電池保護回路及び電池保護装置、並びに電池パック
【課題】並列に接続された複数の二次電池の保護機能を強化できる、電池保護回路を提供すること。
【解決手段】並列に接続された複数の二次電池２００Ａ，２００Ｂを保護する電池保護回路であって、検出回路２１Ａ，２１Ｂの放電過電流検出回路及び過放電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から放電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする放電制御回路２４と、検出回路２１Ａ，２１Ｂの充電過電流検出回路及び過充電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から充電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする充電制御回路２５とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【解決手段】並列に接続された複数の二次電池２００Ａ，２００Ｂを保護する電池保護回路であって、検出回路２１Ａ，２１Ｂの放電過電流検出回路及び過放電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から放電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする放電制御回路２４と、検出回路２１Ａ，２１Ｂの充電過電流検出回路及び過充電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から充電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする充電制御回路２５とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路及び電池保護装置に関する。また、該電池保護装置を備える電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、並列に接続された二次電池２０１Ａ，２０１Ｂを保護する従来の保護ＩＣ１９０を示した図である。二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの正極は、負荷接続端子Ｐ＋に繋がる電源経路１０８に接続され、二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの負極は、負荷接続端子Ｐ−に繋がる電源経路１０９に接続される。負荷接続端子Ｐ＋，Ｐ−には、不図示の外部負荷及び／又は充電器が接続される。また、電源経路１０８には、保護ＩＣ１９０の端子７ａが接続され、電源経路１０９には、保護ＩＣ１９０の端子７ｂが接続されている。
【０００３】
保護ＩＣ１９０は、端子７ａと端子７ｂとの間の電圧を監視し、その監視電圧が正常のとき、端子７ｄに接続されたトランジスタ１をオンし、且つ端子７ｃに接続されたトランジスタ２をオンする。これにより、二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの充放電が可能となる。一方、保護ＩＣ１９０は、その監視電圧が所定の過充電検出閾値以上になると、トランジスタ１をオフすることで、二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの充電を禁止し、その監視電圧が所定の過放電検出閾値以下になると、トランジスタ２をオフすることで、二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの放電を禁止する。
【０００４】
ところが、保護ＩＣ１９０は、並列接続された２つの二次電池２０１Ａ，２０１Ｂを一つの二次電池とみなして異常を検出する構成のため、二次電池２０１Ａと二次電池２０１Ｂのそれぞれの異常を独立して検出できない。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、並列に接続された２系統の二次電池それぞれの異常（過充電異常と過放電異常）を独立して検出する一構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、並列に接続された２系統のうち過充電又は過放電が検出された系統のみを保護する特許文献１の技術では、並列に接続された複数の二次電池を十分に保護できない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、並列に接続された複数の二次電池の保護機能を強化できる、電池保護回路及び電池保護装置、並びに電池パックの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過放電を検出したとき、異常信号を出力する過放電検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過電流を検出したとき、異常信号を出力する過電流検出部と、
前記過放電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過電流を検出したとき、異常信号を出力する過電流検出部と、
前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の放電過電流を検出したとき、異常信号を出力する放電過電流検出部と、
前記放電過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過放電を検出したとき、異常信号を出力する過放電検出部と、
前記過放電検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の充電過電流を検出したとき、異常信号を出力する充電過電流検出部と、
前記充電過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記過充電検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護装置は、
本発明に係る電池保護回路と、
前記放電制御部によって放電が禁止された二次電池の放電経路を遮断する放電経路遮断部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護装置は、
本発明に係る電池保護回路と、
前記充電制御部によって充電が禁止された二次電池の充電経路を遮断する充電経路遮断部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池パックは、
本発明に係る電池保護装置と前記複数の二次電池とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、並列に接続された複数の二次電池の保護機能を強化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】並列に接続された２つの二次電池２０１Ａ，２０１Ｂを保護する従来の保護ＩＣ１９０を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である電池パック１００の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態である電池パック１０１の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施形態である電池パック１００の構成図である。電池パック１００は、負荷接続端子５，６に接続される不図示の外部負荷に電力を供給可能な二次電池２００と、二次電池２００を保護する保護モジュール８０とを内蔵する。電池パック１００は、外部負荷に内蔵されてもよいし、外付けされてもよい。外部負荷の具体例として、携帯端末（携帯電話、携帯ゲーム機、ＰＤＡ、モバイルパソコン、音楽や映像の携帯プレーヤーなど）、コンピュータ、ヘッドセット、カメラなどの電子機器が挙げられる。
【００２２】
二次電池２００は、負荷接続端子５，６に接続される不図示の充電器によって充電可能である。二次電池２００の具体例として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが挙げられる。二次電池２００は、２つのセル２００Ａ，２００Ｂから構成されている。
【００２３】
保護モジュール８０は、負荷接続端子５と、負荷接続端子６と、セル接続端子３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂとを備える。セル接続端子３Ａは、負荷接続端子５に電源経路８Ａを介して繋がり、セル接続端子３Ｂは、負荷接続端子５に電源経路８Ｂを介して繋がる。セル接続端子４Ａは、負荷接続端子６に電源経路９Ａを介して繋がり、セル接続端子４Ｂは、負荷接続端子６に電源経路９Ｂを介して繋がる。セル接続端子３Ａは、セル２００Ａの正極に接続され、セル接続端子４Ａは、セル２００Ａの負極に接続される。セル接続端子３Ｂは、セル２００Ｂの正極に接続され、セル接続端子４Ｂは、セル２００Ｂの負極に接続される。
【００２４】
保護モジュール８０は、トランジスタ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂを備える。トランジスタ１Ａは、セル２００Ａの充電経路を遮断する充電経路遮断部であり、トランジスタ２Ａは、セル２００Ａの放電経路を遮断する放電経路遮断部である。トランジスタ１Ｂは、セル２００Ｂの充電経路を遮断する充電経路遮断部であり、トランジスタ２Ｂは、セル２００Ｂの放電経路を遮断する放電経路遮断部である。図２の場合、トランジスタ１Ａは、セル２００Ａの充電電流が流れる電源経路９Ａを遮断し、トランジスタ２Ａは、セル２００Ａの放電電流が流れる電源経路９Ａを遮断する。トランジスタ１Ｂは、セル２００Ｂの充電電流が流れる電源経路９Ｂを遮断し、トランジスタ２Ｂは、セル２００Ｂの放電電流が流れる電源経路９Ｂを遮断する。
