JP6799269B2 - 二次電池保護回路及び電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池保護回路及び電池パックに関する。
従来、直列に接続される複数の二次電池の異常が検出されたとき、それらの二次電池の両端電圧を一つの負荷に対して出力することを停止する保護回路を備えた電池パックが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２−９３９９号公報
しかしながら、電池パックから一種類の電圧値しか負荷に出力されない従来の技術では、負荷が必要とする電圧値が２種類ある場合、一種類の電圧値を二種類の電圧値に負荷側で変換することが求められる。その結果、負荷側で電力の変換損失が発生し、電池パックから負荷側に供給される電力の消費効率が低下する。
そこで、本開示は、負荷側に供給される電力の消費効率を高めることが可能な、二次電池保護回路及び電池パックを提供する。
本開示は、
直列に接続される第１の二次電池及び第２の二次電池を個々に保護する二次電池保護回路であって、
第１の端子と、
第２の端子と、
第３の端子と、
前記第１の二次電池の負極と前記第１の端子との間の電流経路に直列に挿入される第１のスイッチ回路と、
前記第２の二次電池の負極と前記第２の端子との間の電流経路、又は前記第２の二次電池の正極と前記第３の端子との間の電流経路に直列に挿入される第２のスイッチ回路と、
前記第１のスイッチ回路をオフにすることによって、少なくとも前記第１の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第１の保護ＩＣと、
前記第２のスイッチ回路をオフにすることによって、少なくとも前記第２の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第２の保護ＩＣとを備え、
前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオンにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオンにされた状態のとき、前記第１の二次電池の電圧に対応する第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から第１の負荷に出力し、前記第１の出力電圧に前記第２の二次電池の電圧に対応する第２の出力電圧を加算した第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から第２の負荷に出力し、
前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオフにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオンにされた状態のとき、前記第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から前記第１の負荷に出力することを停止し、前記第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から出力することを停止し、前記第２の二次電池から前記第１の保護ＩＣを経由して前記第１の負荷及び前記第２の負荷に電流出力することを停止し、
前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオンにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオフにされた状態のとき、前記第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から前記第１の負荷に出力し、前記第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から出力することを停止し、前記第１の二次電池から前記第２の保護ＩＣを経由して前記第１の負荷及び前記第２の負荷に電流出力することを停止する、二次電池保護回路を提供する。
また、本開示は、
直列に接続される第１の二次電池及び第２の二次電池の個々の電圧と、前記個々の電圧同士を加算した電圧とを出力する二次電池保護回路であって、
前記第１の二次電池の負極に接続される第１の出力端子と、
前記第１の二次電池の正極及び前記第２の二次電池の負極に接続される第２の出力端子と、
前記第２の二次電池の正極に接続される第３の出力端子と、
放電経路に設けられる第１のスイッチによって、前記第１の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第１の保護回路と、
放電経路に設けられる第２のスイッチによって、前記第２の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第２の保護回路とを備え、
前記第１のスイッチが前記第１の保護回路によりオフにされ且つ前記第２のスイッチが前記第２の保護回路によりオンにされた状態のとき、前記第２の二次電池から前記第１の保護回路を経由して、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間の第１の負荷に電流出力することを停止し、
前記第２のスイッチが前記第２の保護回路によりオフにされ且つ前記第１のスイッチが前記第１の保護回路によりオンにされた状態のとき、前記第１の二次電池から前記第２の保護回路を経由して、前記第１の出力端子と前記第３の出力端子との間の第２の負荷に電流出力することを停止する、二次電池保護回路を提供する。
また、本開示は、
直列に接続される第１の二次電池及び第２の二次電池と、
第１の端子と、
第２の端子と、
第３の端子と、
前記第１の二次電池の負極と前記第１の端子との間の電流経路、又は前記第１の二次電池の正極と前記第２の端子との間の電流経路に直列に挿入される第１のスイッチ回路と、
前記第２の二次電池の負極と前記第２の端子との間の電流経路、又は前記第２の二次電池の正極と前記第３の端子との間の電流経路に直列に挿入される第２のスイッチ回路と、
前記第１のスイッチ回路をオフにすることによって、少なくとも前記第１の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第１の保護ＩＣと、
前記第２のスイッチ回路をオフにすることによって、少なくとも前記第２の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第２の保護ＩＣとを備え、
前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオンにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオンにされた状態のとき、前記第１の二次電池の電圧に対応する第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から第１の負荷に出力し、前記第１の出力電圧に前記第２の二次電池の電圧に対応する第２の出力電圧を加算した第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から第２の負荷に出力し、
前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオフにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオンにされた状態のとき、前記第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から前記第１の負荷に出力することを停止し、前記第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から出力することを停止し、前記第２の二次電池から前記第１の保護ＩＣを経由して前記第１の負荷及び前記第２の負荷に電流出力することを停止し、
前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオンにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオフにされた状態のとき、前記第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から前記第１の負荷に出力し、前記第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から出力することを停止し、前記第１の二次電池から前記第２の保護ＩＣを経由して前記第１の負荷及び前記第２の負荷に電流出力することを停止する、電池パックを提供する。
本開示の技術によれば、負荷側に供給される電力の消費効率を高めることが可能な、二次電池保護回路及び電池パックを提供できる。
