WO2011013384A1

WO2011013384A1 - 保護回路、電池パック、及び充電システム

Info

Publication number: WO2011013384A1
Application number: PCT/JP2010/004840
Authority: WO
Inventors: 俊之仲辻; 俊明石川; 圭和清原
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2011-02-03
Also published as: US8890483B2; CN102273044A; US20110273137A1; CN102273044B

Abstract

　二次電池を充電するための電圧を受電する接続端子と、前記接続端子と前記二次電池との間に介設されたスイッチング素子と、前記接続端子と前記スイッチング素子との間の導電経路を遮断するための温度ヒューズと、前記温度ヒューズを溶断するためのヒータと、前記導電経路に関する電圧を検出する電圧検出部と、回復可能な異常として予め設定された第１異常が生じたことを検出する第１異常検出部と、前記温度ヒューズを溶断すべき異常として予め設定された第２異常が生じたことを検出する第２異常検出部と、前記第１異常検出部によって、前記第１異常が検出された場合、前記スイッチング素子をオフさせる保護制御部と、前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出され、かつ前記電圧検出部によって検出された電圧が所定の閾値電圧以上であるとき、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加する温度ヒューズ溶断処理を実行するヒータ制御部とを備える保護回路。

Description

保護回路、電池パック、及び充電システム

　本発明は、二次電池の保護回路と、この保護回路を備える、電池パック及び充電システムとに関するものである。

　従来、二次電池を備えた電池パックにおいて、二次電池と直列に温度ヒューズが接続されたものが知られている。このような電池パックは、二次電池の異常を検出した場合に、二次電池の出力電圧によってヒータを発熱させて、この温度ヒューズを溶断させることで、電池パックを永続的に使用できなくするようになっている。

　しかしながら、二次電池の電池電圧が低いと、電池電圧をヒータに印加しても、ヒータの発熱量が不足して温度ヒューズが溶断しない場合がある。このような場合、温度ヒューズを溶断できないのみならず、電池パック内でヒータが発熱し続けるため電池パックの温度が上昇してしまうという不都合があった。

　そこで、二次電池の電池電圧が、温度ヒューズを溶断できる所定電圧に満たないときは、二次電池が充電されて電池電圧が所定電圧に到達するのを待って、ヒータを発熱させ、温度ヒューズを溶断させるようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

　ところで、ヒューズを溶断しようとするような異常が生じている場合には、安全性の観点から、できるだけ二次電池を放電させずにヒューズを溶断できることが望ましい。二次電池を放電させて、その電力でヒューズを溶断する場合には、放電により二次電池の温度をさらに上昇させることになるからである。

　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ヒューズを溶断しようとするような異常が生じている場合に、二次電池を放電させて温度ヒューズを溶断させることになるので、安全性の観点から好ましくないという、不都合があった。

特開２００７－２１５３１０号公報

　本発明の目的は、温度ヒューズを溶断させる際に、二次電池を放電させる機会を減少させることができる二次電池の保護回路、及びこれを備える電池パックや充電システムを提供することである。

　本発明の一局面に従う保護回路は、二次電池を充電するための電圧を受電する接続端子と、前記接続端子と前記二次電池との間に介設されたスイッチング素子と、前記接続端子と前記スイッチング素子との間の導電経路を遮断するための温度ヒューズと、前記温度ヒューズを溶断するためのヒータと、前記導電経路に関する電圧を検出する電圧検出部と、回復可能な異常として予め設定された第１異常が生じたことを検出する第１異常検出部と、前記温度ヒューズを溶断すべき異常として予め設定された第２異常が生じたことを検出する第２異常検出部と、前記第１異常検出部によって、前記第１異常が検出された場合、前記スイッチング素子をオフさせる保護制御部と、前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出され、かつ前記電圧検出部によって検出された電圧が所定の閾値電圧以上であるとき、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加する温度ヒューズ溶断処理を実行するヒータ制御部とを備える。

　また、本発明の一局面に従う電池パックは、保護回路と、二次電池とを備える。

　また、本発明の一局面に従う充電システムは、保護回路と、二次電池と、充電部とを備える。

本発明の第１実施形態に係る保護回路を備えた、電池パック及び充電システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す保護回路の動作の一例を示すフローチャートである。図１に示す保護回路の動作の一例を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係る保護回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。図４に示す保護回路の動作の一例を示すフローチャートである。図４に示す保護回路の動作の一例を示すフローチャートである。

　以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

　（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係る保護回路２を備えた、電池パック１及び充電システム１００の構成の一例を示すブロック図である。

　充電システム１００は、電池パック１と、充電装置３（充電部）とが接続されて構成されている。なお、充電装置３は、例えば、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載機器に内蔵されていてもよく、これら電池搭載機器として充電システム１００が構成されていてもよい。

　充電装置３は、例えば商用電源電圧から電池パック１の充電電流を生成する電源回路であってもよく、例えば太陽光、風力、あるいは水力といった自然エネルギーに基づき発電する発電装置や、内燃機関等の動力によって発電する発電装置等であってもよい。

　電池パック１は、保護回路２と、二次電池１４とを備えている。また、保護回路２は、接続端子１１（第１接続端子）、接続端子１２（第２接続端子），接続端子１３、温度センサ１５，１６、電流検出抵抗１７、電池電圧検出部１８、電池温度検出部１９、通信部２０、温度検出部２１、端子電圧検出部２２、制御部２０１、放電用スイッチング素子ＳＷ１、充電用スイッチング素子ＳＷ２、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３、温度ヒューズＦ１，Ｆ２、及びヒータＲｈを備えている。

　なお、保護回路２は、必ずしも電池パックに内蔵されている必要はなく、例えば保護回路２が、車載用のＥＣＵ（Electric Control Unit）として構成されていてもよく、電池搭載機器に内蔵されていてもよい。

　充電装置３は、接続端子３１，３２，３３、電源回路３５、通信部３６、及び制御部３７を備えている。電源回路３５は、給電用の接続端子３１，３２に接続され、通信部３６は、接続端子３３に接続されている。

　また、電池パック１が、充電装置３に取り付けられると、電池パック１の接続端子１１，１２，１３と、充電装置３の接続端子３１，３２，３３とが、それぞれ接続されるようになっている。

　通信部２０，３６は、接続端子１３，３３を介して互いにデータ送受信可能に構成された通信インターフェイス回路である。電源回路３５は、制御部３７からの制御信号に応じた電流、電圧を、接続端子３１，３２を介して電池パック１へ供給する電源回路である。

　制御部３７は、例えばマイクロコンピュータを用いて構成された制御回路である。そして、電池パック１における制御部２０１から通信部２０によって送信された要求指示が、通信部３６によって受信されると、制御部３７は、通信部３６によって受信された要求指示に応じて電源回路３５を制御することにより、電池パック１から送信された要求指示に応じた電流や電圧を、電源回路３５から接続端子１１，１２へ出力させる。

　接続端子１１は、温度ヒューズＦ１，Ｆ２、充電用スイッチング素子ＳＷ２、及び放電用スイッチング素子ＳＷ１を介して二次電池１４の正極に接続されている。温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、溶断することで、接続端子１１と充電用スイッチング素子ＳＷ２との間の導電経路Ｌ１を遮断するようになっている。

　放電用スイッチング素子ＳＷ１及び充電用スイッチング素子ＳＷ２としては、例えばｐチャネルのＦＥＴ（Field Effect Transistor）が用いられる。ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３としては、例えばｎチャネルのＦＥＴが用いられる。

　充電用スイッチング素子ＳＷ２及び放電用スイッチング素子ＳＷ１は、それぞれ寄生ダイオードを有している。そして、充電用スイッチング素子ＳＷ２の寄生ダイオードは、二次電池１４の放電電流の流れる方向が当該寄生ダイオードの順方向になる向きに、配置されている。これにより、充電用スイッチング素子ＳＷ２は、オフすると二次電池１４の充電方向の電流のみを遮断するようになっている。

　また、放電用スイッチング素子ＳＷ１の寄生ダイオードは、二次電池１４の充電電流の流れる方向が、当該寄生ダイオードの順方向になる向きに、配置されている。これにより、放電用スイッチング素子ＳＷ１は、オフすると二次電池１４の放電方向の電流のみを遮断するようになっている。

　また、接続端子１２は、電流検出抵抗１７を介して二次電池１４の負極に接続されており、接続端子１１から温度ヒューズＦ１，Ｆ２、充電用スイッチング素子ＳＷ２、放電用スイッチング素子ＳＷ１、二次電池１４、及び電流検出抵抗１７を介して接続端子１２に至る電流経路が構成されている。接続端子１２は、回路グラウンドとなっている。

　なお、接続端子１１，１２，１３は、電池パック１と、充電装置３や外部回路とを電気的に接続するものであればよく、例えば電極やコネクタ、端子台等であってもよく、ランドやパッド等の配線パターンであってもよい。

　そして、ヒータＲｈの一端が、導電経路Ｌ１の一点、例えば温度ヒューズＦ１と温度ヒューズＦ２との接続点に接続され、他端が、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３を介して接続端子１２、すなわち回路グラウンドに接続されている。

　なお、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が直列接続され、かつ温度ヒューズＦ１，Ｆ２の接続点にヒータＲｈが接続された状態で、１パッケージに封止されたヒータ付き温度ヒューズＦを用いるようにしてもよい。また、温度ヒューズは一つであってもよい。

　電流検出抵抗１７は、二次電池１４の充電電流および放電電流を電圧値に変換する。

　二次電池１４は、例えば単電池であってもよく、例えば複数の二次電池が直列接続された組電池であってもよく、例えば複数の二次電池が並列接続された組電池であってもよく、直列と並列とが組み合わされて接続された組電池であってもよい。二次電池１４としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池が用いられる。

　電池電圧検出部１８、電池温度検出部１９、温度検出部２１、及び端子電圧検出部２２は、例えばアナログデジタル変換回路を用いて構成されている。

　電池電圧検出部１８は、二次電池１４の電池電圧Ｖｂを検出し、その電圧値を示す信号を制御部２０１へ出力する。端子電圧検出部２２は、接続端子１１，１２間の端子電圧Ｖｔを検出し、その電圧値を示す信号を制御部２０１へ出力する。この場合、接続端子１１は導電経路Ｌ１の一端に接続されているから、端子電圧Ｖｔは、導電経路Ｌ１に関する電圧の一例に相当している。そして、端子電圧検出部２２は、電圧検出部の一例に相当している。