【００２５】
トランジスタ１Ａ，２Ａは、電源経路９Ａの導通／遮断を切り替えるスイッチング素子であり、電源経路９Ａに直列に挿入されている。トランジスタ１Ｂ，２Ｂは、電源経路９Ｂの導通／遮断を切り替えるスイッチング素子であり、電源経路９Ｂに直列に挿入されている。
【００２６】
トランジスタ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ１Ａは、トランジスタ１Ａの寄生ダイオードの順方向がセル２００Ａの放電方向になるように電源経路９Ａに挿入され、トランジスタ２Ａは、トランジスタ２Ａの寄生ダイオードの順方向がセル２００Ａの充電方向になるように電源経路９Ａに挿入される。トランジスタ１Ｂは、トランジスタ１Ｂの寄生ダイオードの順方向がセル２００Ｂの放電方向になるように電源経路９Ｂに挿入され、トランジスタ２Ｂは、トランジスタ２Ｂの寄生ダイオードの順方向がセル２００Ｂの充電方向になるように電源経路９Ｂに挿入される。なお、トランジスタ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂは、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタなどの他の半導体素子でもよい。また、トランジスタ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂのドレイン−ソース間（又は、コレクタ−エミッタ間）にダイオードが追加されてもよい。
【００２７】
保護モジュール８０は、保護ＩＣ９０を備える。保護ＩＣ９０は、二次電池２００から給電されて二次電池２００を保護する集積回路である。保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０Ａと保護ＩＣ９０Ｂの２つのチップから構成されている。
【００２８】
保護ＩＣ９０Ａの検出回路２１Ａは、保護ＩＣ９０ＡのＶＤＤ１端子とＶＳＳ１端子との間の電圧を検出することによって、セル２００Ａの電池電圧（セル電圧）を監視している。同様に、保護ＩＣ９０Ｂの検出回路２１Ｂは、保護ＩＣ９０ＢのＶＤＤ２端子とＶＳＳ２端子との間の電圧を検出することによって、セル２００Ｂの電池電圧（セル電圧）を監視している。ＶＤＤ１端子及びＶＳＳ１端子は、保護ＩＣ９０Ａ用の電源端子であり、ＶＤＤ２端子及びＶＳＳ２端子は、保護ＩＣ９０Ｂ用の電源端子である。
【００２９】
ＶＤＤ１端子は、抵抗ＲＡ１を介して電源経路８Ａに接続される正側電源端子であり、ＶＳＳ１端子は、セル接続端子４Ａとトランジスタ１Ａ，２Ａとの間で電源経路９Ａに接続される負側電源端子である。ＶＤＤ２端子は、抵抗ＲＢ１を介して電源経路８Ｂに接続される正側電源端子であり、ＶＳＳ２端子は、セル接続端子４Ｂとトランジスタ１Ｂ，２Ｂとの間で電源経路９Ｂに接続される負側電源端子である。抵抗ＲＡ１は、端子ＶＤＤ１に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗であり、抵抗ＲＢ１は、端子ＶＤＤ２に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。
【００３０】
また、検出回路２１Ａは、保護ＩＣ９０ＡのＶ−１端子とＶＳＳ１端子との間の電圧を検出することによって、負荷接続端子６とセル接続端子４Ａとの間の電圧である負側端子間電圧ＶＡＰ−を監視している。すなわち、負側端子間電圧ＶＡＰ−は、セル接続端子４Ａに対する負荷接続端子６の端子電圧に相当する。同様に、検出回路２１Ｂは、保護ＩＣ９０ＢのＶ−２端子とＶＳＳ２端子との間の電圧を検出することによって、負荷接続端子６とセル接続端子４Ｂとの間の電圧である負側端子間電圧ＶＢＰ−を監視している。すなわち、負側端子間電圧ＶＢＰ−は、セル接続端子４Ｂに対する負荷接続端子６の端子電圧に相当する。Ｖ−１端子は、保護ＩＣ９０Ａ用の過電流検出端子であり、Ｖ−２端子は、保護ＩＣ９０Ｂ用の過電流検出端子である。
【００３１】
Ｖ−１端子は、負荷接続端子６とトランジスタ１Ａ，２Ａとの間で電源経路９Ａに抵抗ＲＡ２を介して接続され、Ｖ−２端子は、負荷接続端子６とトランジスタ１Ｂ，２Ｂとの間で電源経路９Ｂに抵抗ＲＢ２を介して接続されている。抵抗ＲＡ２は、端子Ｖ−１に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗であり、抵抗ＲＢ２は、端子Ｖ−２に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。
【００３２】
保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０ＡのＣＯＵＴ１端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ１Ａをオンし、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ１Ａをオフする。保護ＩＣ９０は、トランジスタ１Ａをオンすることによって、セル２００Ａを充電する方向の電流が電源経路９Ａに流れることを許可し、トランジスタ１Ａをオフすることによって、セル２００Ａを充電する方向の電流が電源経路９Ａに流れることを禁止する。また、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０ＡのＤＯＵＴ１端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ２Ａをオンし、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ２Ａをオフする。保護ＩＣ９０は、トランジスタ２Ａをオンすることによって、セル２００Ａを放電する方向の電流が電源経路９Ａに流れることを許可し、トランジスタ２Ａをオフすることによって、セル２００Ａを放電する方向の電流が電源経路９Ａに流れることを禁止する。
【００３３】
同様に、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０ＢのＣＯＵＴ２端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ１Ｂをオンし、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ１Ｂをオフする。保護ＩＣ９０は、トランジスタ１Ｂをオンすることによって、セル２００Ｂを充電する方向の電流が電源経路９Ｂに流れることを許可し、トランジスタ１Ｂをオフすることによって、セル２００Ｂを充電する方向の電流が電源経路９Ｂに流れることを禁止する。また、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０ＢのＤＯＵＴ２端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ２Ｂをオンし、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ２Ｂをオフする。保護ＩＣ９０は、トランジスタ２Ｂをオンすることによって、セル２００Ｂを放電する方向の電流が電源経路９Ｂに流れることを許可し、トランジスタ２Ｂをオフすることによって、セル２００Ｂを放電する方向の電流が電源経路９Ｂに流れることを禁止する。
【００３４】
検出回路２１Ａは、所定の第１の過充電検出閾値以上のセル電圧をセル２００Ａについて検知することにより、セル２００Ａの過充電が検出されたとして、充電異常検出信号を出力する過充電検出回路を有する。一方、検出回路２１Ｂは、所定の第２の過充電検出閾値以上のセル電圧をセル２００Ｂについて検知することにより、セル２００Ｂの過充電が検出されたとして、充電異常検出信号を出力する過充電検出回路を有する。
【００３５】
また、検出回路２１Ａは、所定の第１の過放電検出閾値以下のセル電圧をセル２００Ａについて検知することにより、セル２００Ａの過放電が検出されたとして、放電異常検出信号を出力する過放電検出回路を有する。一方、検出回路２１Ｂは、所定の第２の過放電検出閾値以下のセル電圧をセル２００Ｂについて検知することにより、セル２００Ｂの過放電が検出されたとして、放電異常検出信号を出力する過放電検出回路を有する。
【００３６】
また、検出回路２１Ａは、所定の第１の充電過電流検出閾値以下の負側端子間電圧ＶＡＰ−を検知することにより、セル２００Ａを充電する方向の過電流（充電過電流）が検出されたとして、充電異常検出信号を出力する充電過電流検出回路を有する。一方、検出回路２１Ｂは、所定の第２の充電過電流検出閾値以下の負側端子間電圧ＶＢＰ−を検知することにより、セル２００Ｂを充電する方向の過電流（充電過電流）が検出されたとして、充電異常検出信号を出力する充電過電流検出回路を有する。
【００３７】
ここで、トランジスタ１Ａが少なくともオンしている状態で、セル２００Ａを充電する充電電流が流れることにより負側端子間電圧ＶＡＰ−が低下するのは、トランジスタ１Ａのオン抵抗による電圧降下が生ずるからである。また、トランジスタ２Ａがオンしていれば、トランジスタ２Ａのオン抵抗による電圧降下分を含んで負側端子間電圧ＶＡＰ−が低下し、トランジスタ２がオフしていれば、トランジスタ２の寄生ダイオードによる電圧降下分を含んで負側端子間電圧ＶＡＰ−が低下する。負側端子間電圧ＶＢＰ−についても同様である。
【００３８】