一比較形態における電池パックの構成を例示する図である。 一比較形態における電池パックにおいて、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 一比較形態における電池パックにおいて、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 一比較形態における電池パックにおいて、低電位側の二次電池の過放電が低電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 一比較形態における電池パックにおいて、高電位側の二次電池の過放電が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第１の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第１の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出される前後の状況を例示するタイミングチャートである。 第１の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第１の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出される前後の状況を例示するタイミングチャートである。 第２の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第２の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第２の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第２の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出される前後の状況を例示するタイミングチャートである。 第３の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第３の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第４の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。 第４の実施形態における電池パックにおいて、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出される前後の状況を例示するタイミングチャートである。 第１の実施形態における電池パックの第１の変形例を示す図である。 第１の実施形態における電池パックの第２の変形例を示す図である。 第２の実施形態における電池パックの第１の変形例を示す図である。
以下、本開示の実施形態を図面に従って説明する。まず、本開示の実施形態と比較するため、一比較形態における電池パックの構成について説明する。
図１は、一比較形態における電池パックの構成を例示する図である。図１に示す電池パック１００は、直列に接続される第１の二次電池２７１及び第２の二次電池２７２と、第１の二次電池２７１及び第２の二次電池２７２を個々に保護する二次電池保護回路１１０とを備える。
以下、第１の二次電池２７１、第２の二次電池２７２を、それぞれ、第１のセル２７１、第２のセル２７２とも称する。また、第１の二次電池２７１及び第２の二次電池２７２を、セル２７１，２７２とも称する。
セル２７１，２７２は、いずれも、充放電可能な電池である。第１のセル２７１は、第１の端子２０１と第２の端子２０２に接続される第１の負荷１９１に電力を供給する。また、直列に接続されるセル２７１，２７２は、第１の端子２０１と第３の端子２０３に接続される第２に負荷１９２に電力を供給する。セル２７１，２７２は、第１の端子２０１と第３の端子２０３に接続される不図示の充電器によって充電可能である。セル２７１，２７２の具体例として、リチウムイオン電池やリチウムポリマ電池などが挙げられる。
二次電池保護回路１１０は、第１の端子２０１と、第２の端子２０２と、第３の端子２０３と、第１のスイッチ回路２３０と、第２のスイッチ回路２４０と、第１の保護ＩＣ２１０と、第２の保護ＩＣ２２０とを備える。
第１のセル２７１の負極と第１の端子２０１との間は、第１の電流経路２０５によって接続されており、第１の電流経路２０５には、第１のスイッチ回路２３０が直列に挿入されている。第１のセル２７１の正極と第２のセル２７２の負極とが接続される箇所と、第２の端子２０２との間は、第２の電流経路２０４によって接続されている。第２のセル２７２の正極と第３の端子２０３との間は、第３の電流経路２０６によって接続されており、第３の電流経路２０６には、第２のスイッチ回路２４０が直列に挿入されている。
第１のスイッチ回路２３０は、例えば、ゲートが充電制御端子２１１（ＣＯＵＴ端子）に接続される充電制御トランジスタ２３１と、ゲートが放電制御端子２１２（ＤＯＵＴ端子）に接続される放電制御トランジスタ２３２とを有する。充電制御トランジスタ２３１は、第１のセル２７１の充電電流が流れる第１の電流経路２０５を遮断し、放電制御トランジスタ２３２は、第１のセル２７１の放電電流が流れる第１の電流経路２０５を遮断する。充電制御トランジスタ２３１及び放電制御トランジスタ２３２は、第１の電流経路２０５の導通／遮断を切り替えるスイッチング素子であり、第１の電流経路２０５に直列に挿入されている。例えば、充電制御トランジスタ２３１と放電制御トランジスタ２３２は、いずれも、ＮＭＯＳトランジスタである。充電制御トランジスタ２３１は、ドレイン−ソース間に寄生するダイオードを有する。放電制御トランジスタ２３２は、ドレイン−ソース間に寄生するダイオードを有する。
第２のスイッチ回路２４０は、例えば、ゲートが充電制御端子２２１（ＣＯＵＴ端子）に接続される充電制御トランジスタ２４１と、ゲートが放電制御端子２２２（ＤＯＵＴ端子）に接続される放電制御トランジスタ２４２とを有する。充電制御トランジスタ２４１は、第２のセル２７２の充電電流が流れる第３の電流経路２０６を遮断し、放電制御トランジスタ２４２は、第２のセル２７２の放電電流が流れる第３の電流経路２０６を遮断する。充電制御トランジスタ２４１及び放電制御トランジスタ２４２は、第３の電流経路２０６の導通／遮断を切り替えるスイッチング素子であり、第３の電流経路２０６に直列に挿入されている。例えば、充電制御トランジスタ２４１と放電制御トランジスタ２４２は、いずれも、ＰＭＯＳトランジスタである。充電制御トランジスタ２４１は、ドレイン−ソース間に寄生するダイオードを有する。放電制御トランジスタ２４２は、ドレイン−ソース間に寄生するダイオードを有する。
第１の保護ＩＣ２１０は、第１のセル２７１の正極と負極との間の電池電圧（"セル電圧"とも称する）で動作する集積回路である。第１の保護ＩＣ２１０は、充電制御端子２１１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子２１２（ＤＯＵＴ端子）、監視端子２１８（ＶＭ１端子）、電源端子２１５（ＶＤＤ端子）及びグランド端子２１３（ＶＳＳ端子）を備える。
充電制御端子２１１は、充電制御トランジスタ２３１のゲートに接続され、充電制御トランジスタ２３１をオン又はオフさせる信号を出力する。放電制御端子２１２は、放電制御トランジスタ２３２のゲートに接続され、放電制御トランジスタ２３２をオン又はオフさせる信号を出力する。
監視端子２１８は、第１の端子２０１の電位の監視に使用され、第１の端子２０１に接続されている。監視端子２１８は、例えば、保護ＩＣ２１０が負荷１９１又は不図示の充電器の接続の有無を監視するのに使用され、第１のスイッチ回路２３０と第１の端子２０１との間で第１の電流経路２０５に抵抗２１４を介して接続されている。
電源端子２１５は、第１の保護ＩＣ２１０の高電位側電源端子であり、第１のセル２７１の正極及び第２の電流経路２０４に抵抗２３７を介して接続されている。グランド端子２１３は、第１の保護ＩＣ２１０の低電位側電源端子であり、第１のセル２７１の負極及び第１の電流経路２０５に接続されている。
第１の保護ＩＣ２１０は、第１のスイッチ回路２３０をオフにすることによって、第１のセル２７１又はセル２７１，２７２の両方を保護する集積回路である。第１の保護ＩＣ２１０は、充電制御トランジスタ２３１をオフにすることによって、第１のセル２７１を過充電等の充電異常から保護し、放電制御トランジスタ２３２をオフにすることによって、第１のセル２７１を過放電等の放電異常や短絡異常から保護する。
第１の保護ＩＣ２１０は、第１のセル２７１の状態を検出する。第１の保護ＩＣ２１０は、ＶＤＤ端子とＶＳＳ端子との間の電圧である電源電圧Ｖｄをモニタする。ＶＤＤ端子は第１のセル２７１の正極に接続され、ＶＳＳ端子は第１のセル２７１の負極に接続されているため、電源電圧Ｖｄは、第１のセル２７１のセル電圧ＶＢＡＴに略等しい。したがって、第１の保護ＩＣ２１０は、電源電圧Ｖｄをモニタすることによって、第１のセル２７１のセル電圧ＶＢＡＴを検出できる。また、第１の保護ＩＣ２１０は、ＶＳＳ端子を基準電位とするＶＭ１端子の電圧である監視電圧Ｖ−をモニタする。
第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、所定の過充電検出電圧Ｖｄｅｔ１よりも高い電源電圧Ｖｄが検出された場合、過充電検出電圧Ｖｄｅｔ１よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されたことを表す過充電検出信号を生成する。また、第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、所定の過充電復帰電圧Ｖｒｅｌ１よりも低い電源電圧Ｖｄが検出された場合、過充電復帰電圧Ｖｒｅｌ１よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されたことを表す過充電復帰検出信号を生成する。過充電検出電圧Ｖｄｅｔ１は、過充電検出用の閾値であり、過充電復帰電圧Ｖｒｅｌ１は、過充電復帰検出用の閾値である。