　温度センサ１５，１６は、例えばサーミスタや熱電対等を用いて構成された温度センサである。

　温度センサ１５は、例えば二次電池１４に密着して、あるいは二次電池１４の近傍に配設されて、二次電池１４の温度を検出し、その温度値を示す電圧信号を電池温度検出部１９へ出力する。電池温度検出部１９は、温度センサ１５から出力された電圧信号に基づき、二次電池１４の温度を示す信号を制御部２０１へ出力する。

　温度センサ１６は、例えば温度ヒューズＦ１，Ｆ２（又はヒータ付き温度ヒューズＦ）に密着して、あるいは温度ヒューズＦ１，Ｆ２（又はヒータ付き温度ヒューズＦ）の近傍に配設されて、温度ヒューズＦ１，Ｆ２に関する温度ｔを検出し、その温度値を示す電圧信号を温度検出部２１へ出力する。温度検出部２１は、温度センサ１６から出力された電圧信号に基づき、温度ｔを示す信号を制御部２０１へ出力する。

　温度ｔは、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の温度そのものに限られず、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の近傍の環境温度等、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の温度と関連する温度であればよい。以下の説明においては、温度ｔは、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の温度として説明する。

　制御部２０１は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、アナログデジタル変換回路と、タイマ回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。

　そして、制御部２０１は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、第１異常検出部２１１、第２異常検出部２１２、閾値電圧設定部２１３、電圧出力要求部２１４、ヒータ制御部２１５、保護制御部２１６、及び電流検出部２１７として機能する。

　電流検出部２１７は、電流検出抵抗１７の両端間の電圧Ｖｒを検出し、この電圧Ｖｒを電流検出抵抗１７の抵抗値Ｒで除算することにより、二次電池１４に流れる充放電電流値Ｉｃを取得する。

　第１異常検出部２１１は、回復可能な異常として予め設定された第１異常の発生を検出し、保護制御部２１６に通知する。具体的には、例えば、第１異常として、二次電池１４が、二次電池１４に永続的な損傷を与えない範囲内の過充電や過放電、あるいは温度になること、が設定されている。

　例えば、電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが、満充電電圧を超える値に予め設定された第１過充電電圧値を超えたとき、第１異常検出部２１１は、第１異常が生じたことを検出する。例えば二次電池１４がリチウムイオン二次電池であった場合、二次電池１４を構成するセル一つ分の電圧を４．２２８Ｖとし、第１過充電電圧値として、二次電池１４におけるセルの直列接続数に４．２２８Ｖを乗じた値を用いることができる。

　また、例えば、電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが、二次電池１４の過放電を防止するために予め設定された過放電電圧値を下回る電圧になった場合も、第１異常検出部２１１は、第１異常が生じたことを検出する。例えば二次電池１４がリチウムイオン二次電池であった場合、二次電池１４を構成するセル一つ分の電圧を２．５Ｖとし、過放電電圧値として、二次電池１４におけるセルの直列接続数に２．５Ｖを乗じた値を用いることができる。

　また、例えば、電池温度検出部１９によって検出された二次電池１４の温度が、二次電池１４を劣化させるおそれがある温度として予め設定された第１異常判定温度、例えば６０℃を超え、異常高温になった場合にも、第１異常検出部２１１は、第１異常が生じたことを検出する。

　なお、第１異常判定温度は、例えば充電中であれば６０℃、放電中であれば充電中よりも高い７３℃というように、充電中と放電中とで、異なる温度を用いてもよい。

　また、第１異常は、回復可能な異常であるから、第１異常検出部２１１は、上記検出された第１異常が解消したことを検出すると、第１異常が解消した旨、保護制御部２１６に通知する。

　第２異常検出部２１２は、永続的に二次電池１４の充放電を禁止すべき異常として予め設定された第２異常の発生を検出し、保護制御部２１６及びヒータ制御部２１５へ通知する。具体的には、第２異常として、二次電池１４に永続的な損傷を与えるおそれがあるレベルの過充電や発熱等が設定されている。

　例えば、電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが、二次電池１４に永続的な損傷を与えるおそれがある電圧として第１過充電電圧値を超える電圧値に予め設定された第２過充電電圧値を、さらに超えたとき、第２異常検出部２１２は、第２異常が生じたことを検出する。例えば二次電池１４がリチウムイオン二次電池であった場合、二次電池１４を構成するセル一つ分の電圧を４．２８Ｖとし、第２過充電電圧値として、二次電池１４におけるセルの直列接続数に２．５Ｖを乗じた値を用いることができる。

　また、例えば、電池温度検出部１９によって検出された二次電池１４の温度が、例えば二次電池１４内部のセパレータが溶融するおそれのある温度として予め設定された第２異常判定温度、例えば９０℃を超えた場合においても、第２異常が生じたことを検出する。

　保護制御部２１６は、第１異常検出部２１１によって、第１異常が検出された場合に、放電用スイッチング素子ＳＷ１、又は充電用スイッチング素子ＳＷ２をオフさせて、二次電池１４の放電又は充電を禁止することで、二次電池１４を劣化から保護する。

　例えば、保護制御部２１６は、電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが、第１過充電電圧値を超えて第１異常となったとき、充電用スイッチング素子ＳＷ２をオフさせて充電を禁止することで、二次電池１４の過充電を防止する。

　また、保護制御部２１６は、例えば、電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが、過放電電圧値を下回って第１異常となったとき、放電用スイッチング素子ＳＷ１をオフさせて放電を禁止することで、二次電池１４の過放電による劣化を防止するようになっている。

　さらに、保護制御部２１６は、第２異常検出部２１２によって、第２異常が検出された場合には、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２を共にオフさせる。第２異常検出部２１２により第２異常が検出されると、ヒータ制御部２１５によって温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断されるが、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断には時間がかかったり、あるいは充電装置３からの電圧供給状態や、二次電池１４の端子電圧によっては温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できなかったりする場合がある。

　そこで、保護制御部２１６は、第２異常検出部２１２によって第２異常が検出された場合、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２を共にオフさせる。これにより、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断に時間がかかったり、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できなかったりする場合であっても、二次電池１４の充放電を速やかに禁止することができるので、電池パック１の安全性を向上させることができる。

　なお、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２を備える例に限られず、二次電池１４の充放電経路を遮断するスイッチング素子を一つ備え、保護制御部２１６は、第１異常、又は第２異常が検出された際にこのスイッチング素子をオフするようにしてもよい。

　閾値電圧設定部２１３は、二次電池１４の電池電圧Ｖｂが、ヒータＲｈを発熱させることによって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることが可能であるか否かを判定するための閾値電圧Ｖｔｈを、温度検出部２１によって検出された温度ｔが高いほど、低下するように設定する。

　温度ヒューズは、温度が高いと溶断し易く、温度が低いと溶断しにくくなる。そこで、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の温度ｔに応じて、ヒータＲｈによって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる発熱量が得られる最低限の電池電圧Ｖｂを、例えば予め実験的に求めてデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておく。

　閾値電圧設定部２１３は、例えばこのデータテーブルを参照し、温度検出部２１によって検出された温度ｔに基づき、この温度ｔにおいて温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる最低限の電池電圧Ｖｂを取得して閾値電圧Ｖｔｈとして設定するようにしてもよい。これにより、温度ヒューズは、温度が高いと溶断し易く、温度が低いと溶断しにくいから、閾値電圧Ｖｔｈは、温度ｔが高いほど、低い電圧値に設定されることになる。

　ヒータ制御部２１５は、第２異常検出部２１２によって第２異常が検出され、かつ端子電圧検出部２２によって検出された接続端子１１，１２間の電圧が、閾値電圧設定部２１３によって設定された閾値電圧Ｖｔｈを超えるとき、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンさせることで、導電経路Ｌ１の電圧、すなわち導電経路Ｌ１と回路グラウンドである接続端子１２との間の電圧をヒータＲｈに印加して、ヒータＲｈを発熱させる。

　ここで、第２異常検出部２１２によって第２異常が検出された場合、保護制御部２１６によって放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２が共にオフされているから、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオンされても、二次電池１４からヒータＲｈへ電流が供給されることはない。そうすると、充電装置３から供給された電流が、導電経路Ｌ１及びヒータ用スイッチング素子ＳＷ３を介してヒータＲｈへ供給されることになる。

　なお、保護制御部２１６は、第２異常検出部２１２によって第２異常が検出された場合、必ずしも放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２を共にオフさせなくてもよい。

　この場合、第１異常検出部２１１による第１異常の判定条件より第２異常検出部２１２による第２異常の判定条件の方が厳しいから、第２異常検出部２１２によって第２異常が検出されたときは、通常は、その前に第１異常検出部２１１により第１異常が検出されて、保護制御部２１６によって、放電用スイッチング素子ＳＷ１及び充電用スイッチング素子ＳＷ２のうち、少なくとも一つがオフされていることになる。

　そして、例えば二次電池１４の過放電や温度が原因で第１異常が検出されたときは、放電用スイッチング素子ＳＷ１がオフされているから、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンさせても、二次電池１４からヒータＲｈへ電流が供給されることはない。そうすると、充電装置３から供給された電流が、導電経路Ｌ１及びヒータ用スイッチング素子ＳＷ３を介してヒータＲｈへ供給されることになる。

　また、ヒータ制御部２１５は、第２異常検出部２１２によって第２異常が検出された場合であっても、端子電圧検出部２２によって検出された端子電圧Ｖｔが閾値電圧設定部２１３によって設定された閾値電圧Ｖｔｈに満たないとき、さらに電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂを確認し、電池電圧Ｖｂが閾値電圧設定部２１３によって設定された閾値電圧Ｖｔｈを超えるとき、放電用スイッチング素子ＳＷ１及びヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンさせることで、導電経路Ｌ１の電圧をヒータＲｈに印加し、ヒータＲｈを発熱させる。