また、検出回路２１Ａは、所定の第１の放電過電流検出閾値以上の負側端子間電圧ＶＡＰ−を検知することにより、セル２００Ａを放電する方向の過電流（放電過電流）が検出されたとして、放電異常検出信号を出力する放電過電流検出回路を有する。一方、検出回路２１Ｂは、所定の第２の放電過電流検出閾値以上の負側端子間電圧ＶＢＰ−を検知することにより、セル２００Ｂを放電する方向の過電流（放電過電流）が検出されたとして、放電異常検出信号を出力する放電過電流検出回路を有する。
【００３９】
ここで、トランジスタ２Ａが少なくともオンしている状態で、セル２００Ａを放電する放電電流が流れることにより負側端子間電圧ＶＡＰ−が上昇するのは、トランジスタ２Ａのオン抵抗による電圧上昇が生ずるからである。また、トランジスタ１Ａがオンしていれば、トランジスタ１Ａのオン抵抗による電圧上昇分を含んで負側端子間電圧ＶＡＰ−が上昇し、トランジスタ１Ａがオフしていれば、トランジスタ１Ａの寄生ダイオードによる電圧上昇分を含んで負側端子間電圧ＶＡＰ−が上昇する。負側端子間電圧ＶＢＰ−についても同様である。
【００４０】
保護ＩＣ９０の放電制御回路２４は、保護ＩＣ９０ＡのＤＯＵＴ１端子からローレベルの信号を出力することによって、トランジスタ２Ａをオフする。これにより、トランジスタ１Ａのオン状態／オフ状態にかかわらず、セル２００Ａを過放電又は放電過電流から保護できる。同様に、放電制御回路２４は、保護ＩＣ９０ＢのＤＯＵＴ２端子からローレベルの信号を出力することによって、トランジスタ２Ｂをオフする。これにより、トランジスタ１Ｂのオン状態／オフ状態にかかわらず、セル２００Ｂを過放電又は放電過電流から保護できる。
【００４１】
例えば、放電制御回路２４は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの放電過電流検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から放電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。また、放電制御回路２４は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの過放電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から放電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。また、例えば、放電制御回路２４は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの放電過電流検出回路及び過放電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から放電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。
【００４２】
放電制御回路２４は、例えば、各検出回路からの放電異常検出信号の論理和をとることにより、トランジスタ２Ａ，２Ｂを両方ともオフすると好適である。これにより、セル２００Ａと２００Ｂのうち一つのセルのみに放電異常が発生しても、セル２００Ａと２００Ｂの両方の放電を禁止できる。その結果、放電異常が検出されたセルの放電を禁止できるだけでなく、正常なセルの放電も禁止できる。
【００４３】
また、放電制御回路２４は、例えば、各検出回路からの放電異常検出信号の論理積をとることにより、トランジスタ２Ａ，２Ｂを両方ともオフしてもよい。これにより、セル２００Ａと２００Ｂの全てのセルに放電異常が発生したときに、セル２００Ａと２００Ｂの両方の放電を禁止できる。その結果、放電異常が検出されたセルが存在しても、正常なセルの放電を許可できる。
【００４４】
また、放電制御回路２４は、例えば、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち、検出回路によって放電異常が検出されたセルの放電経路を遮断するトランジスタのみをオフしてもよい。これにより、セル２００Ａ，２００Ｂのうち放電異常が発生したセルのみの放電を禁止できる。
【００４５】
一方、保護ＩＣ９０の充電制御回路２５は、保護ＩＣ９０ＡのＣＯＵＴ１端子からローレベルの信号を出力することによって、トランジスタ１Ａをオフする。これにより、トランジスタ２Ａのオン状態／オフ状態にかかわらず、セル２００Ａを過充電又は充電過電流から保護できる。同様に、充電制御回路２５は、保護ＩＣ９０ＢのＣＯＵＴ２端子からローレベルの信号を出力することによって、トランジスタ１Ｂをオフする。これにより、トランジスタ２Ｂのオン状態／オフ状態にかかわらず、セル２００Ｂを過充電又は充電過電流から保護できる。
【００４６】
例えば、充電制御回路２５は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの充電過電流検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から充電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。また、充電制御回路２５は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの過充電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から充電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。また、例えば、充電制御回路２５は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの充電過電流検出回路及び過充電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から充電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。
【００４７】
充電制御回路２５は、例えば、各検出回路からの充電異常検出信号の論理和をとることにより、トランジスタ１Ａ，１Ｂを両方ともオフすると好適である。これにより、セル２００Ａと２００Ｂのうち一つのセルのみに充電異常が発生しても、セル２００Ａと２００Ｂの両方の充電を禁止できる。その結果、充電異常が検出されたセルの充電を禁止できるだけでなく、正常なセルの充電も禁止できる。
【００４８】
また、充電制御回路２５は、例えば、各検出回路からの充電異常検出信号の論理積をとることにより、トランジスタ１Ａ，１Ｂを両方ともオフしてもよい。これにより、セル２００Ａと２００Ｂの全てのセルに充電異常が発生したときに、セル２００Ａと２００Ｂの両方の充電を禁止できる。その結果、充電異常が検出されたセルが存在しても、正常なセルの充電を許可できる。
【００４９】
また、充電制御回路２５は、例えば、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち、検出回路によって充電異常が検出されたセルの充電経路を遮断するトランジスタのみをオフしてもよい。これにより、セル２００Ａ，２００Ｂのうち充電異常が発生したセルのみの充電を禁止できる。
【００５０】
図３は、本発明の第２の実施形態である電池パック１０１の構成図である。上述の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。電池パック１０１は、二次電池２００と共に、二次電池２００を保護する保護モジュール８１を内蔵する。保護モジュール８１は、保護ＩＣ９１を備える。保護ＩＣ９１は、一つのチップから構成されている。
【００５１】
保護ＩＣ９１は、過充電検出回路と、過放電検出回路と、充電過電流検出回路と、放電過電流検出回路とを備える。
【００５２】
セル２００Ａの過充電を検出する過充電検出回路は、抵抗３１と抵抗３２から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ３６とを有する。抵抗分圧回路は、ＶＳＳ１端子とＶＤＤ端子との間の電位差である電源電圧ＶＤＤ１を分圧する。コンパレータ３６は、電源電圧ＶＤＤ１で動作する。非反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ１が入力され、反転入力端子に、基準電圧生成回路３５によって生成される基準電圧ＶＲＥＦ１が入力される。したがって、セル２００Ａの過充電検出回路は、分圧電圧ＶＤ１が基準電圧ＶＲＥＦ１を超えているとき、セル２００Ａの充電を禁止するハイレベルの信号（充電異常検出信号）を出力し、分圧電圧ＶＤ１が基準電圧ＶＲＥＦ１を超えていないとき、セル２００Ａの充電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５３】
セル２００Ｂの過充電を検出する過充電検出回路は、抵抗５１と抵抗５２から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ５６とを有する。抵抗分圧回路は、ＶＳＳ２端子とＶＤＤ端子との間の電位差である電源電圧ＶＤＤ２を分圧する。コンパレータ５６は、電源電圧ＶＤＤ２で動作する。非反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ２が入力され、反転入力端子に、基準電圧生成回路５５によって生成される基準電圧ＶＲＥＦ２が入力される。したがって、セル２００Ｂの過充電検出回路は、分圧電圧ＶＤ２が基準電圧ＶＲＥＦ２を超えているとき、セル２００Ｂの充電を禁止するハイレベルの信号（充電異常検出信号）を出力し、分圧電圧ＶＤ２が基準電圧ＶＲＥＦ２を超えていないとき、セル２００Ｂの充電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５４】
