌ２）と、
充電時に前記充電ラインと前記放電ラインとの間を切断し、放電時に前記充電ラインと前記放電ラインとの間を短絡する切断／短絡切替え部（ＳＷ２）と、を有する。

本発明の一実施態様による充放電制御方法は、複数の二次電池の充放電制御を行う充放電制御方法であって、
充電時に前記複数の二次電池を直列接続し、放電時に前記複数の二次電池を並列接続し、
前記複数の二次電池のうち第１の二次電池の正極が接続される第１の電圧検出端子と、前記複数の二次電池の直列接続時に前記第１の二次電池より低電位となる第２の二次電池の正極が接続される第２の電圧検出端子と、前記第２の二次電池の負極が接続される電源電圧端子とを有する保護回路を用い、前記第１の電圧検出端子と前記電源電圧端子との間の電圧、又は、前記第１の電圧検出端子と前記第２の電圧検出端子との間の電圧に基づいて、前記第１の二次電池及び第２の二次電池の充電保護及び放電保護を行う。

好ましくは、充電時に前記複数の二次電池の充電電流を流す充電ラインと前記複数の二次電池の放電電流を流す放電ラインとの間を切断し、
放電時に前記充電ラインと前記放電ラインとの間を短絡する。

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、二次電池の電池容量が増大しても充電時の電流の増大を抑制することができる。

本発明の充放電制御回路の一実施形態のブロック図である。 充放電制御回路の回路構成図である。 充放電制御回路の一実施形態のブロック図である。 充放電制御回路の回路構成図である。 電池セルの接続切替え時の信号タイミングチャートである。 充放電制御回路の一実施形態における状態遷移図である。 本発明の充放電制御回路の一実施形態の変形例の回路構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

＜充放電制御回路の実施形態＞
図１は本発明の充放電制御回路の一実施形態のブロック図を示す。図１において、充放電制御回路は半導体集積回路化されて保護ＩＣ１０とされている。保護ＩＣ１０の外部には、二次電池であるリチウムイオン電池の電池セル１１と電池セル１２が配置されている。

電池セル１１の正極は、第１電源ラインＬ１から抵抗Ｒ１を介して保護ＩＣ１０の端子ＶＤＤ２に接続され、また、電池パック内のスイッチＳＷ２の一端と、電池パック（又は電子機器１３）の端子ＣＨＧそれぞれに接続されている。電池セル１１の負極は電池パック内のスイッチＳＷ１の第１端ａと接続されている。なお、図１の充放電制御回路ではスイッチＳＷ１，ＳＷ２は充電時の状態を示している。

電池セル１２の正極は、電池パック内のスイッチＳＷ１の第２端ｂと接続され、また、抵抗Ｒ２を介して保護ＩＣ１０の端子ＶＤＤ１に接続され、また、第２電源ラインＬ２から電池パック内のスイッチＳＷ２の他端と、電池パック（又は電子機器１３）の端子ＬＯＡＤそれぞれに接続されている。

電池セル１２の負極は端子Ｂ−を経てスイッチＳＷ１の第３端ｃと接続され、また、第３電源ラインＬ３から保護ＩＣ１０の端子ＶＳＳに接続され、また、放電電流遮断用のｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１と充電電流遮断用のｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ２を介して電池パック（又は電子機器１３）の端子Ｐ−に接続されている。

スイッチＳＷ１の制御端子は保護ＩＣ１０の端子ＣＮＴ１に接続され、スイッチＳＷ２の制御端子は保護ＩＣ１０の端子ＣＮＴ２に接続されている。電池パックの端子Ｐ−は抵抗Ｒ３を介して保護ＩＣ１０の端子Ｖ−に接続されている。また、保護ＩＣ１０の端子Ｄは電池パック（又は電子機器）の端子Ｄを介して電子機器１３の充電部１４に接続されている。

電子機器１３の端子ＬＯＡＤは負荷１５の正極に接続されている。電子機器１３の端子ＣＨＧ及び端子ＤＣ＋は充電部１４の正極に接続されている。電子機器１３の端子Ｐ−及び端子ＤＣ−は充電部１４の負極及び負荷１５の負極に接続されている。電池セル１１，１２の充電時には電子機器１３の端子ＤＣ＋，ＤＣ−間にＡＣアダプタ１６が接続され、電池セル１１，１２の充電が行われる。