　そして、ヒータ制御部２１５は、端子電圧検出部２２によって検出された端子電圧Ｖｔが閾値電圧Ｖｔｈに満たず、かつ電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔｈに満たないとき、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断は困難と判定してヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオフさせたままヒータＲｈを発熱させない。

　さらにヒータ制御部２１５は、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断は困難と判定した後の経過時間Ｔｐを、図略のタイマ回路によって計時させる。そして、タイマ回路により計時された経過時間Ｔｐが、電池パック１の環境温度が変化したり、充電装置３からの電圧供給が開始されたりする可能性があると考えられる時間、例えば１時間程度に予め設定された待ち時間Ｔｗ以上となり、かつ端子電圧検出部２２によって検出された接続端子１１，１２間の電圧が、閾値電圧Ｖｔｈを超えるとき、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３を再びオンさせて温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断を試みる。

　次に、上述のように構成された保護回路２の動作について説明する。図２、図３は、図１に示す保護回路２の動作の一例を示すフローチャートである。

　まず、第１異常検出部２１１によって、第１異常の発生の有無が検出される（ステップＳ１）。そして、第１異常検出部２１１によって、第１異常の発生が検出されなければ（ステップＳ１でＮＯ）、保護制御部２１６によって、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２がオンされて二次電池１４が充放電可能にされ（ステップＳ３）、ステップＳ４へ移行する。

　一方、第１異常検出部２１１によって第１異常の発生が検出されると（ステップＳ１でＹＥＳ）、保護制御部２１６によって、その異常内容に応じて、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２のうち少なくとも一つがオフされて（ステップＳ２）、ステップＳ４へ移行する。例えば、第１異常が過充電であった場合、充電用スイッチング素子ＳＷ２のみがオフされ、第１異常が過放電であった場合、放電用スイッチング素子ＳＷ１のみがオフされ、第１異常が異常高温であった場合、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２がオフされる。

　次に、ステップＳ４において、第２異常検出部２１２によって、第２異常の発生の有無が検出される（ステップＳ４）。そして、第２異常検出部２１２によって、第２異常の発生が検出されなければ（ステップＳ４でＮＯ）、再びステップＳ１へ戻って第１異常検出部２１１による第１異常の発生の有無が確認される。

　ここで、第１異常は回復可能な異常であるから、このとき第１異常が解消し、第１異常検出部２１１によって第１異常の発生が検出されなければ（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ３において、保護制御部２１６によって、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２がオンされて再び二次電池１４が充放電可能にされることになる。

　一方、ステップＳ４において、第２異常検出部２１２によって第２異常の発生が検出された場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、保護制御部２１６によって、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２がオフされて（ステップＳ５）、速やかに二次電池１４の充放電が禁止される。

　これにより、ステップＳ２において、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２のうちいずれか一方しかオフされていなかったり、あるいは二次電池１４が寿命となったりした場合など、第２異常ではあっても第１異常ではない異常が発生した場合のように放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２が共にオンしている場合においても、速やかに二次電池１４の充放電を禁止することができるので、安全性が向上する。

　次に、閾値電圧設定部２１３によって、閾値電圧Ｖｔｈが、温度検出部２１により検出された温度ｔが高いほど、低い電圧値に設定される（ステップＳ６）。

　次に、電圧出力要求部２１４によって、閾値電圧Ｖｔｈ以上に設定されたヒータ用電圧Ｖｈの出力を要求する要求信号が、通信部２０を用いて、充電装置３へ送信される（ステップＳ７）。そうすると、もし電池パック１に充電装置３が接続されていれば、この要求信号が通信部３６によって受信されて制御部３７へ出力される。そして、制御部３７によって、この要求信号に応じて電源回路３５が制御されて、接続端子１１，１２間にヒータ用電圧Ｖｈが印加される。

　ヒータ用電圧Ｖｈは、例えば温度ｔに関わらず温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断可能な電圧値が予め設定されていてもよく、閾値電圧設定部２１３によって設定された閾値電圧Ｖｔｈをそのままヒータ用電圧Ｖｈとして用いるようにしてもよい。

　充電装置３は、例え電池パック１に接続されていても、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断可能な閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を出力しているとは限らない。そこで、電圧出力要求部２１４が、充電装置３によるヒータ用電圧Ｖｈの出力を要求し、充電装置３によって、接続端子１１，１２間にヒータ用電圧Ｖｈを出力させることで、充電装置３の出力電圧によって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる機会を増大させることができる。

　また、特許文献１に記載の背景技術では、温度ヒューズを溶断させようとするときは、電池パックに何らかの異常が生じているのであるから、二次電池が、温度ヒューズを溶断できるレベルの電圧を出力できない可能性が高い。そうすると、特許文献１に記載の背景技術では、異常発生時に温度ヒューズを溶断することができない可能性が高いという、不都合があった。

　しかしながら、保護回路２によれば、充電装置３の出力電圧によって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させるので、特許文献１に記載の背景技術よりも温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる機会を増大させることができる。

　次に、ヒータ制御部２１５によって、端子電圧検出部２２により検出された端子電圧Ｖｔと、閾値電圧設定部２１３により設定された閾値電圧Ｖｔｈとが比較され（ステップＳ８）、端子電圧Ｖｔが閾値電圧Ｖｔｈ以上であれば（ステップＳ８でＹＥＳ）、端子電圧Ｖｔによって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることが可能であるから、ヒータ制御部２１５によって、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオンされる（ステップＳ９）。

　そうすると、電源回路３５から供給されたヒータ用電圧Ｖｈが、接続端子３１，１１、及び温度ヒューズＦ１を介してヒータＲｈに印加されてヒータＲｈが発熱し、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断する。

　これにより、第２異常が発生している状況において、二次電池１４を放電させることなく温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることができるので、二次電池１４を放電させる機会を減少させることができる結果、安全性が向上する。

　一方、端子電圧Ｖｔが閾値電圧Ｖｔｈに満たなければ（ステップＳ８でＮＯ）、端子電圧Ｖｔによって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることができないから、ヒータ制御部２１５は、二次電池１４の放電による温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断が可能か否かを判定するべくステップＳ１０へ移行する。

　ここで、ステップＳ６において、閾値電圧設定部２１３によって、閾値電圧Ｖｔｈが、今現在の温度ヒューズＦ１，Ｆ２の温度ｔが高いほど、低い電圧値に設定され、例えば温度ｔの条件下でヒータＲｈによって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる発熱量が得られる最低限の電池電圧Ｖｂが、閾値電圧Ｖｔｈとして設定されているので、閾値電圧Ｖｔｈが固定値である場合と異なり、例えば温度ｔが高いために、電池電圧Ｖｂが低くても温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断可能な状態であるにもかかわらず、電池電圧Ｖｂが、温度ｔが低いときに合わせて設定された閾値電圧Ｖｔｈに満たないために、ヒータ制御部２１５が温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断を行わず、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断出来る機会を失ってしまう、というおそれを低減できる。

　そして、ヒータ制御部２１５によって、電池電圧検出部１８により検出された電池電圧Ｖｂと閾値電圧設定部２１３により設定された閾値電圧Ｖｔｈとが比較され（ステップＳ１０）、電池電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔｈ以上であれば（ステップＳ１０でＹＥＳ）、電池電圧Ｖｂによって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることが可能であるから、ヒータ制御部２１５によって、放電用スイッチング素子ＳＷ１がオンされ（ステップＳ１１）、さらにヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオンされる（ステップＳ９）。

　そうすると、二次電池１４から供給された電池電圧Ｖｂが、ヒータＲｈに印加されてヒータＲｈが発熱し、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断する。

　ここで、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は直列接続され、かつ温度ヒューズＦ１，Ｆ２の接続点にヒータＲｈが接続されているので、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断すると、電源回路３５から接続端子１１を介してヒータＲｈに電圧が供給される経路（温度ヒューズＦ１）、及び二次電池１４からヒータＲｈに電圧が供給される経路（温度ヒューズＦ２）の両方が遮断され、ヒータＲｈの発熱が停止するので、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断後にヒータＲｈが発熱し続けることがない。

　ステップＳ８、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ９の処理によれば、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させるために二次電池１４を放電させることになる。しかしながら、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断されないまま、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２をオフさせているだけでは、二次電池１４の電池電圧Ｖｂが低下して、いずれ制御部２０１や放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２の動作用電源電圧が供給できなくなり、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２をオフ状態に維持することが困難となる。

　そうすると、いずれは第２異常が発生した状態で二次電池１４を保護することができなくなってしまうので、好ましくない。一方、ステップＳ８、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ９の処理によれば、一時的に二次電池１４を放電させることになるものの、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることができれば、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断できないままになるよりも安全性が向上するので好ましい。

　また、二次電池１４の放電により温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断するのは、例えば充電装置３が電池パック１に接続されていない場合など、電圧出力要求部２１４が、充電装置３へヒータ用電圧Ｖｈの出力要求を行ったにもかかわらず、閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧が接続端子１１，１２間に供給されない場合に限られるので、背景技術のように、常に二次電池を放電させて温度ヒューズを溶断する技術と比べて、二次電池を放電させる機会を減少させることができる。

　一方、ステップＳ１０において、電池電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔｈに満たなければ（ステップＳ１０でＮＯ）、端子電圧Ｖｔ及び電池電圧Ｖｂのいずれによっても温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることができないから、ヒータ制御部２１５は、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断は困難と判定し、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオフのまま維持しつつ、ステップＳ１２へ移行する。

　これにより、端子電圧Ｖｔ及び電池電圧Ｖｂが低いためにヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンしても、ヒータＲｈの発熱量が不足して温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることが出来ないと考えられるときは、ヒータＲｈを発熱させないので、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断しないまま電池パック１の温度を上昇させてしまうおそれが低減できる。

　次に、ヒータ制御部２１５は、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断は困難と判定してからの経過時間Ｔｐを、図略のタイマ回路を用いて計時させる（ステップＳ１３）。そして、経過時間Ｔｐが待ち時間Ｔｗ以上になると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ヒータ制御部２１５は、再びステップＳ５以降の処理を繰り返すことで、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断を試みる。