セル２００Ａの過放電を検出する過放電検出回路は、抵抗３３と抵抗３４から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ３７とを有する。抵抗分圧回路は、電源電圧ＶＤＤ１を分圧する。コンパレータ３７は、電源電圧ＶＤＤ１で動作する。非反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ３が入力され、反転入力端子に、基準電圧生成回路３５によって生成される基準電圧ＶＲＥＦ１が入力される。したがって、セル２００Ａの過放電検出回路は、分圧電圧ＶＤ３が基準電圧ＶＲＥＦ１を超えているとき、セル２００Ａの放電を禁止するハイレベルの信号（放電異常検出信号）を出力し、分圧電圧ＶＤ３が基準電圧ＶＲＥＦ１を超えていないとき、セル２００Ａの放電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５５】
セル２００Ｂの過放電を検出する過放電検出回路は、抵抗５３と抵抗５４から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ５７とを有する。抵抗分圧回路は、電源電圧ＶＤＤ２を分圧する。コンパレータ５７は、電源電圧ＶＤＤ２で動作する。非反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ４が入力され、反転入力端子に、基準電圧生成回路５５によって生成される基準電圧ＶＲＥＦ２が入力される。したがって、セル２００Ｂの過電流検出回路は、分圧電圧ＶＤ４が基準電圧ＶＲＥＦ２を超えているとき、セル２００Ｂの放電を禁止するハイレベルの信号（放電異常検出信号）を出力し、分圧電圧ＶＤ４が基準電圧ＶＲＥＦ２を超えていないとき、セル２００Ｂの放電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５６】
セル２００Ａの放電過電流を検出する放電過電流検出回路は、抵抗３８と抵抗３９から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ４２とを有する。抵抗分圧回路は、基準電圧ＶＲＥＦ１と端子電圧ＶＳＳ１との間の電位差を分圧する。コンパレータ４２は、電源電圧ＶＤＤ１で動作する。反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ５が入力され、非反転入力端子に、Ｖ−端子電圧が入力される。したがって、セル２００Ａの放電過電流検出回路は、Ｖ−端子電圧が分圧電圧ＶＤ５を超えているとき、セル２００Ａの放電を禁止するハイレベルの信号（放電異常検出信号）を出力し、Ｖ−端子電圧が分圧電圧ＶＤ５を超えていないとき、セル２００Ａの放電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５７】
セル２００Ｂの放電過電流を検出する放電過電流検出回路は、抵抗５８と抵抗５９から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ６２とを有する。抵抗分圧回路は、基準電圧ＶＲＥＦ２と端子電圧ＶＳＳ２との間の電位差を分圧する。コンパレータ６２は、電源電圧ＶＤＤ２で動作する。反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ６が入力され、非反転入力端子に、Ｖ−端子電圧が入力される。したがって、セル２００Ｂの放電過電流検出回路は、Ｖ−端子電圧が分圧電圧ＶＤ６を超えているとき、セル２００Ｂの放電を禁止するハイレベルの信号（放電異常検出信号）を出力し、Ｖ−端子電圧が分圧電圧ＶＤ６を超えていないとき、セル２００Ｂの放電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５８】
セル２００Ａの充電過電流を検出する充電過電流検出回路は、抵抗４０と抵抗４１から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ４３とを有する。抵抗分圧回路は、基準電圧ＶＲＥＦ１と端子電圧Ｖ−との間の電位差を分圧する。コンパレータ４３は、電源電圧ＶＤＤ１で動作する。反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ７が入力され、非反転入力端子に、ＶＳＳ１端子電圧が入力される。したがって、セル２００Ａの充電過電流検出回路は、ＶＳＳ１端子電圧が分圧電圧ＶＤ７を超えているとき、セル２００Ａの充電を禁止するハイレベルの信号（充電異常検出信号）を出力し、ＶＳＳ１端子電圧が分圧電圧ＶＤ７を超えていないとき、セル２００Ａの充電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５９】
セル２００Ｂの充電過電流を検出する充電過電流検出回路は、抵抗６０と抵抗６１から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ６３とを有する。抵抗分圧回路は、基準電圧ＶＲＥＦ２と端子電圧Ｖ−との間の電位差を分圧する。コンパレータ６３は、電源電圧ＶＤＤ２で動作する。反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ８が入力され、非反転入力端子に、ＶＳＳ２端子電圧が入力される。したがって、セル２００Ｂの充電過電流検出回路は、ＶＳＳ２端子電圧が分圧電圧ＶＤ８を超えているとき、セル２００Ｂの充電を禁止するハイレベルの信号（充電異常検出信号）を出力し、ＶＳＳ２端子電圧が分圧電圧ＶＤ８を超えていないとき、セル２００Ｂの充電を許可するローレベル信号を出力する。
【００６０】
ここで、上述の図２の保護ＩＣ９０は複数のチップから構成されているため、複数の正側電源端子（ＶＤＤ１端子，ＶＤＤ２端子）を設けているのに対して、図３の保護ＩＣ９１は同一のチップ上で構成されているため、正側電源端子を一つの端子（ＶＤＤ端子）に共通化できる。ＶＤＤ端子は、図３の場合、抵抗Ｒ１を介して電源経路８Ａに接続されているが、抵抗Ｒ１を介して電源経路８Ｂに接続されてもよい。
【００６１】
同様に、図２の保護ＩＣ９０は複数のチップから構成されているため、複数の過電流検出端子（Ｖ−１端子，Ｖ−２端子）を設けているのに対して、図３の保護ＩＣ９１は同一のチップ上で構成されているため、過電流検出端子を一つの端子（Ｖ−端子）に共通化できる。Ｖ−端子は、図３の場合、負荷接続端子６とトランジスタ１Ｂ，２Ｂとの間で電源経路９Ｂに抵抗Ｒ２を介して接続されているが、負荷接続端子６とトランジスタ１Ａ，２Ａとの間で電源経路９Ａに抵抗Ｒ２を介して接続されてもよい。
【００６２】
論理回路４４は、コンパレータ３６の出力信号とコンパレータ４３の出力信号の論理和をとることによって、セル２００Ａの充電異常の発生を表す充電異常検出信号を出力する論理和回路を有する。また、論理回路４４は、コンパレータ３７の出力信号とコンパレータ４２の出力信号の論理和をとることによって、セル２００Ａの放電異常の発生を表す放電異常検出信号を出力する論理和回路を有する。論理回路４４は、ＶＳＳ１端子とＶＤＤ端子との間の電位差である電源電圧ＶＤＤ１で動作する。
【００６３】
同様に、論理回路６４は、コンパレータ５６の出力信号とコンパレータ６３の出力信号の論理和をとることによって、セル２００Ｂの充電異常の発生を表す充電異常検出信号を出力する論理和回路を有する。また、論理回路６４は、コンパレータ５７の出力信号とコンパレータ６２の出力信号の論理和をとることによって、セル２００Ｂの放電異常の発生を表す放電異常検出信号を出力する論理和回路を有する。論理回路６４は、ＶＳＳ２端子とＶＤＤ端子との間の電位差である電源電圧ＶＤＤ２で動作する。
【００６４】
レベルシフト回路４５は、論理回路４４によってＶＳＳ１基準で生成された充電異常検出信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＤＤ基準の充電異常検出信号にレベルシフトし、論理回路４４によってＶＳＳ１基準で生成された放電異常検出信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＤＤ基準の放電異常検出信号にレベルシフトする。同様に、レベルシフト回路６５は、論理回路６４によってＶＳＳ２基準で生成された充電異常検出信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＤＤ基準の充電異常検出信号にレベルシフトし、論理回路６４によってＶＳＳ２基準で生成された放電異常検出信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＤＤ基準の放電異常検出信号にレベルシフトする。レベルシフト回路４５，６５によって、異なる電位基準で生成された異常検出信号を、共通の電位基準で生成された異常検出信号に変換できる。
【００６５】
論理和回路４６は、レベルシフト回路４５から出力される充電異常検出信号とレベルシフト回路６５から出力される充電異常検出信号との論理和信号を出力する。論理和回路４７は、レベルシフト回路４５から出力される放電異常検出信号とレベルシフト回路６５から出力される放電異常検出信号との論理和信号を出力する。
【００６６】