図２は、図１におけるスイッチＳＷ１，ＳＷ２をＭＯＳトランジスタで構成した充放電制御回路の回路構成図を示す。図２において、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ４はスイッチＳＷ１を構成している。ＭＯＳトランジスタＭ３はソースを電池セル１２の正極に接続され、ドレインを電池セル１１の負極に接続され、ゲートを保護ＩＣ１０の端子ＣＮＴ１−１に接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ４はソースを端子Ｂ−に接続され、ドレインを電池セル１１の負極に接続され、ゲートを保護ＩＣ１０の端子ＣＮＴ１−２に接続されている。端子ＣＮＴ１−１及び１−２は図１の端子ＣＮＴ１に対応する。

ｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ５はスイッチＳＷ２を構成している。ＭＯＳトランジスタＭ５はソースを電子機器１３の端子ＣＨＧに接続され、ドレインを電子機器１３の端子ＬＯＡＤに接続され、ゲートを保護ＩＣ１０の端子ＣＮＴ２に接続されている。なお、ＭＯＳトランジスタＭ３〜Ｍ５それぞれにはゲート・ドレイン間の寄生ダイオードを含めて表示している。

＜保護ＩＣ＞
保護ＩＣ１０は端子ＶＤＤ２，ＶＳＳを介して電源を供給されて動作する。保護ＩＣ１０の端子ＤＯＵＴはＭＯＳトランジスタＭ１のゲートに接続され、端子ＣＯＵＴはＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１は放電を停止するときに保護ＩＣ１０からオフとされ、ＭＯＳトランジスタＭ２は充電を停止するときに保護ＩＣ１０からオフとされる。

保護ＩＣ１０は、過充電電圧検出回路，過放電電圧検出回路，充電過電流検出回路，放電過電流検出回路，短絡検出回路、発振器，論理回路、時短回路等を内蔵している。

過充電電圧検出回路は端子ＶＤＤ１，ＶＳＳ間、又は、端子ＶＤＤ２，ＶＤＤ１間のセル電圧を基準電圧Ｖｄｅｔ１と比較して、端子間電圧が基準電圧Ｖｄｅｔ１とより高いときに過充電電圧検出信号を生成して発振器，論理回路に供給する。

過放電電圧検出回路２２は端子ＶＤＤ１，ＶＳＳ間、又は、端子ＶＤＤ２，ＶＤＤ１間のセル電圧を基準電圧Ｖｄｅｔ２と比較して、分圧電圧が第２基準電圧Ｖｄｅｔ２とより低いときに過放電電圧検出信号を生成して発振器，論理回路に供給する。

充電過電流検出回路は端子Ｖ−の電圧を基準電圧Ｖｄｅｔ４と比較して、端子Ｖ−の電圧が基準電圧Ｖｄｅｔ４より低いときに充電過電流検出信号を生成して発振器，論理回路に供給する。

放電過電流検出回路は端子Ｖ−の電圧を基準電圧Ｖｄｅｔ３と比較して、端子Ｖ−の電圧が基準電圧Ｖｄｅｔ３より高いときに放電過電流検出信号を生成して発振器，論理回路に供給する。

短絡検出回路は端子Ｖ−の電圧を基準電圧Ｖｓｈｏｒｔと比較して、端子Ｖ−の電圧が基準電圧Ｖｓｈｏｒｔより高いときに短絡検出信号を生成する。短絡検出信号は例えば所定の遅延時間を設定された遅延回路を通して論理回路に供給される。

発振器は、過充電電圧検出信号又は過放電電圧検出信号又は充電過電流検出信号又は放電過電流検出信号を供給されると、発振を開始してクロック信号を生成して論理回路に供給する。