　すなわち、ステップＳ１０において、ヒータＲｈを発熱させても温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断しないと判定された場合であっても、その後待ち時間Ｔｗ以上の時間が経過し、その間に環境温度が上昇して温度ｔが上昇したり、電池パック１に充電装置３が接続されたりした場合には、再びステップＳ５以降の処理を繰り返すことで、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる場合がある。これにより、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる機会を増大させることができる。

　なお、閾値電圧設定部２１３を備えず、温度ｔに関わらずヒータＲｈの発熱量で温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できるレベルの電圧値を、閾値電圧Ｖｔｈとして予め設定する構成としてもよい。また、ヒータ制御部２１５は、ステップＳ８において、端子電圧Ｖｔが閾値電圧Ｖｔｈに満たなかった場合（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ１０、Ｓ１１を実行することなく温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断は困難と判定し、ステップＳ１２へ移行する構成としてもよい。

　また、電圧出力要求部２１４を備えず、ステップＳ７を実行しない構成としてもよい。また、保護制御部２１６は、ステップＳ５を実行しなくてもよい。

　このような構成としても、背景技術のように、二次電池を放電させて温度ヒューズを溶断する技術と比べて、二次電池を放電させる機会を減少させることができる。

　このような構成の保護回路、電池パック、及び充電システムは、温度ヒューズを溶断させる際に、二次電池を放電させる機会を減少させることができる。

　（第２実施形態）
　背景技術の特許文献１に記載の技術は、ヒータによって温度ヒューズを溶断させる。ところで、温度ヒューズは、温度が高いと溶断し易く、温度が低いと溶断しにくくなる。そのため、温度が高いときはヒータの発熱量が少なくても、すなわち電池電圧が低くても温度ヒューズを溶断させることができる一方、温度が低いときはヒータの発熱量が少ないと、すなわち電池電圧が低いと、温度ヒューズを溶断させることができない。

　従って、特許文献１に記載の背景技術では、温度に関わりなく温度ヒューズを溶断させる必要から、上記所定電圧を、温度ヒューズが溶断しにくい低温時においても温度ヒューズを溶断させることができる高い電圧に設定しておく必要があった。

　しかしながら、上記所定電圧を、低温時に温度ヒューズを溶断できるように高い電圧に設定すると、高温時には、温度ヒューズを溶断可能な電池電圧があるにもかかわらず、上記所定電圧に満たないために、二次電池が充電されて電池電圧が所定電圧に到達するまで温度ヒューズの溶断が遅れてしまうという、不都合があった。

　また、温度ヒューズを溶断させようとするときは、二次電池に何らかの異常が生じているのであるから、ユーザが電池パックの充電を行わない場合もあり、このような場合、電池電圧が所定電圧に到達するのを待っていると、温度ヒューズを溶断できる機会が失われてしまう、という不都合があった。

　このように、特許文献１に記載の背景技術では、温度ヒューズの温度によっては、電池電圧が所定電圧に満たなくても温度ヒューズを溶断できる機会があるにもかかわらず、このような機会を逃してしまい、温度ヒューズの溶断が遅れたり、温度ヒューズが溶断できなくなってしまったりするおそれが増大する、という不都合があった。

　第２実施形態に記載の保護回路、及び電池パックによれば、特許文献１に記載の技術よりも、温度ヒューズの溶断が遅れたり、温度ヒューズが溶断できなくなってしまったりするおそれを低減することができる。

　以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図４は、本発明の第２実施形態に係る保護回路２ａを備えた電池パック１ａの構成の一例を示すブロック図である。

　電池パック１ａは、保護回路２ａと、二次電池１４とを備えている。また、保護回路２ａは、接続端子１１（第１接続端子）、接続端子１２（第２接続端子），接続端子１３、温度センサ１５，１６、電流検出抵抗１７、電池電圧検出部１８、電池温度検出部１９、通信部２０、温度検出部２１、端子電圧検出部２２、制御部２０１ａ、放電用スイッチング素子ＳＷ１、充電用スイッチング素子ＳＷ２、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３、温度ヒューズＦ１，Ｆ２、ヒータＲｈ、及び抵抗Ｒを備えている。

　なお、保護回路２ａは、必ずしも電池パックに内蔵されている必要はなく、例えば保護回路２ａが、車載用のＥＣＵ（Electric Control Unit）として構成されていてもよく、電池搭載機器に内蔵されていてもよい。

　接続端子１１，１２，１３は、電池搭載機器や充電装置等の図略の外部機器、例えば図１に示す充電装置３と接続される接続端子である。接続端子１１，１２，１３が外部機器と接続されると、二次電池１４の放電電流が、接続端子１１，１２を介して外部機器へ供給されたり、外部機器から出力された充電電圧が、接続端子１１，１２を介して二次電池１４へ印加されたりする。

　通信部２０は、接続端子１３を介して外部機器との間でデータ送受信可能に構成された通信インターフェイス回路である。

　接続端子１１は、温度ヒューズＦ１，Ｆ２、充電用スイッチング素子ＳＷ２、及び放電用スイッチング素子ＳＷ１を介する導電経路Ｌによって、二次電池１４の正極に接続されている。導電経路Ｌのうち、接続端子１１から温度ヒューズＦ１，Ｆ２を介して充電用スイッチング素子ＳＷ２に至る区間が導電経路Ｌ１となっている。

　また、接続端子１２は、電流検出抵抗１７を介して二次電池１４の負極に接続されており、接続端子１１から温度ヒューズＦ１，Ｆ２、充電用スイッチング素子ＳＷ２、放電用スイッチング素子ＳＷ１、二次電池１４、及び電流検出抵抗１７を介して接続端子１２に至る電流経路が構成されている。

　なお、接続端子１１，１２，１３は、電池パック１ａと、外部機器や外部回路とを電気的に接続するものであればよく、例えば電極やコネクタ、端子台等であってもよく、ランドやパッド等の配線パターンであってもよい。

　そして、ヒータＲｈの一端が、導電経路Ｌ１の一点、例えば温度ヒューズＦ１と温度ヒューズＦ２との接続点に接続され、他端が、抵抗Ｒ、及びヒータ用スイッチング素子ＳＷ３を介して接続端子１２に接続されている。

　電池電圧検出部１８は、二次電池１４の電池電圧Ｖｂを検出し、その電圧値を示す信号を制御部２０１ａへ出力する。この場合、二次電池１４の正極は、放電用スイッチング素子ＳＷ１及び充電用スイッチング素子ＳＷ２を介して導電経路Ｌ１に接続されているから、放電用スイッチング素子ＳＷ１及び充電用スイッチング素子ＳＷ２がオンしていれば、端子電圧Ｖｔは、導電経路Ｌ１の電圧、すなわち導電経路Ｌ１と回路グラウンドとの間の電圧に等しい。従って、電池電圧Ｖｂは、導電経路Ｌ１に関する電圧の一例に相当している。そして、電池電圧検出部１８は、電圧検出部の一例に相当している。

　端子電圧検出部２２は、接続端子１１，１２間の端子電圧Ｖｔを検出し、その電圧値を示す信号を制御部２０１ａへ出力する。端子電圧検出部２２は、抵抗Ｒとヒータ用スイッチング素子ＳＷ３との直列回路の両端電圧を検出するようになっているが、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオフしていれば、抵抗Ｒｈ，Ｒにおける電圧降下は生じないので、接続端子１１，１２間の端子電圧Ｖｔを検出できる。

　また、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオンすると、端子電圧検出部２２は、電池電圧Ｖｂ、又は端子電圧Ｖｔが、抵抗Ｒｈと抵抗Ｒとで分圧された電圧を検出することとなる。この場合、抵抗Ｒｈ，Ｒの抵抗値をそれぞれＲｈ、Ｒとすると、後述する判定電圧Ｖｊ、閾値電圧Ｖｔｈに対して、Ｖｊ＜Ｖｔｈ×Ｒ／（Ｒｈ＋Ｒ）の関係が成り立つように、抵抗Ｒｈ，Ｒの抵抗値が設定されている。

　抵抗Ｒは、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオンして温度ヒューズＦ１，Ｆ２が開放状態になったときに、開放状態となった接続端子１１，１２間の電圧は不安定になるため、端子電圧検出部２２が安定して０Ｖを検出できるようにするため設けられている。

　なお、端子電圧検出部２２は、例えば内部インピーダンスを小さな値、例えば１ＭΩ以下の値としておけば、接続端子１１，１２が開放状態となったとき、０Ｖを検出することができるので、抵抗Ｒを備えず、直接接続端子１１，１２間の端子電圧Ｖｔを検出する構成としてもよい。

　温度センサ１５は、例えば二次電池１４に密着して、あるいは二次電池１４の近傍に配設されて、二次電池１４の温度を検出し、その温度値を示す電圧信号を電池温度検出部１９へ出力する。電池温度検出部１９は、温度センサ１５から出力された電圧信号に基づき、二次電池１４の温度を示す信号を制御部２０１ａへ出力する。

　温度センサ１６は、例えば温度ヒューズＦ１，Ｆ２（又はヒータ付き温度ヒューズＦ）に密着して、あるいは温度ヒューズＦ１，Ｆ２（又はヒータ付き温度ヒューズＦ）の近傍に配設されて、温度ヒューズＦ１，Ｆ２に関する温度ｔを検出し、その温度値を示す電圧信号を温度検出部２１へ出力する。温度検出部２１は、温度センサ１６から出力された電圧信号に基づき、温度ｔを示す信号を制御部２０１ａへ出力する。

　制御部２０１ａは、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、アナログデジタル変換回路と、タイマ回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成されている。

　そして、制御部２０１ａは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、異常検出部２１０、閾値電圧設定部２１３、閾値時間設定部２１８、ヒータ制御部２１５ａ、保護制御部２１６、及び電流検出部２１７として機能する。

　保護制御部２１６は、回復可能な範囲内の第１異常が生じた場合に、放電用スイッチング素子ＳＷ１、又は充電用スイッチング素子ＳＷ２をオフさせて、二次電池１４の放電又は充電を禁止することで、二次電池１４を劣化から保護する。

　例えば、保護制御部２１６は、電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが、二次電池１４の満充電電圧（又は第１過充電電圧値）を超えて第１異常になったとき、充電用スイッチング素子ＳＷ２をオフさせて充電を禁止することで、二次電池１４の過充電を防止する。