第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、所定の過放電検出電圧Ｖｄｅｔ２よりも低い電源電圧Ｖｄが検出された場合、過放電検出電圧Ｖｄｅｔ２よりも低い電源電圧Ｖｄが検出されたことを表す過放電検出信号を生成する。また、第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、所定の過放電復帰電圧Ｖｒｅｌ２よりも高い電源電圧Ｖｄが検出された場合、過放電復帰電圧Ｖｒｅｌ２よりも高い電源電圧Ｖｄが検出されたことを表す過放電復帰検出信号を生成する。過放電検出電圧Ｖｄｅｔ２は、過放電検出用の閾値であり、過放電復帰電圧Ｖｒｅｌ２は、過放電復帰検出用の閾値である。
第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、所定の放電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ３よりも高い監視電圧Ｖ−が検出された場合、放電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ３よりも高い監視電圧Ｖ−が検出されたことを表す放電過電流検出信号を生成する。また、第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、所定の放電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ３よりも低い監視電圧Ｖ−が検出された場合、放電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ３よりも低い監視電圧Ｖ−が検出されたことを表す放電過電流復帰検出信号を生成する。放電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ３は、放電過電流検出用の閾値であり、放電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ３は、放電過電流復帰検出用の閾値である。
第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、所定の充電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ４よりも低い監視電圧Ｖ−が検出された場合、充電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ４よりも低い監視電圧Ｖ−が検出されたことを表す充電過電流検出信号を生成する。また、第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、所定の充電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ４よりも高い監視電圧Ｖ−が検出された場合、充電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ４よりも高い監視電圧Ｖ−が検出されたことを表す充電過電流復帰検出信号を生成する。充電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ４は、充電過電流検出用の閾値であり、充電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ４は、充電過電流復帰検出用の閾値である。
第１の保護ＩＣ２１０は、第１のセル２７１の過充電又は充電過電流が検出された場合、所定の遅延時間経過後に、ＣＯＵＴ端子の出力状態をハイレベルからローレベルにする。ＣＯＵＴ端子の出力状態がローレベルになることにより、充電制御トランジスタ２３１はオフとなるので、第１のセル２７１を充電する方向の電流が第１の電流経路２０５に流れることが禁止される。これにより、第１のセル２７１の充電が停止し、第１のセル２７１を過充電又は充電過電流から保護できる。
一方、第１の保護ＩＣ２１０は、第１のセル２７１の過放電又は放電過電流が検出された場合、所定の遅延時間経過後に、ＤＯＵＴ端子の出力状態をハイレベルからローレベルにする。ＤＯＵＴ端子の出力状態がローレベルになることにより、放電制御トランジスタ２３２はオフとなるので、第１のセル２７１を放電させる方向の電流が第１の電流経路２０５に流れることが禁止される。これにより、第１のセル２７１の放電が停止し、第１のセル２７１を過放電又は放電過電流から保護できる。
第１の保護ＩＣ２１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を使用せずにアナログの複数の論理回路を用いて形成される。
第２の保護ＩＣ２２０は、第２のセル２７２の正極と負極との間の電池電圧（"セル電圧"とも称する）で動作する集積回路である。第２の保護ＩＣ２２０は、充電制御端子２２１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子２２２（ＤＯＵＴ端子）、監視端子２２８（ＶＭ２端子）、電源端子２２５（ＶＤＤ端子）及びグランド端子２２３（ＶＳＳ端子）を備える。
充電制御端子２２１は、充電制御トランジスタ２４１のゲートに接続され、充電制御トランジスタ２４１をオン又はオフさせる信号を出力する。放電制御端子２２２は、放電制御トランジスタ２４２のゲートに接続され、放電制御トランジスタ２４２をオン又はオフさせる信号を出力する。
監視端子２２８は、第３の端子２０３の電位の監視に使用され、第３の端子２０３に接続されている。監視端子２２８は、例えば、保護ＩＣ２２０が負荷１９２又は不図示の充電器の接続の有無を監視するのに使用され、第２のスイッチ回路２４０と第３の端子２０３との間で第３の電流経路２０６に抵抗２２４を介して接続されている。
電源端子２２５は、第２の保護ＩＣ２２０の高電位側電源端子であり、第２のセル２７２の正極及び第３の電流経路２０６に抵抗２４７を介して接続されている。グランド端子２２３は、第２の保護ＩＣ２２０の低電位側電源端子であり、第２のセル２７２の負極及び第２の電流経路２０４に接続されている。
第２の保護ＩＣ２２０は、第２のスイッチ回路２４０をオフにすることによって、第２のセル２７２又はセル２７１，２７２の両方を保護する集積回路である。第２の保護ＩＣ２２０は、充電制御トランジスタ２４１をオフにすることによって、第２のセル２７２を過充電等の充電異常から保護し、放電制御トランジスタ２４２をオフにすることによって、第２のセル２７２を過放電等の放電異常や短絡異常から保護する。
第２の保護ＩＣ２２０は、第２のセル２７２の状態を検出する。第２の保護ＩＣ２２０は、ＶＤＤ端子とＶＳＳ端子との間の電圧である電源電圧Ｖｄをモニタする。ＶＤＤ端子は第２のセル２７２の正極に接続され、ＶＳＳ端子は第２のセル２７２の負極に接続されているため、電源電圧Ｖｄは、第２のセル２７２のセル電圧ＶＢＡＴに略等しい。したがって、第２の保護ＩＣ２２０は、電源電圧Ｖｄをモニタすることによって、第２のセル２７２のセル電圧ＶＢＡＴを検出できる。また、第２の保護ＩＣ２２０は、ＶＤＤ端子を基準電位とするＶＭ２端子の電圧である監視電圧Ｖ＋をモニタする。
第２の保護ＩＣ２２０が、過充電又は過放電を検出する方式は、第１の保護ＩＣ２１０の上述の閾値を用いた検出方式と同じでよい。
第２の保護ＩＣ２２０は、例えば、所定の放電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ３よりも低い監視電圧Ｖ＋が検出された場合、放電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ３よりも低い監視電圧Ｖ＋が検出されたことを表す放電過電流検出信号を生成する。また、第２の保護ＩＣ２２０は、例えば、所定の放電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ３よりも高い監視電圧Ｖ＋が検出された場合、放電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ３よりも高い監視電圧Ｖ＋が検出されたことを表す放電過電流復帰検出信号を生成する。
第２の保護ＩＣ２２０は、例えば、所定の充電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ４よりも高い監視電圧Ｖ＋が検出された場合、充電過電流検出電圧Ｖｄｅｔ４よりも高い監視電圧Ｖ＋が検出されたことを表す充電過電流検出信号を生成する。また、第２の保護ＩＣ２２０は、例えば、所定の充電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ４よりも低い監視電圧Ｖ＋が検出された場合、充電過電流復帰電圧Ｖｒｅｌ４よりも低い監視電圧Ｖ＋が検出されたことを表す充電過電流復帰検出信号を生成する。