論理回路はカウンタ，状態レジスタを有している。論理回路は過充電電圧検出信号が供給される時間をカウンタでカウントし、カウント値が所定時間を超えると、状態レジスタに過充電電圧検出状態を保持し、端子ＣＯＵＴをローレベル（値０）としてＭＯＳトランジスタＭ２をオフし、端子ＤＯＵＴをハイレベル（値１）としてＭＯＳトランジスタＭ１をオンする。

また、論理回路は過放電電圧検出信号が供給される時間をカウンタでカウントし、カウント値が所定時間を超えると、状態レジスタに過放電電圧検出状態を保持し、端子ＣＯＵＴをハイレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ２をオンし、端子ＤＯＵＴをローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１をオフする。

また、論理回路は充電過電流検出信号が供給される時間をカウンタでカウントし、カウント値が所定時間を超えると、状態レジスタに充電過電流検出状態を保持し、端子ＣＯＵＴをローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ２をオフし、端子ＤＯＵＴをハイレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１をオンする。

また、論理回路は放電過電流検出信号が供給される時間をカウンタでカウントし、カウント値が所定時間を超えると、状態レジスタに放電過電流検出状態を保持し、端子ＣＯＵＴをハイレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ２をオンし、端子ＤＯＵＴをローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１をオフする。

また、論理回路は短絡検出信号が供給されると、状態レジスタに短絡検出状態を保持し、端子ＣＯＵＴをハイレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ２をオンし、端子ＤＯＵＴをローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ１をオフする。

＜充電時＞
充電時には、図１，図２に示すように、充電部１４から保護ＩＣ１０の端子Ｄにハイレベルの制御信号を供給する。これにより、保護ＩＣ１０からＭＯＳトランジスタＭ３をオン、ＭＯＳトランジスタＭ４をオフし、電池セル１１，１２を直列接続する。また、保護ＩＣ１０からＭＯＳトランジスタＭ５をオフし、電子機器１３の端子ＣＨＧ，ＬＯＡＤ間を切断する。また、保護ＩＣ１０はＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２をオンする。

これによって、充電部１４の正極から供給される充電電流は電子機器１３の端子ＣＨＧから第１電源ラインＬ１を通して直列接続された電池セル１１，１２を経て充電部１４の負極に至る経路で流れる。例えば各電池セルの電圧を４．２Ｖで充電電流を２．５Ａｈとした場合、電池セル１１，１２それぞれに供給される電力は２１Ｗｈ（＝２．５Ａｈ×８．４Ｖ）となる。

また、充電時であっても電池セル１２の正極から第２電源ラインＬ２を通し電子機器１３の端子ＬＯＡＤを通し負荷１５に至る経路で、負荷１５に電流（電池セル１２の放電電流）を供給することができる。

＜放電時＞
図３は放電時のスイッチＳＷ１，ＳＷ２の状態を示す充放電制御回路のブロック図を示す。また、図４は、図３におけるスイッチＳＷ１，ＳＷ２をＭＯＳトランジスタで構成した充放電制御回路の回路構成図を示す。

放電時には、図３，図４に示すように、充電部１４から保護ＩＣ１０の端子Ｄにローレベルの制御信号を供給する。これにより、保護ＩＣ１０からＭＯＳトランジスタＭ３をオフ、ＭＯＳトランジスタＭ４をオンし、電池セル１１，１２を並列接続する。また、保護ＩＣ１０からＭＯＳトランジスタＭ５をオンし、電子機器１３の端子ＣＨＧ，ＬＯＡＤ間を短絡する。また、保護ＩＣ１０はＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２をオンする。

これによって、電池セル１１，１２の正極から電子機器１３の端子ＬＯＡＤを通り負荷１５を通り電池セル１１，１２の負極に至る経路で、負荷１５に電流（電池セル１１，１２の放電電流）を供給することができる。例えば電池セル１１，１２それぞれの電圧を４．２Ｖで電池セル１１，１２それぞれの放電電流を２．５Ａｈとした場合、負荷１５に供給される電力は２１（＝５Ａｈ×４．２Ｖ）Ｗｈとなる。

このように、放電時に電池セル１１，１２を並列接続することで電池容量を２倍にすることができ、充電時に電池セル１１，１２を直列接続することで充電電流を電池セル１個の場合と同一にできる。