レベルシフト回路４８は、トランジスタ１Ａ，１Ｂを確実にオン／オフさせるため、論理和回路４６から出力される論理和信号を、トランジスタで折り返すことによって、Ｖ−基準のゲート駆動信号にレベルシフトする。一方、レベルシフト回路４９は、トランジスタ２Ａを確実にオン／オフさせるため、論理和回路４７から出力される論理和信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＳＳ１基準のゲート駆動信号にレベルシフトする。また、レベルシフト回路４９は、トランジスタ２Ｂを確実にオン／オフさせるため、論理和回路４７から出力される論理和信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＳＳ２基準のゲート駆動信号にレベルシフトする。
【００６７】
このような構成により、セル２００Ａと２００Ｂのうち一つのセルのみに充電異常が発生しても、セル２００Ａと２００Ｂの両方の充電を禁止できる。その結果、充電異常が検出されたセルの充電を禁止できるだけでなく、正常なセルの充電も禁止できる。また、セル２００Ａと２００Ｂのうち一つのセルのみに放電異常が発生しても、セル２００Ａと２００Ｂの両方の放電を禁止できる。その結果、放電異常が検出されたセルの放電を禁止できるだけでなく、正常なセルの放電も禁止できる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。
【００６９】
例えば、二次電池２００を構成するセルの並列数が２つの場合を例示したが、３つ以上の場合も同様に考えることができる。また、トランジスタ１Ａとトランジスタ２Ａは、図示の配置位置を互いに置換してもよい。また、トランジスタ１Ｂとトランジスタ２Ｂは、図示の配置位置を互いに置換してもよい。
【００７０】
また、上述の実施例は、充電制御用トランジスタ１Ａ，１Ｂ及び放電制御用トランジスタ２Ａ，２Ｂが負側の電源経路９Ａ，９Ｂに挿入され、過電流検出端子（Ｖ−１端子，Ｖ−２端子，Ｖ−端子）が負側の電源経路９Ａ，９Ｂに接続されている形態であった。しかしながら、充電制御用トランジスタ及び放電制御用トランジスタが正側の電源経路に挿入され、過電流検出端子が正側の電源経路に接続されている形態でもよい。この場合、過電流検出部は、正側の電源経路に接続された正側の電源端子と過電流検出端子との間の電圧を監視して、放電過電流又は充電過電流を検出すればよい。
【００７１】
また、図２において、放電制御回路２４と充電制御回路２５の一方又は両方が、検出回路２１Ａ又は２１Ｂと同じチップ上の回路ではなく、保護ＩＣ９０に外付けされる回路でもよい。
【００７２】
また、図３において、論理和回路４６，４７の一方又は両方を、論理積回路に変更してもよい。これにより、セル２００Ａと２００Ｂの全てのセルに充電異常が発生したときに、セル２００Ａと２００Ｂの両方の充電を禁止できる。その結果、充電異常が検出されたセルが存在しても、正常なセルの充電を許可できる。また、セル２００Ａと２００Ｂの全てのセルに放電異常が発生したときに、セル２００Ａと２００Ｂの両方の放電を禁止できる。その結果、放電異常が検出されたセルが存在しても、正常なセルの放電を許可できる。
【符号の説明】
【００７３】
１，１Ａ，１Ｂ 充電制御用トランジスタ
２，２Ａ，２Ｂ 放電制御用トランジスタ
３Ａ，３Ｂ 正側セル接続端子
４Ａ，４Ｂ 負側セル接続端子
５，Ｐ＋ 正側負荷接続端子
６，Ｐ− 負側負荷接続端子
７ａ〜７ｅ 端子
８Ａ，８Ｂ，１０８ 正側電源経路
９Ａ，９Ｂ，１０９ 負側電源経路
２１Ａ，２１Ｂ 検出回路
２４ 放電制御回路
２５ 充電制御回路
３６，３７，４２，４３，５６，６７，６２，６３ コンパレータ
３５，５５ 基準電圧生成回路
４４，６４ 論理回路
４５，４８，４９，６５ レベルシフト回路
８０，８１ 保護モジュール
９０，９０Ａ，９０Ｂ，９１，１９０ 保護ＩＣ
１００，１０１ 電池パック
２００，２０１Ａ，２０１Ｂ 二次電池
２００Ａ，２００Ｂ セル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路及び電池保護装置に関する。また、該電池保護装置を備える電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、並列に接続された二次電池２０１Ａ，２０１Ｂを保護する従来の保護ＩＣ１９０を示した図である。二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの正極は、負荷接続端子Ｐ＋に繋がる電源経路１０８に接続され、二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの負極は、負荷接続端子Ｐ−に繋がる電源経路１０９に接続される。負荷接続端子Ｐ＋，Ｐ−には、不図示の外部負荷及び／又は充電器が接続される。また、電源経路１０８には、保護ＩＣ１９０の端子７ａが接続され、電源経路１０９には、保護ＩＣ１９０の端子７ｂが接続されている。
【０００３】
保護ＩＣ１９０は、端子７ａと端子７ｂとの間の電圧を監視し、その監視電圧が正常のとき、端子７ｄに接続されたトランジスタ１をオンし、且つ端子７ｃに接続されたトランジスタ２をオンする。これにより、二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの充放電が可能となる。一方、保護ＩＣ１９０は、その監視電圧が所定の過充電検出閾値以上になると、トランジスタ１をオフすることで、二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの充電を禁止し、その監視電圧が所定の過放電検出閾値以下になると、トランジスタ２をオフすることで、二次電池２０１Ａ，２０１Ｂの放電を禁止する。
【０００４】
ところが、保護ＩＣ１９０は、並列接続された２つの二次電池２０１Ａ，２０１Ｂを一つの二次電池とみなして異常を検出する構成のため、二次電池２０１Ａと二次電池２０１Ｂのそれぞれの異常を独立して検出できない。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、並列に接続された２系統の二次電池それぞれの異常（過充電異常と過放電異常）を独立して検出する一構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２２００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、並列に接続された２系統のうち過充電又は過放電が検出された系統のみを保護する特許文献１の技術では、並列に接続された複数の二次電池を十分に保護できない場合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、並列に接続された複数の二次電池の保護機能を強化できる、電池保護回路及び電池保護装置、並びに電池パックの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過放電を検出したとき、異常信号を出力する過放電検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過電流を検出したとき、異常信号を出力する過電流検出部と、
前記過放電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過電流を検出したとき、異常信号を出力する過電流検出部と、
前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の放電過電流を検出したとき、異常信号を出力する放電過電流検出部と、
前記放電過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過放電を検出したとき、異常信号を出力する過放電検出部と、
前記過放電検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の充電過電流を検出したとき、異常信号を出力する充電過電流検出部と、
前記充電過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護回路は、
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記過充電検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護装置は、
本発明に係る電池保護回路と、
前記放電制御部によって放電が禁止された二次電池の放電経路を遮断する放電経路遮断部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池保護装置は、
本発明に係る電池保護回路と、
前記充電制御部によって充電が禁止された二次電池の充電経路を遮断する充電経路遮断部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電池パックは、
本発明に係る電池保護装置と前記複数の二次電池とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、並列に接続された複数の二次電池の保護機能を強化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】並列に接続された２つの二次電池２０１Ａ，２０１Ｂを保護する従来の保護ＩＣ１９０を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である電池パック１００の構成図である。
【図３】本発明の第２の実施形態である電池パック１０１の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施形態である電池パック１００の構成図である。電池パック１００は、負荷接続端子５，６に接続される不図示の外部負荷に電力を供給可能な二次電池２００と、二次電池２００を保護する保護モジュール８０とを内蔵する。電池パック１００は、外部負荷に内蔵されてもよいし、外付けされてもよい。外部負荷の具体例として、携帯端末（携帯電話、携帯ゲーム機、ＰＤＡ、モバイルパソコン、音楽や映像の携帯プレーヤーなど）、コンピュータ、ヘッドセット、カメラなどの電子機器が挙げられる。