第２の保護ＩＣ２２０は、第２のセル２７２の過充電又は充電過電流が検出された場合、所定の遅延時間経過後に、ＣＯＵＴ端子の出力状態をハイレベルからローレベルにする。ＣＯＵＴ端子の出力状態がローレベルになることにより、充電制御トランジスタ２４１はオフとなるので、第２のセル２７２を充電する方向の電流が第１の電流経路２０５に流れることが禁止される。これにより、第２のセル２７２の充電が停止し、第２のセル２７２を過充電又は充電過電流から保護できる。
一方、第２の保護ＩＣ２２０は、第２のセル２７２の過放電又は放電過電流が検出された場合、所定の遅延時間経過後に、ＤＯＵＴ端子の出力状態をハイレベルからローレベルにする。ＤＯＵＴ端子の出力状態がローレベルになることにより、放電制御トランジスタ２４２はオフとなるので、第２のセル２７２を放電させる方向の電流が第３の電流経路２０６に流れることが禁止される。これにより、第２のセル２７２の放電が停止し、第２のセル２７２を過放電又は放電過電流から保護できる。
第２の保護ＩＣ２２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を使用せずにアナログの複数の論理回路を用いて形成される。
ここで、第１のスイッチ回路２３０が第１の保護ＩＣ２１０によりオンにされ且つ第２のスイッチ回路２４０が第２の保護ＩＣ２２０によりオンにされた状態を、"正常状態"と定義する。二次電池保護回路１１０は、正常状態のとき、第１のセル２７１の電圧に対応する第１の出力電圧Ｖｏ１を第１の端子２０１と第２の端子２０２との間から第１の負荷１９１に出力する。また、二次電池保護回路１１０は、正常状態のとき、第１の出力電圧Ｖｏ１に、第２のセル２７２の電圧に対応する第２の出力電圧Ｖｏ２を加算した第３の出力電圧Ｖｏ３を、第１の端子２０１と第３の端子２０３との間から第２の負荷１９２に出力する。
また、第１のスイッチ回路２３０が第１の保護ＩＣ２１０によりオフにされ且つ第２のスイッチ回路２４０が第２の保護ＩＣ２２０によりオンにされた状態を、"第１の保護状態"と定義する。二次電池保護回路１１０は、第１の保護状態のとき、第１の出力電圧Ｖｏ１を第１の端子２０１と第２の端子２０２との間から第１の負荷１９１に出力することを停止し、第３の出力電圧Ｖｏ３を第１の端子２０１と第３の端子２０３との間から出力することを停止する。正常状態から第１の保護状態に遷移すると、第１の端子２０１の電位は、第１のセル２７１の負極の電位から第２のセル２７２の正極の電位に変化するからである。
また、第１のスイッチ回路２３０が第１の保護ＩＣ２１０によりオンにされ且つ第２のスイッチ回路２４０が第２の保護ＩＣ２２０によりオフにされた状態を、"第２の保護状態"と定義する。二次電池保護回路１１０は、第２の保護状態のとき、第１の出力電圧Ｖｏを第１の端子２０１と第２の端子２０２との間から第１の負荷１９１に出力し、第３の出力電圧Ｖｏ３を第１の端子２０１と第３の端子２０３との間から出力することを停止する。正常状態から第２の保護状態に遷移すると、第３の端子２０３の電位は、第２のセル２７２の正極の電位から第１のセル２７１の負極の電位に変化する一方、第１の端子２０１及び第２の端子２０２の電位は、変化しないからである。
このように、一比較形態によれば、セル２７１，２７２の保護機能を備えるだけでなく、第１の負荷１９１には第１の出力電圧Ｖｏを出力でき、第２の負荷１９２には第３の出力電圧Ｖｏ３を出力できる。したがって、電池パック１００から電力供給を受ける機器（第１の負荷１９１及び第２の負荷１９２を備える機器）側で、電圧変換の必要性がなくなるため、当該機器の電力効率が改善する。つまり、電池パック１００から当該機器に供給される電力の消費効率を高めることができる。
ところで、第１の保護ＩＣ２１０は、監視端子２１８から電源端子２１５への内部電流経路を形成する第１の保護素子２３６を有する場合がある。同様に、第２の保護ＩＣ２２０は、グランド端子２２３から監視端子２２８への内部電流経路を形成する第２の保護素子２４６を有する場合がある。保護素子２３６，２４６は、例えば、静電気対策用のダイオード素子である。このような、保護素子２３６，２４６が存在する形態では、第１の保護状態又は第２の保護状態において、保護素子２３６又は保護素子２４６に順方向電圧が印加される場合が存在する。順方向電圧が印加された保護素子には、電流の経路が形成され、その保護素子に電流が流れ続けてしまう。
次に、第１の保護状態又は第２の保護状態において、保護素子２３６又は保護素子２４６に順方向電圧が印加される場合について、図２〜５を参照して説明する。なお、図２〜５は、正常状態において、セル２７１，２７２の電圧が、それぞれ、４Ｖの場合を例示する。
図２は、一比較形態における電池パック１００において、放電過電流が低電位側の第１の保護ＩＣ２１０で検出された状況を例示する図である。第１の保護ＩＣ２１０は、第２の負荷１９２のショート等の発生により流れる放電過電流を検出すると、放電制御トランジスタ２３２をオフにする（第１の保護状態）。この第１の保護状態では、第１の端子２０１の電位が０Ｖから８Ｖに変化する。その結果、図２に示すように、第１の保護素子２３６を経由する内部電流経路が形成されるため、意図しない電流が流れるおそれがある。
図３は、一比較形態における電池パック１００において、放電過電流が高電位側の第２の保護ＩＣ２２０で検出された状況を例示する図である。第２の保護ＩＣ２２０は、第２の負荷１９２のショート等の発生により流れる放電過電流を検出すると、放電制御トランジスタ２４２をオフにする（第２の保護状態）。この第２の保護状態では、第３の端子２０３の電位が８Ｖから０Ｖに変化する。その結果、図３に示すように、第２の保護素子２４６を経由する内部電流経路が形成されるため、意図しない電流が流れるおそれがある。
図４は、一比較形態における電池パック１００において、低電位側の第１のセル２７１の過放電が低電位側の第１の保護ＩＣ２１０で検出された状況を例示する図である。第１の保護ＩＣ２１０は、第１のセル２７１の過放電を検出すると、放電制御トランジスタ２３２をオフにする（第１の保護状態）。この第１の保護状態では、第１の端子２０１の電位が０Ｖから８Ｖに変化する。その結果、図４に示すように、第１の保護素子２３６を経由する内部電流経路が形成されるため、意図しない電流が流れるおそれがある。
図５は、一比較形態における電池パック１００において、高電位側の第２のセル２７２の過放電が高電位側の第２の保護ＩＣ２２０で検出された状況を例示する図である。第２の保護ＩＣ２２０は、第２のセル２７２の過放電を検出すると、放電制御トランジスタ２４２をオフにする（第２の保護状態）。この第２の保護状態では、第３の端子２０３の電位が８Ｖから０Ｖに変化する。その結果、図５に示すように、第２の保護素子２４６を経由する内部電流経路が形成されるため、意図しない電流が流れるおそれがある。
次に、保護素子２３６，２４６のような保護素子が存在する場合でも、上記のような意図しない電流の流れを防止可能な実施形態について、図６等を参照して説明する。
図６は、第１の実施形態における電池パックの構成を例示する図であり、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示している。なお、第１の実施形態において、上述の比較形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
図６に示す電池パック１０１は、直列に接続される第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２と、第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２を個々に保護する二次電池保護回路１１１とを備える。二次電池保護回路１１１は、直列に接続される第１の二次電池及び第２の二次電池の個々の電圧と、当該個々の電圧同士を加算した電圧とを出力する。
以下、第１の二次電池７１、第２の二次電池７２を、それぞれ、第１のセル７１、第２のセル７２とも称する。また、第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２を、セル７１，７２とも称する。
二次電池保護回路１１１は、第１の端子１と、第２の端子２と、第３の端子３と、第１のスイッチ回路３０と、第２のスイッチ回路４０と、第１の保護ＩＣ１０と、第２の保護ＩＣ２０とを備える。第１の端子１は、第１の二次電池の負極に接続される第１の出力端子の一例である。第２の端子２は、第１の二次電池の正極及び第２の二次電池の負極に接続される第２の出力端子の一例である。第３の端子３は、第２の二次電池の正極に接続される第３の出力端子の一例である。
第１のセル７１の負極と第１の端子１との間は、第１の電流経路５によって接続されており、第１の電流経路５には、第１のスイッチ回路３０が直列に挿入されている。第１のセル７１の正極と第２のセル７２の負極とが接続される箇所と、第２の端子２との間は、第２の電流経路４によって接続されている。第２のセル７２の正極と第３の端子３との間は、第３の電流経路６によって接続されており、第３の電流経路６には、第２のスイッチ回路４０が直列に挿入されている。
第１のスイッチ回路３０は、例えば、ゲートが充電制御端子１１（ＣＯＵＴ端子）に接続されるスイッチである充電制御トランジスタ３１と、ゲートが放電制御端子１２（ＤＯＵＴ端子）に接続されるスイッチである放電制御トランジスタ３２とを有する。