＜接続切替え＞
図５に電池セル１１，１２の接続切替え時の信号タイミングチャートを示す。充電部１４から保護ＩＣ１０の端子Ｄに供給する図５（Ａ）に示す制御信号を時点ｔ１でローレベルからハイレベルに切替わる。これにより、電池セル１１，１２を並列接続から直列接続に切替える動作が開始される。この動作には外部ノイズによる誤動作を防止するために保護ＩＣ１０の内部に遅延時間（時間ｔ２−ｔ１）を設けている。

時点ｔ２では電池セル１１からの放電経路を切断するために、図５（Ｂ）に示すようにＭＯＳトランジスタＭ５のゲートをローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ５をオフする。

電池セル１１の低電位側を端子Ｂ−から分離するため、時点ｔ３で図５（Ｄ）に示すようにＭＯＳトランジスタＭ４のゲートをローレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ４をオフし、また、電池セル１１の低電位側を電池セル１２の高電位側に接続するため、時点ｔ４で図５（Ｃ）に示すようにＭＯＳトランジスタＭ３のゲートをハイレベルとしてＭＯＳトランジスタＭ３をオンする。

電池セル１１，１２が直列接続に切替わった後、時点ｔ５で充電部１４が充電を開始する。図５（Ｅ）に電池セル１１，１２を流れる充電電流を示す。また、図５（Ｆ）に保護ＩＣ１０の端子ＣＨＧの電圧を示し、図５（Ｇ）に保護ＩＣ１０の端子ＬＯＡＤの電圧を示す。

図５（Ａ）に示す制御信号が時点ｔ６でハイレベルからローレベルに切替わる。これにより、電池セル１１，１２を直列接続から並列接続に切替わる動作が開始される。この動作には外部ノイズによる誤動作を防止するために保護ＩＣ１０の内部に遅延時間（時間ｔ８−ｔ６）を設けている。

図５（Ｅ）に示すように、時点ｔ７で充電部１４は充電を停止する。停止するまでに充電部１４内部に遅延時間（時間ｔ７−ｔ６）が設定されている。時点ｔ８で電池セル１１，１２の直列接続を解除するため、図５（Ｃ）に示すように電池セル１１の低電位側のＭＯＳトランジスタＭ３をオフする。

時点ｔ９で電池セル１１の低電位側を端子Ｂ−に接続するため、図５（Ｄ）に示すようにＭＯＳトランジスタＭ４をオンする。また、時点ｔ１０で電池セル１１，１２が並列接続に切替わった後、ＭＯＳトランジスタ５をオンし、電池セル１２に加えて電池セル１２１からも放電を開始する。

＜充放電制御回路の状態遷移＞
図６に充放電制御回路の一実施形態における状態遷移図を示す。通常モード状態ＭＤ１ではＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２のゲートにハイレベルを供給してＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２を共にオンとする。

通常モード状態ＭＤ１において、各電池セルの両端電圧（ＶＤＤ１，ＶＳＳ間電圧、又は、ＶＤＤ２，ＶＤＤ１間電圧）である電圧Ｖｃｅｌｌを過充電検出電圧Ｖｄｅｔ１と比較して、Ｖｃｅｌｌ＞Ｖｄｅｔ１の状態が所定時間ｔＶｄｅｔ１を超えれば過充電電圧検出状態ＭＤ２に遷移する。過充電電圧検出状態ＭＤ２ではＭＯＳトランジスタＭ１をオン、ＭＯＳトランジスタＭ２をオフする。その後、Ｖｃｅｌｌ＜Ｖｒｅｌ１の状態が所定時間ｔＶｒｅｌ１を超えれば通常モード状態ＭＤ１に遷移する。なお、Ｖｒｅｌ１（＜Ｖｄｅｔ１）は復帰基準電圧である。