【００２２】
二次電池２００は、負荷接続端子５，６に接続される不図示の充電器によって充電可能である。二次電池２００の具体例として、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などが挙げられる。二次電池２００は、２つのセル２００Ａ，２００Ｂから構成されている。
【００２３】
保護モジュール８０は、負荷接続端子５と、負荷接続端子６と、セル接続端子３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂとを備える。セル接続端子３Ａは、負荷接続端子５に電源経路８Ａを介して繋がり、セル接続端子３Ｂは、負荷接続端子５に電源経路８Ｂを介して繋がる。セル接続端子４Ａは、負荷接続端子６に電源経路９Ａを介して繋がり、セル接続端子４Ｂは、負荷接続端子６に電源経路９Ｂを介して繋がる。セル接続端子３Ａは、セル２００Ａの正極に接続され、セル接続端子４Ａは、セル２００Ａの負極に接続される。セル接続端子３Ｂは、セル２００Ｂの正極に接続され、セル接続端子４Ｂは、セル２００Ｂの負極に接続される。
【００２４】
保護モジュール８０は、トランジスタ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂを備える。トランジスタ１Ａは、セル２００Ａの充電経路を遮断する充電経路遮断部であり、トランジスタ２Ａは、セル２００Ａの放電経路を遮断する放電経路遮断部である。トランジスタ１Ｂは、セル２００Ｂの充電経路を遮断する充電経路遮断部であり、トランジスタ２Ｂは、セル２００Ｂの放電経路を遮断する放電経路遮断部である。図２の場合、トランジスタ１Ａは、セル２００Ａの充電電流が流れる電源経路９Ａを遮断し、トランジスタ２Ａは、セル２００Ａの放電電流が流れる電源経路９Ａを遮断する。トランジスタ１Ｂは、セル２００Ｂの充電電流が流れる電源経路９Ｂを遮断し、トランジスタ２Ｂは、セル２００Ｂの放電電流が流れる電源経路９Ｂを遮断する。
【００２５】
トランジスタ１Ａ，２Ａは、電源経路９Ａの導通／遮断を切り替えるスイッチング素子であり、電源経路９Ａに直列に挿入されている。トランジスタ１Ｂ，２Ｂは、電源経路９Ｂの導通／遮断を切り替えるスイッチング素子であり、電源経路９Ｂに直列に挿入されている。
【００２６】
トランジスタ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂは、例えば、ＭＯＳＦＥＴである。トランジスタ１Ａは、トランジスタ１Ａの寄生ダイオードの順方向がセル２００Ａの放電方向になるように電源経路９Ａに挿入され、トランジスタ２Ａは、トランジスタ２Ａの寄生ダイオードの順方向がセル２００Ａの充電方向になるように電源経路９Ａに挿入される。トランジスタ１Ｂは、トランジスタ１Ｂの寄生ダイオードの順方向がセル２００Ｂの放電方向になるように電源経路９Ｂに挿入され、トランジスタ２Ｂは、トランジスタ２Ｂの寄生ダイオードの順方向がセル２００Ｂの充電方向になるように電源経路９Ｂに挿入される。なお、トランジスタ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂは、ＩＧＢＴやバイポーラトランジスタなどの他の半導体素子でもよい。また、トランジスタ１Ａ，２Ａ，１Ｂ，２Ｂのドレイン−ソース間（又は、コレクタ−エミッタ間）にダイオードが追加されてもよい。
【００２７】
保護モジュール８０は、保護ＩＣ９０を備える。保護ＩＣ９０は、二次電池２００から給電されて二次電池２００を保護する集積回路である。保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０Ａと保護ＩＣ９０Ｂの２つのチップから構成されている。
【００２８】
保護ＩＣ９０Ａの検出回路２１Ａは、保護ＩＣ９０ＡのＶＤＤ１端子とＶＳＳ１端子との間の電圧を検出することによって、セル２００Ａの電池電圧（セル電圧）を監視している。同様に、保護ＩＣ９０Ｂの検出回路２１Ｂは、保護ＩＣ９０ＢのＶＤＤ２端子とＶＳＳ２端子との間の電圧を検出することによって、セル２００Ｂの電池電圧（セル電圧）を監視している。ＶＤＤ１端子及びＶＳＳ１端子は、保護ＩＣ９０Ａ用の電源端子であり、ＶＤＤ２端子及びＶＳＳ２端子は、保護ＩＣ９０Ｂ用の電源端子である。
【００２９】
ＶＤＤ１端子は、抵抗ＲＡ１を介して電源経路８Ａに接続される正側電源端子であり、ＶＳＳ１端子は、セル接続端子４Ａとトランジスタ１Ａ，２Ａとの間で電源経路９Ａに接続される負側電源端子である。ＶＤＤ２端子は、抵抗ＲＢ１を介して電源経路８Ｂに接続される正側電源端子であり、ＶＳＳ２端子は、セル接続端子４Ｂとトランジスタ１Ｂ，２Ｂとの間で電源経路９Ｂに接続される負側電源端子である。抵抗ＲＡ１は、端子ＶＤＤ１に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗であり、抵抗ＲＢ１は、端子ＶＤＤ２に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。
【００３０】
また、検出回路２１Ａは、保護ＩＣ９０ＡのＶ−１端子とＶＳＳ１端子との間の電圧を検出することによって、負荷接続端子６とセル接続端子４Ａとの間の電圧である負側端子間電圧ＶＡＰ−を監視している。すなわち、負側端子間電圧ＶＡＰ−は、セル接続端子４Ａに対する負荷接続端子６の端子電圧に相当する。同様に、検出回路２１Ｂは、保護ＩＣ９０ＢのＶ−２端子とＶＳＳ２端子との間の電圧を検出することによって、負荷接続端子６とセル接続端子４Ｂとの間の電圧である負側端子間電圧ＶＢＰ−を監視している。すなわち、負側端子間電圧ＶＢＰ−は、セル接続端子４Ｂに対する負荷接続端子６の端子電圧に相当する。Ｖ−１端子は、保護ＩＣ９０Ａ用の過電流検出端子であり、Ｖ−２端子は、保護ＩＣ９０Ｂ用の過電流検出端子である。
【００３１】
Ｖ−１端子は、負荷接続端子６とトランジスタ１Ａ，２Ａとの間で電源経路９Ａに抵抗ＲＡ２を介して接続され、Ｖ−２端子は、負荷接続端子６とトランジスタ１Ｂ，２Ｂとの間で電源経路９Ｂに抵抗ＲＢ２を介して接続されている。抵抗ＲＡ２は、端子Ｖ−１に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗であり、抵抗ＲＢ２は、端子Ｖ−２に過電流が流れることを防止する電流制限抵抗である。
【００３２】
保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０ＡのＣＯＵＴ１端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ１Ａをオンし、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ１Ａをオフする。保護ＩＣ９０は、トランジスタ１Ａをオンすることによって、セル２００Ａを充電する方向の電流が電源経路９Ａに流れることを許可し、トランジスタ１Ａをオフすることによって、セル２００Ａを充電する方向の電流が電源経路９Ａに流れることを禁止する。また、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０ＡのＤＯＵＴ１端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ２Ａをオンし、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ２Ａをオフする。保護ＩＣ９０は、トランジスタ２Ａをオンすることによって、セル２００Ａを放電する方向の電流が電源経路９Ａに流れることを許可し、トランジスタ２Ａをオフすることによって、セル２００Ａを放電する方向の電流が電源経路９Ａに流れることを禁止する。
【００３３】
同様に、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０ＢのＣＯＵＴ２端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ１Ｂをオンし、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ１Ｂをオフする。保護ＩＣ９０は、トランジスタ１Ｂをオンすることによって、セル２００Ｂを充電する方向の電流が電源経路９Ｂに流れることを許可し、トランジスタ１Ｂをオフすることによって、セル２００Ｂを充電する方向の電流が電源経路９Ｂに流れることを禁止する。また、保護ＩＣ９０は、保護ＩＣ９０ＢのＤＯＵＴ２端子から、ハイレベルの信号を出力することでトランジスタ２Ｂをオンし、ローレベルの信号を出力することでトランジスタ２Ｂをオフする。保護ＩＣ９０は、トランジスタ２Ｂをオンすることによって、セル２００Ｂを放電する方向の電流が電源経路９Ｂに流れることを許可し、トランジスタ２Ｂをオフすることによって、セル２００Ｂを放電する方向の電流が電源経路９Ｂに流れることを禁止する。
【００３４】
検出回路２１Ａは、所定の第１の過充電検出閾値以上のセル電圧をセル２００Ａについて検知することにより、セル２００Ａの過充電が検出されたとして、充電異常検出信号を出力する過充電検出回路を有する。一方、検出回路２１Ｂは、所定の第２の過充電検出閾値以上のセル電圧をセル２００Ｂについて検知することにより、セル２００Ｂの過充電が検出されたとして、充電異常検出信号を出力する過充電検出回路を有する。
【００３５】