第２のスイッチ回路４０は、例えば、ゲートが充電制御端子２１（ＣＯＵＴ端子）に接続されるスイッチである充電制御トランジスタ４１と、ゲートが放電制御端子２２（ＤＯＵＴ端子）に接続されるスイッチである放電制御トランジスタ４２とを有する。放電制御トランジスタ４２は、放電経路に設けられる第２のスイッチの一例である。
第１の保護ＩＣ１０は、第１の端子１と第１のスイッチ回路３０との間で第１の電流経路５に抵抗１４を介して接続される第１の監視端子１８（ＶＭ１端子）と、第２のセル７２の正極に抵抗３７を介して接続される第１の電源端子１５（ＶＤＤ端子）とを備える。また、第１の保護ＩＣ１０は、充電制御端子１１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子１２（ＤＯＵＴ端子）、セル電圧入力端子１６（ＶＨ端子）及びグランド端子１３（ＶＳＳ端子）を備える。さらに、第１の保護ＩＣ１０は、第１の監視端子１８から第１の電源端子１５への内部電流経路を形成する第１の保護素子３６を有する。第１の保護ＩＣ１０は、放電経路に設けられる第１のスイッチによって、第１の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第１の保護回路の一例である。
第２の保護ＩＣ２０は、第３の端子３と第２のスイッチ回路４０との間で第３の電流経路６に抵抗２４を介して接続される第２の監視端子２８（ＶＭ２端子）と、第２のセル７２の負極に接続されるグランド端子２３（ＶＳＳ端子）とを備える。また、第２の保護ＩＣ２０は、充電制御端子２１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子２２（ＤＯＵＴ端子）、及び、第２のセル７２の正極に抵抗４７を介して接続される第２の電源端子２５（ＶＤＤ端子）を備える。さらに、第２の保護ＩＣ２０は、グランド端子２３から第２の監視端子２８への内部電流経路を形成する第２の保護素子４６を有する。第２の保護ＩＣ２０は、放電経路に設けられる第２のスイッチによって、第２の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第２の保護回路の一例である。
オフ状態検出回路８０は、第２のスイッチ回路４０のオフ状態が検出された場合、第２の監視端子２８の電位を固定することによって、第２の保護素子４６に流れる電流を遮断する。オフ状態検出回路８０は、スイッチ８３とスイッチ８４と抵抗８１とを有する。スイッチ８３，８４は、例えば、ＰＭＯＳトランジスタである。
スイッチ８３は、抵抗２４と第３の端子３との間に直列に挿入されている。スイッチ８３のゲートは、第２の端子２に接続されている。抵抗８１は、スイッチ８３に並列に接続されている。スイッチ８３は、第２の端子２と第３の端子３の電位の上下関係を検出し、その上下関係が逆転すると、電流を遮断する（つまり、オンからオフとなる）素子である。
スイッチ８４は、一端が監視端子２８に接続され他端が第２の端子２に接続されている。スイッチ８４のゲートは、第３の端子３に接続されている。スイッチ８４は、スイッチ８３と反転した動きをする素子であり、スイッチ８３による電流遮断時のＶＭ２端子の電位を固定するための素子である。
抵抗８１は、スイッチ８３がオフすることで、第３の端子３がＶＭ２端子から切り離されるので、第２の保護ＩＣ２０がＶＭ２端子によって第３の端子３の電位をモニタできるようにするための素子である。
図６は、第１の実施形態における電池パック１０１において、放電過電流が高電位側の第２の保護ＩＣ２０で検出された状況を例示する図である。第２の保護ＩＣ２０は、第２の負荷９２のショート等の発生により流れる放電過電流を検出すると、放電制御トランジスタ４２をオフにする（第２の保護状態）。図７は、第１の実施形態における電池パック１０１において、放電過電流が高電位側の第２の保護ＩＣ２０で検出される前後の状況を例示するタイミングチャートである。図７において、ＳＷ４２、ＳＷ８３、ＳＷ８４は、それぞれ、放電制御トランジスタ４２、スイッチ８３、スイッチ８４を表し、Ｖｔｈは、スイッチ８３，８４の各々の閾値電圧を表す。
状態１：放電可能な通常状態（正常状態）において、第２の負荷９２のショートにより放電過電流が検出されると、第２の保護ＩＣ２０は、過電流検出遅延時間後に、放電制御トランジスタ４２をオフし、放電を遮断する。
状態２：放電制御トランジスタ４２のオフにより、第３の端子３の電位Ｖ３が８Ｖから０Ｖに変化する。これにより、スイッチ８３がオンからオフ、スイッチ８４がオフからオンになる。つまり、オフ状態検出回路８０は、第３の端子３の電位Ｖ３が８Ｖから０Ｖに変化することを検知して、第２のスイッチ回路４０のオフ状態を検出する。スイッチ８３がオンからオフ、スイッチ８４がオフからオンになることで、保護ＩＣ２０の監視端子２８の電位は、グランド端子２３の電位と略等しくなるので、保護素子４６への電流は発生しない。一方、放電過電流が検出されると、ＶＭ２端子は抵抗４５を介してＶＤＤ端子にプルアップ（接続）される。
状態３：第２の負荷９２が第３の端子３から解放されると、第３の端子３の電位は、抵抗４５，２４，８１の存在により、０Ｖから第２の端子２の電位付近まで上昇する。このとき、ＶＭ２端子をＶＳＳ端子にショートしていたスイッチ８４がオンからオフとなる。さらに、第３の端子３の電位が上昇すると、スイッチ８３がオフからオンとなる。さらに、第３の端子３の電位が上昇すると、ＶＭ２端子の電位が、抵抗４５の存在により、ＶＳＳ端子のレベルからＶＤＤ端子のレベルに変化することを保護ＩＣ２０により検出される。その結果、第２の保護ＩＣ２０は、放電制御トランジスタ４２をオフからオンにするので、保護回路の状態は、第２の保護状態から正常状態に復帰される。
このように、第１の実施形態では、第２の保護状態のとき、第１のセル７１から保護素子４６へ電流が流れない。よって、二次電池保護回路１１１は、第２の保護状態のとき、第１のセル７１から第２の保護ＩＣ２０を経由して、第２の負荷９２及び第１の負荷９１に電流出力することを停止する。
図８は、第１の実施形態における電池パック１０１において、放電過電流が低電位側の第１の保護ＩＣ１０で検出された状況を例示する図である。第１の保護ＩＣ１０は、第１の負荷９１のショート等の発生により流れる放電過電流を検出すると、放電制御トランジスタ３２をオフにする（第１の保護状態）。図９は、第１の実施形態における電池パック１０１において、放電過電流が低電位側の第１の保護ＩＣ１０で検出される前後の状況を例示するタイミングチャートである。図８において、ＳＷ３２は、放電制御トランジスタ３２を表す。
状態１：放電可能な通常状態（正常状態）において、第１の負荷９１のショートにより放電過電流が検出されると、第１の保護ＩＣ１０は、過電流検出遅延時間後に、放電制御トランジスタ３２をオフし、放電を遮断する。
状態２：放電制御トランジスタ３２のオフにより、第１の端子１及びＶＭ１端子の電位が０Ｖから４〜８Ｖに変化する。この場合、第１の保護ＩＣ１０の電源電圧は、第１のセル７１の負極と第２のセル７２の正極との間の電位差に略等しいから、ＶＭ２端子の電位範囲に関しては問題にならない。
このように、第１の実施形態では、第１の保護状態のとき、第２のセル７２から保護素子３６へ電流が流れない。よって、二次電池保護回路１１１は、第１の保護状態のとき、第２のセル７２から第１の保護ＩＣ１０を経由して、第２の負荷９２及び第１の負荷９１に電流出力することを停止する。
図１０は、第２の実施形態における電池パック１０２において、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。図１１は、第２の実施形態における電池パック１０２において、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。図１２は、第２の実施形態における電池パック１０２において、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。図１３は、第２の実施形態における電池パック１０２において、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出される前後の状況を例示するタイミングチャートである。なお、第２の実施形態において、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
図１０に示す電池パック１０２は、直列に接続される第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２と、第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２を個々に保護する二次電池保護回路１１２とを備える。
第１の保護ＩＣ１０は、第１の端子１と第１のスイッチ回路３０との間で第１の電流経路５に抵抗１４を介して接続される第１の監視端子１８（ＶＭ１端子）と、第２のセル７２の正極に接続される第１の電源端子１５（ＶＤＤ端子）とを備える。また、第１の保護ＩＣ１０は、充電制御端子１１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子１２（ＤＯＵＴ端子）、セル電圧入力端子１６（ＶＣ１端子）及びグランド端子１３（ＶＳＳ端子）を備える。さらに、第１の保護ＩＣ１０は、第１の監視端子１８から第１の電源端子１５への内部電流経路を形成する第１の保護素子３６を有する。