また、通常モード状態ＭＤ１において、電圧Ｖｃｅｌｌを過放電検出電圧Ｖｄｅｔ２と比較して、Ｖｃｅｌｌ＜Ｖｄｅｔ２の状態が所定時間ｔＶｄｅｔ２を超えれば過放電電圧検出状態ＭＤ６に遷移する。過放電電圧検出状態ＭＤ６ではＭＯＳトランジスタＭ１をオフ、ＭＯＳトランジスタＭ２をオンする。その後、Ｖｃｅｌｌ＞Ｖｒｅｌ２の状態が所定時間ｔＶｒｅｌ２を超えれば通常モード状態ＭＤ１に遷移する。なお、Ｖｒｅｌ２（＞Ｖｄｅｔ２）は復帰基準電圧である。

また、通常モード状態ＭＤ１において、端子Ｖ−における電圧Ｖ−を充電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ４と比較して、Ｖ−＜Ｖｄｅｔ４の状態が所定時間ｔＶｄｅｔ４を超えれば充電過電流検出状態ＭＤ３に遷移する。充電過電流検出状態ＭＤ３ではＭＯＳトランジスタＭ１をオン、ＭＯＳトランジスタＭ２をオフする。その後、Ｖ−＞Ｖｄｅｔ４の状態が所定時間ｔＶｒｅｌ４を超えれば通常モード状態ＭＤ１に遷移する。

また、通常モード状態ＭＤ１において、端子Ｖ−における電圧Ｖ−を放電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ３と比較して、Ｖ−＞Ｖｄｅｔ３の状態が所定時間ｔＶｄｅｔ３を超えれば放電過電流検出状態ＭＤ４に遷移する。放電過電流検出状態ＭＤ４ではＭＯＳトランジスタＭ１をオフ、ＭＯＳトランジスタＭ２をオンする。その後、Ｖ−＜Ｖｒｅｌ３の状態が所定時間ｔＶｒｅｌ３を超えれば通常モード状態ＭＤ１に遷移する。

また、通常モード状態ＭＤ１において、端子Ｖ−における電圧Ｖ−を短絡検出電圧Ｖｓｈｏｒｔと比較して、Ｖ−＞Ｖｓｈｏｒｔの状態が所定時間ｔＶｓｈｏｒｔを超えれば短絡検出状態ＭＤ５に遷移する。短絡検出状態ＭＤ５ではＭＯＳトランジスタＭ１をオフ、ＭＯＳトランジスタＭ２をオンする。その後、Ｖ−＜Ｖｄｅｔ３の状態が所定時間ｔＶｒｅｌ３を超えれば通常モード状態ＭＤ１に遷移する。

更に、通常モード状態ＭＤ１において、充電部１４から保護ＩＣ１０の端子Ｄにハイレベルの制御信号（Ｄ＝Ｈｉｇｈ）が供給される状態が所定時間ｔＤｄｅｔを超えればセルシリーズモード状態ＭＤ１０に遷移する。セルシリーズモード状態ＭＤ１０ではＭＯＳトランジスタＭ３をオン、ＭＯＳトランジスタＭ４をオフ、ＭＯＳトランジスタＭ５をオフする。

また、、セルシリーズモード状態ＭＤ１０において、充電部１４から保護ＩＣ１０の端子Ｄにローレベルの制御信号（Ｄ＝Ｌｏｗ）が供給される状態が所定時間ｔＤｒｅｌを超えれば通常モード状態ＭＤ１となった後、セルパラレルモード状態ＭＤ１２に遷移する。セルパラレルモード状態ＭＤ１２ではＭＯＳトランジスタＭ３をオフ、ＭＯＳトランジスタＭ４をオン、ＭＯＳトランジスタＭ５をオンする。

＜変形例＞
上記の実施形態では、２つの電池セル１１，１２の並列接続と直列接続とを切替えているが、３つ以上の電池セルの並列接続と直列接続とを切替えるものであっても良い。以下に、例えば３つの電池セルの並列接続と直列接続とを切替える充放電制御回路について説明する。

図７は本発明の充放電制御回路の一実施形態の変形例の回路構成図を示す。図７において、充放電制御回路は半導体集積回路化されて保護ＩＣ２０とされている。保護ＩＣ２０の外部には、二次電池であるリチウムイオン電池の電池セル１１と電池セル１２と電池セル２１が配置されている。