　また、保護制御部２１６は、例えば、電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが、二次電池１４の過放電を防止するために予め設定された放電禁止電圧Ｖｏｆｆ以下になったり、過放電電圧値を下回ったりして第１異常になった場合、放電用スイッチング素子ＳＷ１をオフさせて放電を禁止することで、二次電池１４の過放電による劣化を防止するようになっている。

　異常検出部２１０は、上述の第１異常検出部２１１と第２異常検出部２１２とを含んでいる。そして、異常検出部２１０は、第２異常検出部２１２によって、回復困難な異常が生じた場合や、二次電池１４が寿命に達した場合等に、第２異常の発生を検出する。

　例えば、異常検出部２１０は、電池温度検出部１９によって検出された二次電池１４の温度が、二次電池１４内部のセパレータが溶融するおそれがある温度として予め設定された温度判定値ｔｓ（第２異常判定温度）以上になると、第２異常を検出し、ヒータ制御部２１５ａに通知する。

　また、異常検出部２１０は、例えば、電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが、二次電池１４の満充電電圧を超えて、さらに二次電池１４に回復困難な損傷を生じるおそれのある電圧として予め設定された電圧判定値Ｖｓ（第２過充電電圧値）以上になると、第２異常を検出し、ヒータ制御部２１５ａに通知する。

　閾値電圧設定部２１３は、例えばこのデータテーブルを参照し、温度検出部２１によって検出された温度ｔに基づき、この温度ｔにおいて温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる最低限の電池電圧Ｖｂを取得して閾値電圧Ｖｔｈとし設定するようにしてもよい。これにより、温度ヒューズは、温度が高いと溶断し易く、温度が低いと溶断しにくいから、閾値電圧Ｖｔｈは、温度ｔが高いほど、低い電圧値に設定されることになる。

　閾値時間設定部２１８は、ヒータＲｈの発熱を実際に開始した後の経過時間によって、これ以上発熱を継続しても温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断しないと判定するための閾値時間Ｔｔｈを設定する。

　温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、温度（環境温度）が高いと溶断し易く、温度が低いと溶断しにくいから、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、温度が高いほど短時間で溶断し、温度が低いほど溶断にかかる時間が長くなる。同様に、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、電池電圧Ｖｂが高くヒータＲｈの発熱量が多いほど短時間で溶断し、電池電圧Ｖｂが低くヒータＲｈの発熱量が少ないほど溶断にかかる時間が長くなる。

　そこで、閾値時間設定部２１８は、電池電圧検出部１８によって検出される電池電圧Ｖｂが高いほど閾値時間Ｔｔｈを短い時間に設定し、温度検出部２１によって検出される温度ｔが高いほど閾値時間Ｔｔｈを短い時間に設定することによって、今現在の電池電圧Ｖｂと温度ｔとに応じて、これ以上発熱を継続しても温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断しないと判定するための閾値時間Ｔｔｈを設定することができる。

　具体的には、電池電圧Ｖｂと温度ｔとの組み合わせに応じて、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる時間を予め実験的に求めておき、このようにして得られた電池電圧Ｖｂと温度ｔとの組み合わせに対応する溶断時間をデータテーブルとしてＲＯＭに記憶しておいてもよい。閾値時間設定部２１８は、このようなデータテーブルを参照して得られた溶断時間を閾値時間Ｔｔｈとして設定するようにしてもよい。

　なお、閾値時間設定部２１８は、電池電圧Ｖｂと温度ｔとのうち、いずれか一方のみを用いて閾値時間Ｔｔｈを設定してもよい。

　ヒータ制御部２１５ａは、異常検出部２１０によって異常が検出され、かつ電池電圧検出部１８によって検出された電圧が閾値電圧設定部２１３によって設定された閾値電圧Ｖｔｈを超えるとき、放電用スイッチング素子ＳＷ１を強制的にオンさせると共に、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンさせることで、二次電池１４の電池電圧Ｖｂを、導電経路Ｌ１を介してヒータＲｈへ供給させ、ヒータＲｈを発熱させる。

　一方、ヒータ制御部２１５ａは、異常検出部２１０によって第２異常が検出された場合であっても、電池電圧検出部１８によって検出された電圧が閾値電圧設定部２１３によって設定された閾値電圧Ｖｔｈに満たないとき、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３を遮断したままオンさせない。

　ここで、放電用スイッチング素子ＳＷ１が強制的にオンされているので、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が導通している間は、二次電池１４の電池電圧Ｖｂが放電用スイッチング素子ＳＷ１、充電用スイッチング素子ＳＷ２、及び温度ヒューズＦ１，Ｆ２を介して接続端子１１へ供給されている。

　そして、ヒータＲｈの発熱により、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断すると、二次電池１４の電池電圧Ｖｂは接続端子１１や端子電圧検出部２２へ供給されない。従って、接続端子１１，１２間の電圧、すなわち端子電圧検出部２２の検出電圧は略ゼロとなる。

　そこで、ヒータ制御部２１５ａは、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンさせた後の経過時間Ｔ１を図略のタイマ回路を用いて計時させると共に、端子電圧検出部２２によって検出される接続端子１１，１２間の端子電圧Ｖｔ（電池電圧Ｖｂ又は端子電圧Ｖｔが、抵抗Ｒｈと抵抗Ｒとで分圧された電圧）を監視する。

　なお、端子電圧検出部２２は、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオンしているときは、端子電圧Ｖｔを直接検出しているわけではない。しかしながら、端子電圧検出部２２は、抵抗Ｒｈと抵抗Ｒとで分圧された電圧を検出することで、間接的に端子電圧Ｖｔを検出しているので、以下の記載においては、説明を簡単にするため、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオンしている場合においても、端子電圧検出部２２は端子電圧Ｖｔを検出するものとして説明する。

　そして、ヒータ制御部２１５ａは、タイマ回路により計時された経過時間Ｔ１が閾値時間設定部２１８により設定された閾値時間Ｔｔｈを超えても、端子電圧検出部２２により検出された端子電圧Ｖｔが予め設定された判定電圧Ｖｊを超えている場合、これ以上ヒータＲｈの発熱を継続しても温度ヒューズＦ１，Ｆ２は溶断しないと判定し、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオフさせる。

　判定電圧Ｖｊとしては、例えば端子電圧検出部２２の計測誤差やノイズの影響等により生じるおそれのある電圧より僅かに大きい電圧値が予め設定されている。従って、端子電圧Ｖｔが判定電圧Ｖｊを超えていれば、二次電池１４の電池電圧Ｖｂが、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を介して接続端子１１へ供給されており、すなわち温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断していないと考えられる。

　さらにヒータ制御部２１５ａは、ヒータＲｈの発熱を継続しても温度ヒューズＦ１，Ｆ２は溶断しないと判定してヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオフさせた後の、経過時間Ｔ２を図略のタイマ回路を用いて計時させる。

　そして、タイマ回路により計時された経過時間Ｔ２が、電池パック１ａの環境温度が変化したり、二次電池１４が充電されて電池電圧Ｖｂが増大したりする可能性があると考えられる時間、例えば１時間程度に予め設定された待ち時間Ｔｗ以上となり、かつ電池電圧検出部１８によって検出された電池電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔｈを超える場合、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３を再びオンさせて温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断を試みる。

　次に、上述のように構成された保護回路２ａの動作について説明する。図５、図６は、図４に示す保護回路２ａの動作の一例を示すフローチャートである。

　まず、異常検出部２１０によって、二次電池１４を永続的に使用禁止にすべき第２異常の発生の有無が、確認される（ステップＳ１０１）。そして、異常検出部２１０によって、このような異常の発生が検出されると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、閾値電圧設定部２１３によって、閾値電圧Ｖｔｈが、温度検出部２１により検出された温度ｔが高いほど、低い電圧値に設定される（ステップＳ１０２）。

　次に、閾値時間設定部２１８によって、閾値時間Ｔｔｈが、電池電圧検出部１８により検出される電池電圧Ｖｂが高いほど短く、かつ、温度検出部２１によって検出される温度ｔが高いほど短い時間に設定される（ステップＳ１０３）。

　次に、ヒータ制御部２１５ａによって、電池電圧検出部１８により検出される電池電圧Ｖｂと閾値電圧設定部２１３により設定された閾値電圧Ｖｔｈとが比較され（ステップＳ１０４）、電池電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔｈ以上であれば（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、電池電圧Ｖｂによって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることが可能であるから、ヒータ制御部２１５ａによって、放電用スイッチング素子ＳＷ１がオンされ（ステップＳ１０５）、さらにヒータ用スイッチング素子ＳＷ３がオンされる（ステップＳ１０６）。

　一方、電池電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔｈに満たなければ（ステップＳ１０４でＮＯ）、ヒータ制御部２１５ａは再びステップＳ１０２～Ｓ１０４を繰り返す。これにより、ヒータ制御部２１５ａは、電池電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔｈ以上になって、電池電圧ＶｂによるヒータＲｈの発熱量で温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることが可能になるまで、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンしない。

　これにより、電池電圧Ｖｂが低いためにヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンしても、ヒータＲｈの発熱量が不足して温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断させることが出来ないと考えられるときは、ヒータ制御部２１５ａはヒータＲｈを発熱させないので、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断しないまま電池パック１ａの温度を上昇させてしまうおそれが低減できる。

　また、ステップＳ１０２において、閾値電圧設定部２１３によって、閾値電圧Ｖｔｈが、今現在の温度ヒューズＦ１，Ｆ２の温度ｔが高いほど、低い電圧値に設定され、例えば温度ｔの条件下でヒータＲｈによって温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる発熱量が得られる最低限の電池電圧Ｖｂが、閾値電圧Ｖｔｈとして設定されている。そのため、背景技術のように閾値電圧Ｖｔｈが固定値である場合と異なり、温度ｔが高いために、電池電圧Ｖｂが低くても温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断可能な状態であるにもかかわらず、電池電圧Ｖｂが、温度ｔが低いときに合わせて設定された閾値電圧Ｖｔｈに満たないために、ヒータ制御部２１５ａが温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断を行わず、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断出来る機会を失ってしまう、というおそれを低減できる。