第２の保護ＩＣ２０は、第３の端子３と第２のスイッチ回路４０との間で第３の電流経路６に抵抗２４を介して接続される第２の監視端子２８（ＶＭ２端子）と、第２のセル７２の負極に接続されるグランド端子２３（ＶＳＳ端子）とを備える。また、第２の保護ＩＣ２０は、充電制御端子２１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子２２（ＤＯＵＴ端子）、セル電圧入力端子２６（ＶＣ２）及び第２の電源端子２５（ＶＤＤ端子）を備える。さらに、第２の保護ＩＣ２０は、グランド端子２３から第２の監視端子２８への内部電流経路を形成する第２の保護素子４６を有する。
第２の実施形態の場合、保護ＩＣ１０，２０の電源電圧は、いずれも、セル７１の負極とセル７２の正極との間の電位差である。したがって、第１の保護状態又は第２の保護状態に遷移しても、監視端子１８，２８の電圧をＩＣの許容電圧範囲内で使用できるので、監視端子の電位範囲に関しては問題にならない。
図１４は、第３の実施形態における電池パック１０３において、放電過電流が低電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。図１５は、第３の実施形態における電池パック１０３において、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。なお、第３の実施形態において、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
図１４に示す電池パック１０３は、直列に接続される第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２と、第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２を個々に保護する二次電池保護回路１１３とを備える。
二次電池保護回路１１３は、第１の端子１と、第２の端子２と、第３の端子３と、第１の電池パック部１０３Ａと、第２の電池パック部１０３Ｂとを備える。また、第１の電池パック部１０３Ａは、第１のスイッチ回路３０と、第１の保護ＩＣ１０とを備え、第２の電池パック部１０３Ｂは、第２のスイッチ回路６０と、第２の保護ＩＣ５０とを備える。
第１のセル７１の負極と第１の端子１との間は、第１の電流経路５によって接続されており、第１の電流経路５には、第１のスイッチ回路３０が直列に挿入されている。第１のセル７１の正極と第２の端子２との間は、第２の電流経路４Ａによって接続されている。第２のセル７２の負極と第２の端子２との間は、第２の電流経路４Ｂによって接続されており、第２の電流経路４Ｂには、第２のスイッチ回路６０が直列に挿入されている。第２のセル７２の正極と第３の端子３との間は、第３の電流経路６によって接続されている。
第１のスイッチ回路３０は、例えば、ゲートが充電制御端子１１（ＣＯＵＴ端子）に接続されるスイッチである充電制御トランジスタ３１と、ゲートが放電制御端子１２（ＤＯＵＴ端子）に接続されるスイッチである放電制御トランジスタ３２とを有する。放電制御トランジスタ３２は、放電経路に設けられる第１のスイッチの一例である。
第２のスイッチ回路６０は、例えば、ゲートが充電制御端子５１（ＣＯＵＴ端子）に接続されるスイッチである充電制御トランジスタ６１と、ゲートがスイッチである放電制御端子５２（ＤＯＵＴ端子）に接続される放電制御トランジスタ６２とを有する。放電制御トランジスタ６２は、放電経路に設けられる第２のスイッチの一例である。
第１の保護ＩＣ１０は、第１の端子１と第１のスイッチ回路３０との間で第１の電流経路５に抵抗１４を介して接続される第１の監視端子１８（ＶＭ１端子）と、第１のセル７１の正極に抵抗３７を介して接続される第１の電源端子１５（ＶＤＤ端子）とを備える。また、第１の保護ＩＣ１０は、充電制御端子１１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子１２（ＤＯＵＴ端子）及びグランド端子１３（ＶＳＳ端子）を備える。さらに、第１の保護ＩＣ１０は、第１の監視端子１８から第１の電源端子１５への内部電流経路を形成する第１の保護素子３６を有する。第１の保護ＩＣ１０又は第１の電池パック部１０３Ａは、放電経路に設けられる第１のスイッチによって、第１の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第１の保護回路の一例である。
第２の保護ＩＣ５０は、第２の端子２と第２のスイッチ回路６０との間で第２の電流経路４Ｂに抵抗５４を介して接続される第２の監視端子５８（ＶＭ２端子）と、第２のセル７２の正極に抵抗６７を介して接続される第２の電源端子５５（ＶＤＤ端子）とを備える。また、第２の保護ＩＣ５０は、充電制御端子５１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子５２（ＤＯＵＴ端子）及びグランド端子５３（ＶＳＳ端子）を備える。さらに、第２の保護ＩＣ５０は、第２の監視端子５８から第２の電源端子５５への内部電流経路を形成する第２の保護素子６６を有する。第２の保護ＩＣ５０又は第２の電池パック部１０３Ｂは、放電経路に設けられる第２のスイッチによって、第２の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第２の保護回路の一例である。
オフ状態検出回路８０Ａは、第１のスイッチ回路３０のオフ状態が検出された場合、第１の監視端子１８の電位を固定することによって、第１の保護素子３６に流れる電流を遮断する。オフ状態検出回路８０Ａは、スイッチ８３Ａとスイッチ８４Ａと抵抗８１Ａとを有する。スイッチ８３Ａ，８４Ａは、例えば、ＮＭＯＳトランジスタである。
オフ状態検出回路８０Ｂは、第２のスイッチ回路６０のオフ状態が検出された場合、第２の監視端子５８の電位を固定することによって、第２の保護素子６６に流れる電流を遮断する。オフ状態検出回路８０Ｂは、スイッチ８３Ｂとスイッチ８４Ｂと抵抗８１Ｂとを有する。スイッチ８３Ｂ，８４Ｂは、例えば、ＮＭＯＳトランジスタである。
オフ状態検出回路８０Ａ，８０Ｂは、上述の第１の実施形態のオフ状態検出回路８０と同じ機能を有する。つまり、オフ状態検出回路８０Ａは、第１のスイッチ回路３０のオフ状態が検出された場合、第１の保護素子３６に流れる電流を遮断し、オフ状態検出回路８０Ｂは、第２のスイッチ回路６０のオフ状態が検出された場合、第２の保護素子６６に流れる電流を遮断する。オフ状態検出回路８０Ａ，８０Ｂは、上述のオフ状態検出回路８０に対して、ＰＭＯＳの構成がＮＭＯＳの構成に変わっただけなので、詳細な説明については上述の説明を援用することで省略する。
図１６は、第４の実施形態における電池パック１０４において、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出された状況を例示する図である。図１７は、第４の実施形態における電池パック１０４において、放電過電流が高電位側の保護ＩＣで検出される前後の状況を例示するタイミングチャートである。なお、第４の実施形態において、上述の実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで省略又は簡略する。
過電流検出後に保護状態から復帰する方式には、負荷を解放することで保護状態から復帰する負荷解放復帰方式と、充電器を接続することで保護状態から復帰する充電器接続復帰方式とがある。第４の実施形態では、充電器接続復帰方式を示す。
図１６に示す電池パック１０４は、直列に接続される第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２と、第１の二次電池７１及び第２の二次電池７２を個々に保護する二次電池保護回路１１４とを備える。
第１の保護ＩＣ１０は、第１の端子１と第１のスイッチ回路３０との間で第１の電流経路５に抵抗１４を介して接続される第１の監視端子１８（ＶＭ１端子）と、第２のセル７２の正極に接続される第１の電源端子１５（ＶＤＤ端子）とを備える。また、第１の保護ＩＣ１０は、充電制御端子１１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子１２（ＤＯＵＴ端子）、セル電圧入力端子１６（ＶＣ端子）及びグランド端子１３（ＶＳＳ端子）を備える。さらに、第１の保護ＩＣ１０は、第１の監視端子１８から第１の電源端子１５への内部電流経路を形成する第１の保護素子３６を有する。
第２の保護ＩＣ５０は、第２の端子２と第２のスイッチ回路６０との間で第２の電流経路４Ｂに抵抗５４を介して接続される第２の監視端子５８（ＶＭ２端子）と、第２のセル７２の正極に抵抗６７を介して接続される第２の電源端子５５（ＶＤＤ端子）とを備える。また、第２の保護ＩＣ５０は、充電制御端子５１（ＣＯＵＴ端子）、放電制御端子５２（ＤＯＵＴ端子）及びグランド端子５３（ＶＳＳ端子）を備える。さらに、第２の保護ＩＣ５０は、第２の監視端子５８から第２の電源端子５５への内部電流経路を形成する第２の保護素子６６を有する。
オフ状態検出回路８２は、第２のスイッチ回路６０のオフ状態が検出された場合、第２の監視端子５８の電位を固定することによって、第２の保護素子６６に流れる電流を遮断する。また、オフ状態検出回路８２は、充電器が第１の端子１と第３の端子３に接続されるまで、第２の保護素子６６に流れる電流を遮断した状態を保持する。オフ状態検出回路８２は、スイッチ８３，８６，８７と抵抗８５とを有する。スイッチ８３は、例えば、ＰＭＳトランジスタであり、スイッチ８６，８７は、例えば、ＮＭＯＳトランジスタである。