また、検出回路２１Ａは、所定の第１の過放電検出閾値以下のセル電圧をセル２００Ａについて検知することにより、セル２００Ａの過放電が検出されたとして、放電異常検出信号を出力する過放電検出回路を有する。一方、検出回路２１Ｂは、所定の第２の過放電検出閾値以下のセル電圧をセル２００Ｂについて検知することにより、セル２００Ｂの過放電が検出されたとして、放電異常検出信号を出力する過放電検出回路を有する。
【００３６】
また、検出回路２１Ａは、所定の第１の充電過電流検出閾値以下の負側端子間電圧ＶＡＰ−を検知することにより、セル２００Ａを充電する方向の過電流（充電過電流）が検出されたとして、充電異常検出信号を出力する充電過電流検出回路を有する。一方、検出回路２１Ｂは、所定の第２の充電過電流検出閾値以下の負側端子間電圧ＶＢＰ−を検知することにより、セル２００Ｂを充電する方向の過電流（充電過電流）が検出されたとして、充電異常検出信号を出力する充電過電流検出回路を有する。
【００３７】
ここで、トランジスタ１Ａが少なくともオンしている状態で、セル２００Ａを充電する充電電流が流れることにより負側端子間電圧ＶＡＰ−が低下するのは、トランジスタ１Ａのオン抵抗による電圧降下が生ずるからである。また、トランジスタ２Ａがオンしていれば、トランジスタ２Ａのオン抵抗による電圧降下分を含んで負側端子間電圧ＶＡＰ−が低下し、トランジスタ２がオフしていれば、トランジスタ２の寄生ダイオードによる電圧降下分を含んで負側端子間電圧ＶＡＰ−が低下する。負側端子間電圧ＶＢＰ−についても同様である。
【００３８】
また、検出回路２１Ａは、所定の第１の放電過電流検出閾値以上の負側端子間電圧ＶＡＰ−を検知することにより、セル２００Ａを放電する方向の過電流（放電過電流）が検出されたとして、放電異常検出信号を出力する放電過電流検出回路を有する。一方、検出回路２１Ｂは、所定の第２の放電過電流検出閾値以上の負側端子間電圧ＶＢＰ−を検知することにより、セル２００Ｂを放電する方向の過電流（放電過電流）が検出されたとして、放電異常検出信号を出力する放電過電流検出回路を有する。
【００３９】
ここで、トランジスタ２Ａが少なくともオンしている状態で、セル２００Ａを放電する放電電流が流れることにより負側端子間電圧ＶＡＰ−が上昇するのは、トランジスタ２Ａのオン抵抗による電圧上昇が生ずるからである。また、トランジスタ１Ａがオンしていれば、トランジスタ１Ａのオン抵抗による電圧上昇分を含んで負側端子間電圧ＶＡＰ−が上昇し、トランジスタ１Ａがオフしていれば、トランジスタ１Ａの寄生ダイオードによる電圧上昇分を含んで負側端子間電圧ＶＡＰ−が上昇する。負側端子間電圧ＶＢＰ−についても同様である。
【００４０】
保護ＩＣ９０の放電制御回路２４は、保護ＩＣ９０ＡのＤＯＵＴ１端子からローレベルの信号を出力することによって、トランジスタ２Ａをオフする。これにより、トランジスタ１Ａのオン状態／オフ状態にかかわらず、セル２００Ａを過放電又は放電過電流から保護できる。同様に、放電制御回路２４は、保護ＩＣ９０ＢのＤＯＵＴ２端子からローレベルの信号を出力することによって、トランジスタ２Ｂをオフする。これにより、トランジスタ１Ｂのオン状態／オフ状態にかかわらず、セル２００Ｂを過放電又は放電過電流から保護できる。
【００４１】
例えば、放電制御回路２４は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの放電過電流検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から放電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。また、放電制御回路２４は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの過放電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から放電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。また、例えば、放電制御回路２４は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの放電過電流検出回路及び過放電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から放電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。
【００４２】
放電制御回路２４は、例えば、各検出回路からの放電異常検出信号の論理和をとることにより、トランジスタ２Ａ，２Ｂを両方ともオフすると好適である。これにより、セル２００Ａと２００Ｂのうち一つのセルのみに放電異常が発生しても、セル２００Ａと２００Ｂの両方の放電を禁止できる。その結果、放電異常が検出されたセルの放電を禁止できるだけでなく、正常なセルの放電も禁止できる。
【００４３】
また、放電制御回路２４は、例えば、各検出回路からの放電異常検出信号の論理積をとることにより、トランジスタ２Ａ，２Ｂを両方ともオフしてもよい。これにより、セル２００Ａと２００Ｂの全てのセルに放電異常が発生したときに、セル２００Ａと２００Ｂの両方の放電を禁止できる。その結果、放電異常が検出されたセルが存在しても、正常なセルの放電を許可できる。
【００４４】
また、放電制御回路２４は、例えば、トランジスタ２Ａ，２Ｂのうち、検出回路によって放電異常が検出されたセルの放電経路を遮断するトランジスタのみをオフしてもよい。これにより、セル２００Ａ，２００Ｂのうち放電異常が発生したセルのみの放電を禁止できる。
【００４５】
一方、保護ＩＣ９０の充電制御回路２５は、保護ＩＣ９０ＡのＣＯＵＴ１端子からローレベルの信号を出力することによって、トランジスタ１Ａをオフする。これにより、トランジスタ２Ａのオン状態／オフ状態にかかわらず、セル２００Ａを過充電又は充電過電流から保護できる。同様に、充電制御回路２５は、保護ＩＣ９０ＢのＣＯＵＴ２端子からローレベルの信号を出力することによって、トランジスタ１Ｂをオフする。これにより、トランジスタ２Ｂのオン状態／オフ状態にかかわらず、セル２００Ｂを過充電又は充電過電流から保護できる。
【００４６】
例えば、充電制御回路２５は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの充電過電流検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から充電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。また、充電制御回路２５は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの過充電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から充電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。また、例えば、充電制御回路２５は、検出回路２１Ａ，２１Ｂの充電過電流検出回路及び過充電検出回路のうち少なくとも一つの検出回路から充電異常検出信号が出力されたとき、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち少なくとも一つのトランジスタをオフにする。
【００４７】
充電制御回路２５は、例えば、各検出回路からの充電異常検出信号の論理和をとることにより、トランジスタ１Ａ，１Ｂを両方ともオフすると好適である。これにより、セル２００Ａと２００Ｂのうち一つのセルのみに充電異常が発生しても、セル２００Ａと２００Ｂの両方の充電を禁止できる。その結果、充電異常が検出されたセルの充電を禁止できるだけでなく、正常なセルの充電も禁止できる。
【００４８】
また、充電制御回路２５は、例えば、各検出回路からの充電異常検出信号の論理積をとることにより、トランジスタ１Ａ，１Ｂを両方ともオフしてもよい。これにより、セル２００Ａと２００Ｂの全てのセルに充電異常が発生したときに、セル２００Ａと２００Ｂの両方の充電を禁止できる。その結果、充電異常が検出されたセルが存在しても、正常なセルの充電を許可できる。
【００４９】
また、充電制御回路２５は、例えば、トランジスタ１Ａ，１Ｂのうち、検出回路によって充電異常が検出されたセルの充電経路を遮断するトランジスタのみをオフしてもよい。これにより、セル２００Ａ，２００Ｂのうち充電異常が発生したセルのみの充電を禁止できる。
【００５０】
図３は、本発明の第２の実施形態である電池パック１０１の構成図である。上述の実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。電池パック１０１は、二次電池２００と共に、二次電池２００を保護する保護モジュール８１を内蔵する。保護モジュール８１は、保護ＩＣ９１を備える。保護ＩＣ９１は、一つのチップから構成されている。
【００５１】
保護ＩＣ９１は、過充電検出回路と、過放電検出回路と、充電過電流検出回路と、放電過電流検出回路とを備える。
【００５２】
セル２００Ａの過充電を検出する過充電検出回路は、抵抗３１と抵抗３２から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ３６とを有する。抵抗分圧回路は、ＶＳＳ１端子とＶＤＤ端子との間の電位差である電源電圧ＶＤＤ１を分圧する。コンパレータ３６は、電源電圧ＶＤＤ１で動作する。非反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ１が入力され、反転入力端子に、基準電圧生成回路３５によって生成される基準電圧ＶＲＥＦ１が入力される。したがって、セル２００Ａの過充電検出回路は、分圧電圧ＶＤ１が基準電圧ＶＲＥＦ１を超えているとき、セル２００Ａの充電を禁止するハイレベルの信号（充電異常検出信号）を出力し、分圧電圧ＶＤ１が基準電圧ＶＲＥＦ１を超えていないとき、セル２００Ａの充電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５３】