電池セル１１の正極は、第１電源ラインＬ１から抵抗Ｒ１を介して保護ＩＣ２０の端子ＶＤＤ３に接続され、また、電池パック内のｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ５のソースと、電池パック（又は電子機器２３）の端子ＣＨＧそれぞれに接続されている。電池セル１１の負極は電池パック内のｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ４のドレインと接続されている。

電池セル１２の正極は、電池パック内のＭＯＳトランジスタＭ３のソースと接続され、また、抵抗Ｒ２を介して保護ＩＣ２０の端子ＶＤＤ２に接続され、また、電池パック内のｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ８のソースに接続されている。電池セル１２の負極は電池パック内のｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ６，Ｍ７のドレインと接続されている。

電池セル２１の正極は、電池パック内のＭＯＳトランジスタＭ６のソースと接続され、また、抵抗Ｒ４を介して保護ＩＣ２０の端子ＶＤＤ１に接続され、また、第２電源ラインＬ２から電池パック内のＭＯＳトランジスタＭ８，Ｍ５のドレインと、電池パック（又は電子機器２３）の端子ＬＯＡＤそれぞれに接続されている。

電池セル２１の負極は端子Ｂ−を経てＭＯＳトランジスタＭ４，Ｍ７のソースと接続され、また、第３電源ラインＬ３から保護ＩＣ２０の端子ＶＳＳに接続され、また、電流遮断用のｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２を介して電池パック（又は電子機器２３）の端子Ｐ−に接続されている。

ＭＯＳトランジスタＭ３のゲートは保護ＩＣ２０の端子ＣＮＴ１−１に接続され、ＭＯＳトランジスタＭ４のゲートは保護ＩＣ２０の端子ＣＮＴ１−２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ６のゲートは保護ＩＣ２０の端子ＣＮＴ２−１に接続され、ＭＯＳトランジスタＭ７のゲートは保護ＩＣ２０の端子ＣＮＴ２−２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ８のゲートは保護ＩＣ２０の端子ＣＮＴ３に接続されている。

電池パックの端子Ｐ−は抵抗Ｒ３を介して保護ＩＣ２０の端子Ｖ−に接続されている。また、保護ＩＣ２０の端子Ｄは電池パック（又は電子機器２３）の端子Ｄを介して電子機器２３の充電部２４に接続されている。

電子機器２３の端子ＬＯＡＤは負荷２５の正極に接続されている。電子機器２３の端子ＣＨＧ及び端子ＤＣ＋は充電部２４の正極に接続されている。電子機器２３の端子Ｐ−及び端子ＤＣ−は充電部２４の負極及び負荷２５の負極に接続されている。電池セル１１，１２，２１の充電時には電子機器２３の端子ＤＣ＋，ＤＣ−間にＡＣアダプタ２６が接続され、電池セル１１，１２，２１の充電が行われる。

＜充電時＞
充電時には、充電部２４から保護ＩＣ２０の端子Ｄにハイレベルの制御信号を供給する。これにより、保護ＩＣ２０からＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ６をオン、ＭＯＳトランジスタＭ４，Ｍ７をオフし、電池セル１１，１２，２１を直列接続する。また、保護ＩＣ２０からＭＯＳトランジスタＭ５をオフし、電子機器２３の端子ＣＨＧ，ＬＯＡＤ間を切断する。また、保護ＩＣ２０からＭＯＳトランジスタＭ８をオフし、電子機器２３の端子ＬＯＡＤと電池セル１２の正極間を切断する。また、保護ＩＣ２０はＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２をオンする。

これによって、充電部２４の正極から供給される充電電流は電子機器２３の端子ＣＨＧから第１電源ラインＬ１を通して直列接続された電池セル１１，１２，２１を経て充電部２４の負極に至る経路で流れる。例えば各電池セルの電圧を４．２Ｖで充電電流を２．５Ａとした場合、電池セル１１，１２，２１それぞれに供給される電力は３１．５Ｗｈ（＝２．５Ａｈ×１２．６Ｖ）となる。

また、充電時であっても電池セル２１の正極から第２電源ラインＬ２を通し電子機器２３の端子ＬＯＡＤを通し負荷２５に至る経路で、負荷２５に電流（電池セル２１の放電電流）を供給することができる。