スイッチ８３は、第３の電流経路６に直列に挿入されている。抵抗８５は、スイッチ８３のゲートとソース間に接続されている。スイッチ８６，８７は、互いに直列に接続されており、それぞれのゲートは、放電制御端子５２に共通に接続されている。スイッチ８６のソースは、スイッチ８３のゲートに接続され、スイッチ８７のソースは、第２の端子２に接続されている。
第４の実施形態では、第２の保護ＩＣ５０は、第１の負荷９１に流れる放電過電流が検出されると、スイッチ６４により、ＶＭ２端子は抵抗６５を介してＶＤＤ端子にプルアップ（接続）される。これにより、第１の負荷９１が解放されても、第２の保護状態は維持される。正常状態へ復帰させるためには、充電器を接続することにより、ＶＭ２端子の電位をＶＳＳ端子のレベルに引き下げる。その結果、第２の保護状態から正常状態へ復帰できる。
以上、二次電池保護回路及び電池パックを実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
例えば、図１４，１６の構成において、第１のスイッチ回路３０は、第１の二次電池７１の正極と第２の端子２との間の第２の電流経路４Ａに直列に挿入されてもよい。また、図１４，１６の構成において、第２のスイッチ回路６０は、第２の二次電池７２の正極と第３の端子３との間の第３の電流経路６に直列に挿入されてもよい。
図１８は、第１の実施形態における電池パックの第１の変形例を示す図である。二次電池保護回路１１１は、第１の保護ＩＣ１０と第２の保護ＩＣ２０とを内蔵（複合集積）する複合集積回路１２１を備える。複合集積回路１２１は、第１の保護ＩＣ１０と第２の保護ＩＣ２０とが一つのパッケージ内にパッケージされたマルチチップである。２つの部品を一つのパッケージに収めることで、基板実装の容易性が向上し、実装面積が低減する。複合集積回路１２１は、第１の保護ＩＣ１０と第１のスイッチ回路３０との対と、第２の保護ＩＣ２０と第２のスイッチ回路４０との対との少なくとも一方の対を複合集積してもよい。
図１９は、第１の実施形態における電池パックの第２の変形例を示す図である。二次電池保護回路１１１は、第２の保護ＩＣ２０と第２のスイッチ回路４０とスイッチ８３を内蔵（複合集積）する複合集積回路１２２を備える。複合集積回路１２２は、第２の保護ＩＣ２０と第２のスイッチ回路４０とスイッチ８３が一つのパッケージ内にパッケージされたマルチチップである。３つの部品を一つのパッケージに収めることで、基板実装の容易性が向上し、実装面積が低減する。
図２０は、第２の実施形態における電池パックの第１の変形例を示す図である。二次電池保護回路１１２は、第１の保護ＩＣ１０と第２の保護ＩＣ２０とを内蔵（複合集積）する複合集積回路１２３を備える。複合集積回路１２３は、第１の保護ＩＣ１０と第２の保護ＩＣ２０とが一つのパッケージ内にパッケージされたマルチチップである。２つの部品を一つのパッケージに収めることで、基板実装の容易性が向上し、実装面積が低減する。複合集積回路１２３は、第１の保護ＩＣ１０と第１のスイッチ回路３０との対と、第２の保護ＩＣ２０と第２のスイッチ回路４０との対との少なくとも一方の対を複合集積してもよい。
また、各実施形態において、充電制御トランジスタ３１と放電制御トランジスタ３２とのうち少なくとも一方は、第１の保護ＩＣ１０と同じチップ上に複合集積されてもよい。同様に、充電制御トランジスタ４１と放電制御トランジスタ４２とのうち少なくとも一方は、第２の保護ＩＣ２０と同じチップ上に複合集積されてもよい。同様に、充電制御トランジスタ６１と放電制御トランジスタ６２とのうち少なくとも一方は、第２の保護ＩＣ５０と同じチップ上に複合集積されてもよい。
１ 第１の端子
２ 第２の端子
３ 第３の端子
４ 第２の電流経路
５ 第１の電流経路
６ 第３の電流経路
１０，２０，５０，２１０，２２０ 保護ＩＣ
３０，２３０ 第１のスイッチ回路
３６ 第１の保護素子
４０，６０，２４０ 第２のスイッチ回路
４６，６６ 第２の保護素子
７１，１７１ 第１の二次電池
７２，１７２ 第２の二次電池
８０，８０Ａ，８０Ｂ，８２ オフ状態検出回路
９１，１９１ 第１の負荷
９２，１９２ 第２の負荷
１００〜１０４ 電池パック
１１０〜１１４ 二次電池保護回路
１２１，１２２，１２３ 複合集積回路

Claims (16)

  1. 直列に接続される第１の二次電池及び第２の二次電池を個々に保護する二次電池保護回路であって、
    第１の端子と、
    第２の端子と、
    第３の端子と、
    前記第１の二次電池の負極と前記第１の端子との間の電流経路に直列に挿入される第１のスイッチ回路と、
    前記第２の二次電池の負極と前記第２の端子との間の電流経路、又は前記第２の二次電池の正極と前記第３の端子との間の電流経路に直列に挿入される第２のスイッチ回路と、
    前記第１のスイッチ回路をオフにすることによって、少なくとも前記第１の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第１の保護ＩＣと、
    前記第２のスイッチ回路をオフにすることによって、少なくとも前記第２の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第２の保護ＩＣとを備え、
    前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオンにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオンにされた状態のとき、前記第１の二次電池の電圧に対応する第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から第１の負荷に出力し、前記第１の出力電圧に前記第２の二次電池の電圧に対応する第２の出力電圧を加算した第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から第２の負荷に出力し、
    前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオフにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオンにされた状態のとき、前記第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から前記第１の負荷に出力することを停止し、前記第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から出力することを停止し、前記第２の二次電池から前記第１の保護ＩＣを経由して前記第１の負荷及び前記第２の負荷に電流出力することを停止し、
    前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオンにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオフにされた状態のとき、前記第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から前記第１の負荷に出力し、前記第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から出力することを停止し、前記第１の二次電池から前記第２の保護ＩＣを経由して前記第１の負荷及び前記第２の負荷に電流出力することを停止する、二次電池保護回路。
  2. 前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路との少なくとも一方のオフ状態を検出するオフ状態検出回路を備える、請求項１に記載の二次電池保護回路。
  3. 前記第１のスイッチ回路は、前記第１の二次電池の負極と前記第１の端子との間の第１の電流経路に直列に挿入されており、
    前記第２のスイッチ回路は、前記第２の二次電池の負極と前記第２の端子との間の第２の電流経路に直列に挿入されており、
    前記第１の保護ＩＣは、前記第１の端子と前記第１のスイッチ回路との間で前記第１の電流経路に抵抗を介して接続される第１の監視端子と、前記第１の二次電池の正極に接続される第１の電源端子と、前記第１の監視端子から前記第１の電源端子への内部電流経路を形成する第１の保護素子を有し、
    前記第２の保護ＩＣは、前記第２の端子と前記第２のスイッチ回路との間で前記第２の電流経路に抵抗を介して接続される第２の監視端子と、前記第２の二次電池の正極に接続される第２の電源端子と、前記第２の監視端子から前記第２の電源端子への内部電流経路を形成する第２の保護素子を有し、
    前記オフ状態検出回路は、前記第１のスイッチ回路のオフ状態が検出された場合、前記第１の保護素子に流れる電流を遮断し、前記第２のスイッチ回路のオフ状態が検出された場合、前記第２の保護素子に流れる電流を遮断する、請求項２に記載の二次電池保護回路。
  4. 前記オフ状態検出回路は、
    前記第１のスイッチ回路のオフ状態が検出された場合、前記第１の監視端子の電位を固定することによって、前記第１の保護素子に流れる電流を遮断し、
    前記第２のスイッチ回路のオフ状態が検出された場合、前記第２の監視端子の電位を固定することによって、前記第２の保護素子に流れる電流を遮断する、請求項３に記載の二次電池保護回路。