　このように、ステップＳ１０１～Ｓ１０６の処理によれば、閾値電圧Ｖｔｈが固定値である背景技術よりも、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断可能な機会を増大させることが可能となる。

　次に、ヒータ制御部２１５ａは、ステップＳ１０６においてヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンさせてからの経過時間Ｔ１を、図略のタイマ回路を用いて計時させる（ステップＳ１０７）。

　また、ヒータ制御部２１５ａは、端子電圧検出部２２によって検出された端子電圧Ｖｔを、判定電圧Ｖｊと比較する（ステップＳ１０８）。そして、端子電圧Ｖｔが判定電圧Ｖｊ以下であれば（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断したと考えられるから、処理を終了する。

　ここで、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は直列接続され、かつ温度ヒューズＦ１，Ｆ２の接続点にヒータＲｈが接続されているので、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断すると、二次電池１４からヒータＲｈに電圧が供給される経路（温度ヒューズＦ２）、及び接続端子１１からヒータＲｈに電圧が供給される経路（温度ヒューズＦ１）の両方が遮断され、ヒータＲｈの発熱が停止するので、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断後にヒータＲｈが発熱し続けることがない。

　一方、端子電圧Ｖｔが判定電圧Ｖｊを超えていれば（ステップＳ１０８でＮＯ）、温度ヒューズＦ１，Ｆ２はまだ溶断していないと考えられるから、ヒータ制御部２１５ａは、ステップＳ１０９へ移行し、タイマ回路により計時された経過時間Ｔ１と閾値時間設定部２１８により設定された閾値時間Ｔｔｈとを比較する（ステップＳ１０９）。

　そして、経過時間Ｔ１が閾値時間Ｔｔｈに満たなければ（ステップＳ１０９でＮＯ）、まだヒータＲｈの発熱を継続することで温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる可能性があるから、ヒータ制御部２１５ａは、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオンしたままステップＳ１０８～Ｓ１０９を繰り返す。

　一方、経過時間Ｔ１が閾値時間Ｔｔｈ以上であれば（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、ヒータＲｈの発熱を継続しても温度ヒューズＦ１，Ｆ２は溶断しないと考えられるから、ヒータ制御部２１５ａは、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオフしてヒータＲｈの発熱を停止させ（ステップＳ１１０）、放電用スイッチング素子ＳＷ１をステップＳ１０５で強制的にオンさせる前の状態に戻す（ステップＳ１１１）。

　ステップＳ１０４において電池電圧Ｖｂが閾値電圧Ｖｔｈ以上であっても、例えば温度ヒューズＦ１，Ｆ２やヒータＲｈの特性バラツキや、環境温度の変化、あるいは電池電圧Ｖｂの変化によって、電池電圧Ｖｂを印加してヒータＲｈを発熱させても温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断しない場合がある。

　このような場合、もし仮に、ヒータＲｈの発熱を継続すると、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できないまま電池パック１ａの温度が上昇し続けるおそれがある。しかしながら、ヒータ制御部２１５ａは、経過時間Ｔ１が閾値時間Ｔｔｈ以上であれば、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をオフしてヒータＲｈの発熱を停止させるので、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できないまま電池パック１ａの温度が上昇し続けるおそれを低減することができる。

　また、閾値時間Ｔｔｈは、閾値時間設定部２１８によって、電池電圧Ｖｂが高いほど閾値時間Ｔｔｈが短い時間に設定され、温度ｔが高いほど閾値時間Ｔｔｈが短い時間に設定されるので、例えば電池電圧Ｖｂが高かったり温度ｔが高かったりして、本来短時間で温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断するはずである場合には、閾値時間Ｔｔｈが短い時間に設定されている。これにより、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断しないという判定を、閾値時間Ｔｔｈが固定値である場合と比べて短時間で行うことができる結果、不必要にヒータＲｈの発熱を継続するおそれが低減できる。

　次に、ヒータ制御部２１５ａは、ヒータ用スイッチング素子ＳＷ３をステップＳ１１０においてオフさせてからの経過時間Ｔ２を、図略のタイマ回路を用いて計時させる（ステップＳ１１２）。そして、経過時間Ｔ２が待ち時間Ｔｗ以上になると（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、ヒータ制御部２１５ａは、再びステップＳ１０２以降の処理を繰り返すことで、温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断を試みる。

　すなわち、ステップＳ１０９において、ヒータＲｈを発熱させても温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断しないと判定された場合であっても、その後待ち時間Ｔｗ以上の時間が経過し、その間に環境温度が上昇して温度ｔが上昇したり、二次電池１４が充電されて電池電圧Ｖｂが上昇したりした場合には、再びステップＳ１０２以降の処理を繰り返すことで、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる場合がある。これにより、温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断できる機会を増大させることができる。

　なお、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が、充電用スイッチング素子ＳＷ２と接続端子１１との間に介設されている例を示したが、温度ヒューズＦ１，Ｆ２は、二次電池１４と放電用スイッチング素子ＳＷ１との間に設けられていてもよい。この場合、ステップＳ１０５、Ｓ１１１は不要である。また、温度ヒューズＦ１，Ｆ２、放電用スイッチング素子ＳＷ１、及び充電用スイッチング素子ＳＷ２は、接続端子１２と二次電池１４との間に設けられていてもよい。

　このような構成の保護回路は、異常検出部によって二次電池の異常が検出された場合において、電池電圧検出部によって検出された二次電池の電池電圧が閾値電圧設定部により設定された閾値電圧を超え、電池電圧に基づくヒータの発熱量で温度ヒューズを溶断できると考えられるときは、二次電池の電池電圧が導電経路を介してヒータへ供給され、ヒータの発熱によって温度ヒューズが溶断される。これにより、二次電池と第１接続端子との間の導電経路が遮断されるので、二次電池に異常が生じた場合に二次電池の使用を禁止することができる。

　このとき、閾値電圧設定部によって、温度検出部によって検出された温度ヒューズに関する温度、例えば温度ヒューズの温度や環境温度が高いほど閾値電圧が低下するように閾値電圧が設定されているので、温度ヒューズに関する温度が高く溶断しやすい状態のときは、ヒータ制御部によって、電池電圧が低くても温度ヒューズの溶断が実行される。従って、背景技術のようにヒューズの溶断を実行するか否かの基準となる所定電圧が固定値である場合と比べて、温度ヒューズの溶断が遅れたり、温度ヒューズが溶断できなくなってしまったりするおそれを低減することができる。

　また、このような構成の電池パックは、二次電池を備えた電池パックにおいて、背景技術のようにヒューズの溶断を実行するか否かの基準となる所定電圧が固定値である場合と比べて、温度ヒューズの溶断が遅れたり、温度ヒューズが溶断できなくなってしまったりするおそれを低減することができる。

　即ち、本発明の一局面に従う保護回路は、二次電池を充電するための電圧を受電する接続端子と、前記接続端子と前記二次電池との間に介設されたスイッチング素子と、前記接続端子と前記スイッチング素子との間の導電経路を遮断するための温度ヒューズと、前記温度ヒューズを溶断するためのヒータと、前記導電経路に関する電圧を検出する電圧検出部と、回復可能な異常として予め設定された第１異常が生じたことを検出する第１異常検出部と、前記温度ヒューズを溶断すべき異常として予め設定された第２異常が生じたことを検出する第２異常検出部と、前記第１異常検出部によって、前記第１異常が検出された場合、前記スイッチング素子をオフさせる保護制御部と、前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出され、かつ前記電圧検出部によって検出された電圧が所定の閾値電圧以上であるとき、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加する温度ヒューズ溶断処理を実行するヒータ制御部とを備える。

　この構成によれば、第１異常検出部によって、第１異常が検出されると、スイッチング素子がオフされて接続端子と二次電池との間の接続が遮断され、二次電池が保護される。そして、第２異常検出部によって第２異常が検出され、かつ電圧検出部によって検出された電圧が、ヒータを発熱させて温度ヒューズを溶断させることが可能な電圧として設定された閾値電圧以上であるとき、ヒータ制御部によって、接続端子によって受電された電圧が、導電経路を介してヒータへ供給されて、そのヒータの発熱により温度ヒューズが溶断される。

　このとき、接続端子とスイッチング素子との間の導電経路から、ヒータへ電圧が供給されるので、スイッチング素子がオフされ、二次電池の放電が禁止された状態であっても、接続端子によって受電された電圧を用いて温度ヒューズを溶断させることができる結果、温度ヒューズを溶断させる際に、特許文献１に記載の背景技術よりも、二次電池を放電させる機会を減少させることができる。

　一方、第２異常検出部によって温度ヒューズを溶断すべき第２異常が検出された場合であっても、電圧検出部によって検出された電圧が閾値電圧に満たず、従って導電経路の電圧に基づくヒータの発熱量では温度ヒューズを溶断できないと考えられるときは、ヒータへの電圧供給が行われず、温度ヒューズを溶断できない発熱量でヒータの発熱が継続するおそれが低減される。

　また、前記電圧検出部は、前記接続端子の電圧を検出する端子電圧検出部であることが好ましい。

　この構成によれば、スイッチング素子のオン、オフ状態にかかわらず、端子電圧検出部によって、接続端子の電圧を検出することができるので、例えば二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出部を電圧検出部として用いた場合のように、スイッチング素子がオフしているときに、接続端子の電圧を検出するために一時的にスイッチング素子をオンさせる必要がない。

　また、前記二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出部をさらに備え、前記ヒータ制御部は、さらに、前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出された場合であって、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たず、かつ前記電池電圧検出部によって検出された電池電圧が前記閾値電圧以上であるとき、前記スイッチング素子を強制的にオンさせ、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加することが好ましい。

　この構成によれば、接続端子によって受電された電圧が、閾値電圧に満たず、従って接続端子で受電された電圧に基づくヒータの発熱量では温度ヒューズを溶断できないと考えられる場合であっても、電池電圧検出部によって検出される電池電圧が閾値電圧以上であり、従って電池電圧に基づくヒータの発熱量で温度ヒューズを溶断できると考えられるときは、ヒータ制御部によって、スイッチング素子が強制的にオンされて二次電池が前記導電経路に接続され、二次電池の電池電圧が導電経路を介してヒータへ供給される。そして、そのヒータの発熱により温度ヒューズが溶断される。なお、ここで「強制的にオン」とは、保護制御部によってスイッチング素子がオフされている場合であっても、ヒータ制御部によってスイッチング素子がオンされることを意味している。