＜放電時＞
放電時には、充電部２４から保護ＩＣ２０の端子Ｄにローレベルの制御信号を供給する。これにより、保護ＩＣ１０からＭＯＳトランジスタＭ３，Ｍ６をオフ、ＭＯＳトランジスタＭ４，Ｍ７をオンし、電池セル１１，１２を並列接続する。また、保護ＩＣ２０からＭＯＳトランジスタＭ５をオンし、電子機器２３の端子ＣＨＧ，ＬＯＡＤ間を短絡する。また、保護ＩＣ２０からＭＯＳトランジスタＭ８をオンし、電子機器２３の端子ＬＯＡＤと電池セル１２の正極間を接続する。また、保護ＩＣ２０はＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２をオンする。

これによって、電池セル１１，１２，２１の正極から電子機器２３の端子ＬＯＡＤを通り負荷２５を通り電池セル１１，１２，２１の負極に至る経路で、負荷２５に電流（電池セル１１，１２，２１の放電電流）を供給することができる。例えば電池セル１１，１２，２１それぞれの電圧を４．２Ｖ、電池セル１１，１２，２１それぞれの放電電流を２．５Ａとした場合、負荷２５に供給される電力は３１．５（＝７．５Ａｈ×４．２Ｖ）Ｗｈとなる。

１０，２０ 保護ＩＣ
１１，１２，２１ 電池セル
１３，２３ 電子機器
１４，２４ 充電部
１５，２５ 負荷
１６，２６ ＡＣアダプタ
Ｌ１〜Ｌ３ 電源ライン
Ｍ１〜Ｍ８ ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ

Claims (4)

1. 複数の二次電池の充放電制御を行う充放電制御回路であって、
   充電時に前記複数の二次電池を直列接続し、放電時に前記複数の二次電池を並列接続する直並列切替え部と、
   前記複数の二次電池の保護を行う保護回路とを有し、
   前記保護回路は、
   前記複数の二次電池のうち第１の二次電池の正極が接続される第１の電圧検出端子と、
   前記複数の二次電池の直列接続時に前記第１の二次電池より低電位となる第２の二次電池の正極が接続される第２の電圧検出端子と、
   前記第２の二次電池の負極が接続される電源電圧端子と、を有し、
   前記第１の電圧検出端子と前記電源電圧端子との間の電圧、又は、前記第１の電圧検出端子と前記第２の電圧検出端子との間の電圧に基づいて、前記第１の二次電池及び第２の二次電池の充電保護及び放電保護を行う
   ことを特徴とする充放電制御回路。
2. 請求項１記載の充放電制御回路において、
   前記複数の二次電池の充電電流を流す充電ラインと、
   前記複数の二次電池の放電電流を流す放電ラインと、
   充電時に前記充電ラインと前記放電ラインとの間を切断し、放電時に前記充電ラインと前記放電ラインとの間を短絡する切断／短絡切替え部と、
   を有することを特徴とする充放電制御回路。
3. 複数の二次電池の充放電制御を行う充放電制御方法であって、
   充電時に前記複数の二次電池を直列接続し、放電時に前記複数の二次電池を並列接続し、
   前記複数の二次電池のうち第１の二次電池の正極が接続される第１の電圧検出端子と、前記複数の二次電池の直列接続時に前記第１の二次電池より低電位となる第２の二次電池の正極が接続される第２の電圧検出端子と、前記第２の二次電池の負極が接続される電源電圧端子とを有する保護回路を用い、前記第１の電圧検出端子と前記電源電圧端子との間の電圧、又は、前記第１の電圧検出端子と前記第２の電圧検出端子との間の電圧に基づいて、前記第１の二次電池及び第２の二次電池の充電保護及び放電保護を行う
   ことを特徴とする充放電制御方法。
4. 請求項３記載の充放電制御方法において、
   充電時に前記複数の二次電池の充電電流を流す充電ラインと前記複数の二次電池の放電電流を流す放電ラインとの間を切断し、
   放電時に前記充電ラインと前記放電ラインとの間を短絡することを特徴とする充放電制御方法。

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