  5. 前記第１のスイッチ回路は、前記第１の二次電池の負極と前記第１の端子との間の第１の電流経路に直列に挿入されており、
    前記第２のスイッチ回路は、前記第２の二次電池の正極と前記第３の端子との間の第３の電流経路に直列に挿入されており、
    前記第１の保護ＩＣは、前記第１の端子と前記第１のスイッチ回路との間で前記第１の電流経路に抵抗を介して接続される第１の監視端子と、前記第２の二次電池の正極に接続される第１の電源端子と、前記第１の監視端子から前記第１の電源端子への内部電流経路を形成する第１の保護素子を有し、
    前記第２の保護ＩＣは、前記第３の端子と前記第２のスイッチ回路との間で前記第３の電流経路に抵抗を介して接続される第２の監視端子と、前記第２の二次電池の負極に接続されるグランド端子と、前記グランド端子から前記第２の監視端子への内部電流経路を形成する第２の保護素子を有し、
    前記オフ状態検出回路は、前記第２のスイッチ回路のオフ状態が検出された場合、前記第２の保護素子に流れる電流を遮断する、請求項２に記載の二次電池保護回路。
  6. 前記オフ状態検出回路は、
    前記第２のスイッチ回路のオフ状態が検出された場合、前記第２の監視端子の電位を固定することによって、前記第２の保護素子に流れる電流を遮断する、請求項５に記載の二次電池保護回路。
  7. 前記第１のスイッチ回路は、前記第１の二次電池の負極と前記第１の端子との間の第１の電流経路に直列に挿入されており、
    前記第２のスイッチ回路は、前記第２の二次電池の負極と前記第２の端子との間の第２の電流経路に直列に挿入されており、
    前記第１の保護ＩＣは、前記第１の端子と前記第１のスイッチ回路との間で前記第１の電流経路に抵抗を介して接続される第１の監視端子と、前記第２の二次電池の正極に接続される第１の電源端子と、前記第１の監視端子から前記第１の電源端子への内部電流経路を形成する第１の保護素子を有し、
    前記第２の保護ＩＣは、前記第２の端子と前記第２のスイッチ回路との間で前記第２の電流経路に抵抗を介して接続される第２の監視端子と、前記第２の二次電池の正極に接続される第２の電源端子と、前記第２の監視端子から前記第２の電源端子への内部電流経路を形成する第２の保護素子を有し、
    前記オフ状態検出回路は、前記第２のスイッチ回路のオフ状態が検出された場合、前記第２の保護素子に流れる電流を遮断する、請求項２に記載の二次電池保護回路。
  8. 前記オフ状態検出回路は、
    前記第２のスイッチ回路のオフ状態が検出された場合、前記第２の監視端子の電位を固定することによって、前記第２の保護素子に流れる電流を遮断する、請求項７に記載の二次電池保護回路。
  9. 前記オフ状態検出回路は、充電器が前記第１の端子と前記第３の端子に接続されるまで、前記第２の保護素子に流れる電流を遮断した状態を保持する、請求項８に記載の二次電池保護回路。
  10. 前記第１のスイッチ回路は、前記第１の二次電池の負極と前記第１の端子との間の第１の電流経路に直列に挿入されており、
    前記第２のスイッチ回路は、前記第２の二次電池の正極と前記第３の端子との間の第３の電流経路に直列に挿入されており、
    前記第１の保護ＩＣは、前記第１の端子と前記第１のスイッチ回路との間で前記第１の電流経路に抵抗を介して接続される第１の監視端子と、前記第２の二次電池の正極に接続される第１の電源端子と、前記第１の監視端子から前記第１の電源端子への内部電流経路を形成する第１の保護素子を有し、
    前記第２の保護ＩＣは、前記第３の端子と前記第２のスイッチ回路との間で前記第３の電流経路に抵抗を介して接続される第２の監視端子と、前記第１の二次電池の負極に接続されるグランド端子と、前記グランド端子から前記第２の監視端子への内部電流経路を形成する第２の保護素子を有する、請求項１に記載の二次電池保護回路。
  11. 前記第１の保護ＩＣ及び前記第２の保護ＩＣを複合集積する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の二次電池保護回路。
  12. 前記第１の保護ＩＣと前記第１のスイッチ回路との対と、前記第２の保護ＩＣと前記第２のスイッチ回路との対との少なくとも一方の対を複合集積する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の二次電池保護回路。
  13. 直列に接続される第１の二次電池及び第２の二次電池の個々の電圧と、前記個々の電圧同士を加算した電圧とを出力する二次電池保護回路であって、
    前記第１の二次電池の負極に接続される第１の出力端子と、
    前記第１の二次電池の正極及び前記第２の二次電池の負極に接続される第２の出力端子と、
    前記第２の二次電池の正極に接続される第３の出力端子と、
    放電経路に設けられる第１のスイッチによって、前記第１の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第１の保護回路と、
    放電経路に設けられる第２のスイッチによって、前記第２の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第２の保護回路とを備え、
    前記第１のスイッチが前記第１の保護回路によりオフにされ且つ前記第２のスイッチが前記第２の保護回路によりオンにされた状態のとき、前記第２の二次電池から前記第１の保護回路を経由して、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間の第１の負荷に電流出力することを停止し、
    前記第２のスイッチが前記第２の保護回路によりオフにされ且つ前記第１のスイッチが前記第１の保護回路によりオンにされた状態のとき、前記第１の二次電池から前記第２の保護回路を経由して、前記第１の出力端子と前記第３の出力端子との間の第２の負荷に電流出力することを停止する、二次電池保護回路。
  14. 前記第１の保護回路及び前記第２の保護回路を複合集積する、請求項１３に記載の二次電池保護回路。
  15. 前記第１の保護回路と前記第１のスイッチとの対と、前記第２の保護回路と前記第２のスイッチとの対との少なくとも一方の対を複合集積する、請求項１３に記載の二次電池保護回路。
  16. 直列に接続される第１の二次電池及び第２の二次電池と、
    第１の端子と、
    第２の端子と、
    第３の端子と、
    前記第１の二次電池の負極と前記第１の端子との間の電流経路、又は前記第１の二次電池の正極と前記第２の端子との間の電流経路に直列に挿入される第１のスイッチ回路と、
    前記第２の二次電池の負極と前記第２の端子との間の電流経路、又は前記第２の二次電池の正極と前記第３の端子との間の電流経路に直列に挿入される第２のスイッチ回路と、
    前記第１のスイッチ回路をオフにすることによって、少なくとも前記第１の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第１の保護ＩＣと、
    前記第２のスイッチ回路をオフにすることによって、少なくとも前記第２の二次電池を過放電又は放電過電流から保護する第２の保護ＩＣとを備え、
    前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオンにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオンにされた状態のとき、前記第１の二次電池の電圧に対応する第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から第１の負荷に出力し、前記第１の出力電圧に前記第２の二次電池の電圧に対応する第２の出力電圧を加算した第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から第２の負荷に出力し、
    前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオフにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオンにされた状態のとき、前記第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から前記第１の負荷に出力することを停止し、前記第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から出力することを停止し、前記第２の二次電池から前記第１の保護ＩＣを経由して前記第１の負荷及び前記第２の負荷に電流出力することを停止し、
    前記第１のスイッチ回路が前記第１の保護ＩＣによりオンにされ且つ前記第２のスイッチ回路が前記第２の保護ＩＣによりオフにされた状態のとき、前記第１の出力電圧を前記第１の端子と前記第２の端子との間から前記第１の負荷に出力し、前記第３の出力電圧を前記第１の端子と前記第３の端子との間から出力することを停止し、前記第１の二次電池から前記第２の保護ＩＣを経由して前記第１の負荷及び前記第２の負荷に電流出力することを停止する、電池パック。
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