　この場合、接続端子によって受電された電圧によって温度ヒューズを溶断できない場合であっても、電池電圧によって温度ヒューズを溶断させることができるので、温度ヒューズが溶断できなくなるおそれを低減することができる。また、電池電圧が閾値電圧以上であっても、接続端子の電圧が閾値以上であれば、二次電池を放電させなくても温度ヒューズを溶断させることができるので、温度ヒューズを溶断させる際に、特許文献１に記載の技術よりも二次電池を放電させる機会を減少させることができる。

　また、前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出されたとき、要求に応じた電圧を前記接続端子へ出力する充電部に、前記閾値電圧以上の電圧出力を要求する電圧出力要求部をさらに備え、前記ヒータ制御部は、前記電圧出力要求部によって前記電圧出力が要求された後に、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧以上であったとき、前記温度ヒューズ溶断処理として前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加することが好ましい。

　この構成によれば、第２異常検出部によって第２異常が検出されたとき、電圧出力要求部によって、充電部に対して、閾値電圧以上の電圧出力が要求される。そうすると、例えば接続端子に充電部が接続されていない等、充電部が要求に応じた電圧を出力できない事情がない限り、閾値電圧以上の電圧が接続端子に出力される。そして、電圧出力要求による電圧出力の要求後に、端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧以上であるか否かが確認され、当該電圧が閾値電圧以上であるとき、導電経路に印加されている電圧、すなわち充電部から供給された電圧がヒータへ供給されて、温度ヒューズを溶断させることができるので、二次電池を放電することなく温度ヒューズを溶断できる機会を増大させることができる。

　また、前記ヒータ制御部は、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たないとき、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加しないことが好ましい。

　この構成によれば、端子電圧検出部によって検出された電圧が閾値電圧に満たず、従って接続端子で受電された電圧に基づくヒータの発熱量では温度ヒューズを溶断できないと考えられるときは、接続端子から導電経路を介してのヒータへの電圧供給が遮断されるので、温度ヒューズを溶断できない発熱量でヒータの発熱が継続するおそれが低減される。

　また、前記ヒータ制御部は、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たず、かつ前記電池電圧検出部によって検出された電池電圧が前記閾値電圧に満たないとき、前記温度ヒューズの溶断は困難と判定し、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加しないことが好ましい。

　この構成によれば、端子電圧検出部によって検出された電圧が閾値電圧に満たず、かつ電池電圧検出部によって検出される電池電圧が閾値電圧に満たないとき、すなわち接続端子で受電された電圧、及び二次電池の電池電圧のいずれを用いてヒータを発熱させても、温度ヒューズを溶断できないと考えられるときは、接続端子及び二次電池から導電経路を介してのヒータへの電圧供給が遮断されるので、温度ヒューズを溶断できない発熱量でヒータの発熱が継続するおそれが低減される。

　また、前記ヒータ制御部は、前記温度ヒューズの溶断は困難と判定した後、予め設定された待ち時間が経過したときにおいて、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧以上である場合、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加し、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たない場合であっても、当該端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たず、かつ前記電池電圧検出部によって検出された電池電圧が前記閾値電圧以上の場合、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加することが好ましい。

　ヒータ制御部が、ヒータを発熱させても温度ヒューズが溶断しないと判定して電圧供給を遮断した場合であっても、その後、接続端子によって閾値電圧以上の電圧が受電される等して、条件が変化すれば、温度ヒューズが溶断可能になることがある。そこで、ヒータ制御部は、このような条件の変化が期待できる待ち時間が経過した後、端子電圧検出部によって検出された電圧が閾値電圧以上であれば接続端子で受電された電圧を、導電経路を介してヒータへ供給させ、端子電圧検出部によって検出される電圧が閾値電圧に満たず、かつ電池電圧検出部によって検出される電池電圧が閾値電圧以上の場合、その電池電圧を、導電経路を介してヒータへ供給させることで、温度ヒューズを溶断する機会を増大させることができる。

　また、前記温度ヒューズに関する温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記閾値電圧を低下させる閾値電圧設定部とをさらに備えることが好ましい。

　この構成によれば、閾値電圧設定部によって、温度検出部によって検出された温度ヒューズに関する温度、例えば温度ヒューズの温度や環境温度が高いほど閾値電圧が低下するように閾値電圧が設定されているので、温度ヒューズに関する温度が高く溶断しやすい状態のときは、ヒータ制御部によって、接続端子の電圧が低くても温度ヒューズの溶断が実行される。これにより、温度ヒューズを溶断する機会を増大させることができる。

　また、前記保護制御部は、さらに、前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出された場合、前記スイッチング素子をオフさせることが好ましい。

　この構成によれば、第２異常検出部によって第２異常が検出された場合、温度ヒューズが溶断されたか否かに関わらず、速やかに二次電池と接続端子との接続を遮断することができるので、安全性が向上する。

　また、前記電圧検出部は、前記二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出部であり、前記温度ヒューズに関する温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記閾値電圧を低下させる閾値電圧設定部とをさらに備えるようにしてもよい。

　この構成によれば、第２異常検出部によって二次電池の異常が検出された場合において、電池電圧検出部によって検出された二次電池の電池電圧が閾値電圧設定部により設定された閾値電圧を超え、電池電圧に基づくヒータの発熱量で温度ヒューズを溶断できると考えられるときは、二次電池の電池電圧が導電経路を介してヒータへ供給され、ヒータの発熱によって温度ヒューズが溶断される。これにより、二次電池と接続端子との間の導電経路が遮断されるので、二次電池に異常が生じた場合に二次電池の使用を禁止することができる。

　一方、第２異常検出部によって二次電池の異常が検出された場合であっても、電池電圧検出部によって検出された電圧が閾値電圧に満たず、すなわち電池電圧に基づくヒータの発熱量では温度ヒューズを溶断できないと考えられるときは、ヒータへの電圧供給が遮断されてヒータが発熱しないので、温度ヒューズを溶断できない発熱量でヒータの発熱が継続するおそれが低減される。

　ここで、温度ヒューズに関する温度が低いときは温度ヒューズが溶断しにくいから、もし仮に閾値電圧が高温時と同じ電圧値であるとすると、低温時においては温度ヒューズを溶断できない電池電圧であるにも関わらず、ヒータを発熱させてしまうおそれがある。しかしながら、この構成によれば、閾値電圧設定部によって、温度検出部によって検出された温度ヒューズに関する温度が低いほど閾値電圧が上昇するように閾値電圧が設定されるので、低温で溶断しにくい状態のときは、高温時よりも電池電圧が高くないと、ヒータ制御部によるヒータへの電圧供給が行われない。これにより、温度ヒューズに関する温度に関わらず、温度ヒューズを溶断できない発熱量でヒータの発熱が継続するおそれを低減することができる。

　また、前記接続端子の電圧を検出する端子電圧検出部をさらに備え、前記ヒータ制御部は、前記ヒータへの電圧の印加が開始されてからの経過時間が前記温度ヒューズを溶断できる時間として設定された閾値時間を超え、かつ、前記端子電圧検出部により検出された電圧が、当該電圧がゼロではないことを判定するために予め設定された判定電圧を超える場合、前記温度ヒューズが溶断しないと判定し、前記ヒータへの電圧の印加を停止することが好ましい。

　この構成によれば、接続端子が導電経路を介して二次電池に接続されているので、導電経路を遮断するための温度ヒューズが溶断していなければ、接続端子に電池電圧が供給されることとなる。そして、ヒータへの電圧供給が開始されてからの経過時間が温度ヒューズを溶断できる時間として設定された閾値時間を超えたときに、端子電圧検出部により検出された接続端子間の電圧が、判定電圧を超えてゼロではない場合、本来であれば温度ヒューズが溶断するはずの時間、ヒータの発熱を継続しても温度ヒューズが溶断しなかったことになる。このような場合、これ以上ヒータの発熱を継続しても温度ヒューズは溶断しない可能性が高いので、ヒータ制御部は、導電経路からのヒータへの電圧供給を遮断する。これにより、温度ヒューズを溶断できないままヒータの発熱が継続するおそれを低減することができる。

　また、前記電池電圧検出部によって検出される電圧が高いほど前記閾値時間を短い時間に設定する閾値時間設定部をさらに備えることが好ましい。

　ヒータは、供給される電圧が高いほど発熱量が増大し、温度ヒューズを溶断できる時間が短くなる。そこで、閾値時間設定部は、電池電圧検出部によって検出される電圧が高いほど閾値時間を短い時間に設定することで、閾値時間の精度を向上することができる。その結果、温度ヒューズを溶断できないままヒータの発熱が継続したり、ヒータの発熱を停止させるのが早すぎて、温度ヒューズを溶断できる機会を逃してしまったりするおそれを低減することができる。

　また、前記温度検出部によって検出される温度が高いほど前記閾値時間を短い時間に設定する閾値時間設定部をさらに備えることが好ましい。

　温度ヒューズは、温度検出部によって検出される温度が高いほど溶断にかかる時間が短くなる。そこで、閾値時間設定部が、温度検出部によって検出される温度が高いほど閾値時間を短い時間に設定することで、閾値時間の精度を向上することができる。その結果、温度ヒューズを溶断できないままヒータの発熱が継続したり、ヒータの発熱を停止させるのが早すぎて、温度ヒューズを溶断できる機会を逃してしまったりするおそれを低減することができる。

　また、前記電池電圧検出部によって検出される電圧が高いほど前記閾値時間を短く、かつ前記温度検出部によって検出される温度が高いほど前記閾値時間を短い時間に設定する閾値時間設定部をさらに備えることが好ましい。

　この構成によれば、閾値時間設定部が、電池電圧検出部によって検出される電圧と、温度検出部によって検出される温度との両方に基づいて閾値電圧を設定するので、いずれか一方を用いる場合よりもさらに閾値時間の精度を向上することができる。

　また、前記ヒータ制御部は、前記温度ヒューズが溶断しないと判定して前記ヒータへの電圧の印加を停止した後、予め設定された待ち時間が経過し、かつ前記電池電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧を超える場合、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加することが好ましい。

　ヒータ制御部が、閾値時間を超えてヒータを発熱させてもヒューズを溶断できず、温度ヒューズが溶断しないと判定して電圧供給を遮断した場合であっても、その後の環境温度や二次電池の電池電圧の変化など、条件が変化すれば、温度ヒューズが溶断可能になることがある。そこで、ヒータ制御部は、このような条件の変化が期待できる待ち時間が経過した後、電池電圧検出部によって検出された電圧が閾値電圧を超えていれば、再びヒータへの電圧供給を行うことで、温度ヒューズを溶断する機会を増大させることができる。

　また、前記ヒータの発熱を制御するためのヒータ用スイッチング素子をさらに備え、前記接続端子は、前記二次電池の一方の極に前記導電経路と前記スイッチング素子とを介して接続される第１接続端子と、前記二次電池の他方の極に接続される第２接続端子とを含み、前記温度ヒューズは、前記ヒータによって溶断される二つの温度ヒューズが直列接続されたものであり、前記二つの温度ヒューズの接続点は、前記ヒータとヒータ用スイッチング素子とを介して前記第２接続端子と接続され、前記ヒータ制御部は、前記ヒータ用スイッチング素子をオンさせることにより前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加し、前記ヒータ用スイッチング素子をオフさせることにより前記導電経路からの前記ヒータへの電圧印加を停止することが好ましい。

　この構成によれば、ヒータ用スイッチング素子のオン、オフによって、ヒータへの電圧供給を制御できる。そして、二つの温度ヒューズが直列接続され、その接続点がヒータとヒータ用スイッチング素子とを介して第２接続端子の接続端子に接続されているので、ヒータの発熱により二つの温度ヒューズが溶断すると、二次電池からヒータへの電圧供給経路と第１接続端子からのヒータへの電圧供給経路との両方が遮断され、ヒータの発熱が停止するので、温度ヒューズの溶断後にヒータが発熱し続けることがない。

　また、前記ヒータの発熱を制御するためのヒータ用スイッチング素子をさらに備え、前記温度ヒューズは、前記ヒータによって溶断される二つの温度ヒューズが直列接続されたものであり、前記ヒータ用スイッチング素子は、前記二つの温度ヒューズの接続点の電圧を前記ヒータへ供給する経路を開閉するものであり、前記ヒータ制御部は、前記ヒータ用スイッチング素子をオンさせることにより前記導電経路に印加されている電圧を前記ヒータへ供給させ、前記ヒータ用スイッチング素子をオフさせることにより前記ヒータへの電圧供給を遮断させることが好ましい。

　この構成によれば、二つの温度ヒューズが直列接続され、その接続点の電圧をヒータへ供給する経路がヒータ用スイッチング素子のオン、オフによって開閉されて、ヒータへの電圧供給が制御される。これによれば、ヒータの発熱により二つの温度ヒューズが溶断すると、接続端子から導電経路を介するヒータへの電圧供給経路と二次電池から導電経路を介するヒータへの電圧供給経路との両方が遮断され、ヒータの発熱が停止するので、温度ヒューズの溶断後にヒータが発熱し続けることがない。

　また、本発明の一局面に従う電池パックは、上述の保護回路と、前記二次電池とを備える。

　この構成によれば、二次電池を備えた電池パックにおいて、背景技術のようにヒューズの溶断を実行するか否かの基準となる所定電圧が固定値である場合と比べて、温度ヒューズの溶断が遅れたり、温度ヒューズが溶断できなくなってしまったりするおそれを低減することができる。

　あるいは、この構成によれば、二次電池を備えた電池パックにおいて、接続端子によって受電された電圧を用いて温度ヒューズを溶断させることができるので、温度ヒューズを溶断させる際に、特許文献１に記載の技術よりも、二次電池を放電させる機会を減少させることができる。

　また、本発明の一局面に従う充電システムは、上述の保護回路と、前記二次電池と、前記充電部とを備える。

　この構成によれば、二次電池を放電することなく温度ヒューズを溶断できる機会を増大させることができる。

　この出願は、２００９年７月３１日に出願された日本国特許出願特願２００９－１７８８９８と、２００９年８月２０日に出願された日本国特許出願特願２００９－１９０８７３とを基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

　なお、発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。

　本発明の一局面に従う二次電池の保護回路、及びこの保護回路を備える電池パックは、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、太陽電池や発電装置と二次電池とを組み合わされた電源システム等、種々の電池搭載装置に用いられる二次電池の保護回路、及び電池パックとして好適に利用することができる。

Claims

　二次電池を充電するための電圧を受電する接続端子と、
　前記接続端子と前記二次電池との間に介設されたスイッチング素子と、
　前記接続端子と前記スイッチング素子との間の導電経路を遮断するための温度ヒューズと、
　前記温度ヒューズを溶断するためのヒータと、
　前記導電経路に関する電圧を検出する電圧検出部と、
　回復可能な異常として予め設定された第１異常が生じたことを検出する第１異常検出部と、
　前記温度ヒューズを溶断すべき異常として予め設定された第２異常が生じたことを検出する第２異常検出部と、
　前記第１異常検出部によって、前記第１異常が検出された場合、前記スイッチング素子をオフさせる保護制御部と、
　前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出され、かつ前記電圧検出部によって検出された電圧が所定の閾値電圧以上であるとき、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加する温度ヒューズ溶断処理を実行するヒータ制御部と
　を備える保護回路。
　前記電圧検出部は、
　前記接続端子の電圧を検出する端子電圧検出部である請求項１記載の保護回路。
　前記二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出部をさらに備え、
　前記ヒータ制御部は、
　さらに、前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出された場合であって、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たず、かつ前記電池電圧検出部によって検出された電池電圧が前記閾値電圧以上であるとき、前記スイッチング素子を強制的にオンさせ、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加する請求項２記載の保護回路。
　前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出されたとき、要求に応じた電圧を前記接続端子へ出力する充電部に、前記閾値電圧以上の電圧出力を要求する電圧出力要求部をさらに備え、
　前記ヒータ制御部は、
　前記電圧出力要求部によって前記電圧出力が要求された後に、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧以上であったとき、前記温度ヒューズ溶断処理として前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加する請求項２又は３記載の保護回路。
　前記ヒータ制御部は、
　前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たないとき、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加しない請求項２記載の保護回路。
　前記ヒータ制御部は、
　前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たず、かつ前記電池電圧検出部によって検出された電池電圧が前記閾値電圧に満たないとき、前記温度ヒューズの溶断は困難と判定し、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加しない請求項３記載の保護回路。
　前記ヒータ制御部は、
　前記温度ヒューズの溶断は困難と判定した後、予め設定された待ち時間が経過したときにおいて、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧以上である場合、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加し、前記端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たない場合であっても、当該端子電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧に満たず、かつ前記電池電圧検出部によって検出された電池電圧が前記閾値電圧以上の場合、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加する請求項６記載の保護回路。
　前記温度ヒューズに関する温度を検出する温度検出部と、
　前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記閾値電圧を低下させる閾値電圧設定部とをさらに備える請求項２～７のいずれか１項に記載の保護回路。
　前記保護制御部は、さらに、
　前記第２異常検出部によって前記第２異常が検出された場合、前記スイッチング素子をオフさせる請求項１～８のいずれか１項に記載の保護回路。
　前記電圧検出部は、前記二次電池の電池電圧を検出する電池電圧検出部であり、
　前記温度ヒューズに関する温度を検出する温度検出部と、
　前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記閾値電圧を低下させる閾値電圧設定部とをさらに備える請求項１記載の保護回路。
　前記接続端子の電圧を検出する端子電圧検出部をさらに備え、
　前記ヒータ制御部は、
　前記ヒータへの電圧の印加が開始されてからの経過時間が前記温度ヒューズを溶断できる時間として設定された閾値時間を超え、かつ、前記端子電圧検出部により検出された電圧が、当該電圧がゼロではないことを判定するために予め設定された判定電圧を超える場合、前記温度ヒューズが溶断しないと判定し、前記ヒータへの電圧の印加を停止する請求項１０記載の保護回路。
　前記電池電圧検出部によって検出された電圧が高いほど前記閾値時間を短い時間に設定する閾値時間設定部をさらに備えること
　を特徴とする請求項１１記載の保護回路。
　前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記閾値時間を短い時間に設定する閾値時間設定部をさらに備えること
　を特徴とする請求項１１記載の保護回路。
　前記電池電圧検出部によって検出された電圧が高いほど前記閾値時間を短く、かつ前記温度検出部によって検出された温度が高いほど前記閾値時間を短い時間に設定する閾値時間設定部をさらに備えること
　を特徴とする請求項１１記載の保護回路。
　前記ヒータ制御部は、
　前記温度ヒューズが溶断しないと判定して前記ヒータへの電圧の印加を停止した後、予め設定された待ち時間が経過し、かつ前記電池電圧検出部によって検出された電圧が前記閾値電圧を超える場合、前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加する
　請求項１１～１４のいずれか１項に記載の保護回路。
　前記ヒータの発熱を制御するためのヒータ用スイッチング素子をさらに備え、
　前記接続端子は、
　前記二次電池の一方の極に前記導電経路と前記スイッチング素子とを介して接続される第１接続端子と、前記二次電池の他方の極に接続される第２接続端子とを含み、
　前記温度ヒューズは、
　前記ヒータによって溶断される二つの温度ヒューズが直列接続されたものであり、
　前記二つの温度ヒューズの接続点は、
　前記ヒータとヒータ用スイッチング素子とを介して前記第２接続端子と接続され、
　前記ヒータ制御部は、
　前記ヒータ用スイッチング素子をオンさせることにより前記導電経路の電圧を前記ヒータへ印加し、前記ヒータ用スイッチング素子をオフさせることにより前記導電経路からの前記ヒータへの電圧印加を停止する
　請求項１～１５のいずれか１項に記載の保護回路。
　請求項１～１６のいずれか１項に記載の保護回路と、
　前記二次電池と
　を備えることを特徴とする電池パック。
　請求項４記載の保護回路と、
　前記二次電池と、
　前記充電部と
　を備えること
　を特徴とする充電システム。