セル２００Ｂの過充電を検出する過充電検出回路は、抵抗５１と抵抗５２から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ５６とを有する。抵抗分圧回路は、ＶＳＳ２端子とＶＤＤ端子との間の電位差である電源電圧ＶＤＤ２を分圧する。コンパレータ５６は、電源電圧ＶＤＤ２で動作する。非反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ２が入力され、反転入力端子に、基準電圧生成回路５５によって生成される基準電圧ＶＲＥＦ２が入力される。したがって、セル２００Ｂの過充電検出回路は、分圧電圧ＶＤ２が基準電圧ＶＲＥＦ２を超えているとき、セル２００Ｂの充電を禁止するハイレベルの信号（充電異常検出信号）を出力し、分圧電圧ＶＤ２が基準電圧ＶＲＥＦ２を超えていないとき、セル２００Ｂの充電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５４】
セル２００Ａの過放電を検出する過放電検出回路は、抵抗３３と抵抗３４から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ３７とを有する。抵抗分圧回路は、電源電圧ＶＤＤ１を分圧する。コンパレータ３７は、電源電圧ＶＤＤ１で動作する。非反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ３が入力され、反転入力端子に、基準電圧生成回路３５によって生成される基準電圧ＶＲＥＦ１が入力される。したがって、セル２００Ａの過放電検出回路は、分圧電圧ＶＤ３が基準電圧ＶＲＥＦ１を超えているとき、セル２００Ａの放電を禁止するハイレベルの信号（放電異常検出信号）を出力し、分圧電圧ＶＤ３が基準電圧ＶＲＥＦ１を超えていないとき、セル２００Ａの放電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５５】
セル２００Ｂの過放電を検出する過放電検出回路は、抵抗５３と抵抗５４から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ５７とを有する。抵抗分圧回路は、電源電圧ＶＤＤ２を分圧する。コンパレータ５７は、電源電圧ＶＤＤ２で動作する。非反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ４が入力され、反転入力端子に、基準電圧生成回路５５によって生成される基準電圧ＶＲＥＦ２が入力される。したがって、セル２００Ｂの過電流検出回路は、分圧電圧ＶＤ４が基準電圧ＶＲＥＦ２を超えているとき、セル２００Ｂの放電を禁止するハイレベルの信号（放電異常検出信号）を出力し、分圧電圧ＶＤ４が基準電圧ＶＲＥＦ２を超えていないとき、セル２００Ｂの放電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５６】
セル２００Ａの放電過電流を検出する放電過電流検出回路は、抵抗３８と抵抗３９から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ４２とを有する。抵抗分圧回路は、基準電圧ＶＲＥＦ１と端子電圧ＶＳＳ１との間の電位差を分圧する。コンパレータ４２は、電源電圧ＶＤＤ１で動作する。反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ５が入力され、非反転入力端子に、Ｖ−端子電圧が入力される。したがって、セル２００Ａの放電過電流検出回路は、Ｖ−端子電圧が分圧電圧ＶＤ５を超えているとき、セル２００Ａの放電を禁止するハイレベルの信号（放電異常検出信号）を出力し、Ｖ−端子電圧が分圧電圧ＶＤ５を超えていないとき、セル２００Ａの放電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５７】
セル２００Ｂの放電過電流を検出する放電過電流検出回路は、抵抗５８と抵抗５９から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ６２とを有する。抵抗分圧回路は、基準電圧ＶＲＥＦ２と端子電圧ＶＳＳ２との間の電位差を分圧する。コンパレータ６２は、電源電圧ＶＤＤ２で動作する。反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ６が入力され、非反転入力端子に、Ｖ−端子電圧が入力される。したがって、セル２００Ｂの放電過電流検出回路は、Ｖ−端子電圧が分圧電圧ＶＤ６を超えているとき、セル２００Ｂの放電を禁止するハイレベルの信号（放電異常検出信号）を出力し、Ｖ−端子電圧が分圧電圧ＶＤ６を超えていないとき、セル２００Ｂの放電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５８】
セル２００Ａの充電過電流を検出する充電過電流検出回路は、抵抗４０と抵抗４１から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ４３とを有する。抵抗分圧回路は、基準電圧ＶＲＥＦ１と端子電圧Ｖ−との間の電位差を分圧する。コンパレータ４３は、電源電圧ＶＤＤ１で動作する。反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ７が入力され、非反転入力端子に、ＶＳＳ１端子電圧が入力される。したがって、セル２００Ａの充電過電流検出回路は、ＶＳＳ１端子電圧が分圧電圧ＶＤ７を超えているとき、セル２００Ａの充電を禁止するハイレベルの信号（充電異常検出信号）を出力し、ＶＳＳ１端子電圧が分圧電圧ＶＤ７を超えていないとき、セル２００Ａの充電を許可するローレベル信号を出力する。
【００５９】
セル２００Ｂの充電過電流を検出する充電過電流検出回路は、抵抗６０と抵抗６１から構成される抵抗分圧回路と、コンパレータ６３とを有する。抵抗分圧回路は、基準電圧ＶＲＥＦ２と端子電圧Ｖ−との間の電位差を分圧する。コンパレータ６３は、電源電圧ＶＤＤ２で動作する。反転入力端子に、抵抗分圧回路による分圧電圧ＶＤ８が入力され、非反転入力端子に、ＶＳＳ２端子電圧が入力される。したがって、セル２００Ｂの充電過電流検出回路は、ＶＳＳ２端子電圧が分圧電圧ＶＤ８を超えているとき、セル２００Ｂの充電を禁止するハイレベルの信号（充電異常検出信号）を出力し、ＶＳＳ２端子電圧が分圧電圧ＶＤ８を超えていないとき、セル２００Ｂの充電を許可するローレベル信号を出力する。
【００６０】
ここで、上述の図２の保護ＩＣ９０は複数のチップから構成されているため、複数の正側電源端子（ＶＤＤ１端子，ＶＤＤ２端子）を設けているのに対して、図３の保護ＩＣ９１は同一のチップ上で構成されているため、正側電源端子を一つの端子（ＶＤＤ端子）に共通化できる。ＶＤＤ端子は、図３の場合、抵抗Ｒ１を介して電源経路８Ａに接続されているが、抵抗Ｒ１を介して電源経路８Ｂに接続されてもよい。
【００６１】
同様に、図２の保護ＩＣ９０は複数のチップから構成されているため、複数の過電流検出端子（Ｖ−１端子，Ｖ−２端子）を設けているのに対して、図３の保護ＩＣ９１は同一のチップ上で構成されているため、過電流検出端子を一つの端子（Ｖ−端子）に共通化できる。Ｖ−端子は、図３の場合、負荷接続端子６とトランジスタ１Ｂ，２Ｂとの間で電源経路９Ｂに抵抗Ｒ２を介して接続されているが、負荷接続端子６とトランジスタ１Ａ，２Ａとの間で電源経路９Ａに抵抗Ｒ２を介して接続されてもよい。
【００６２】
論理回路４４は、コンパレータ３６の出力信号とコンパレータ４３の出力信号の論理和をとることによって、セル２００Ａの充電異常の発生を表す充電異常検出信号を出力する論理和回路を有する。また、論理回路４４は、コンパレータ３７の出力信号とコンパレータ４２の出力信号の論理和をとることによって、セル２００Ａの放電異常の発生を表す放電異常検出信号を出力する論理和回路を有する。論理回路４４は、ＶＳＳ１端子とＶＤＤ端子との間の電位差である電源電圧ＶＤＤ１で動作する。
【００６３】
同様に、論理回路６４は、コンパレータ５６の出力信号とコンパレータ６３の出力信号の論理和をとることによって、セル２００Ｂの充電異常の発生を表す充電異常検出信号を出力する論理和回路を有する。また、論理回路６４は、コンパレータ５７の出力信号とコンパレータ６２の出力信号の論理和をとることによって、セル２００Ｂの放電異常の発生を表す放電異常検出信号を出力する論理和回路を有する。論理回路６４は、ＶＳＳ２端子とＶＤＤ端子との間の電位差である電源電圧ＶＤＤ２で動作する。
【００６４】
レベルシフト回路４５は、論理回路４４によってＶＳＳ１基準で生成された充電異常検出信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＤＤ基準の充電異常検出信号にレベルシフトし、論理回路４４によってＶＳＳ１基準で生成された放電異常検出信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＤＤ基準の放電異常検出信号にレベルシフトする。同様に、レベルシフト回路６５は、論理回路６４によってＶＳＳ２基準で生成された充電異常検出信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＤＤ基準の充電異常検出信号にレベルシフトし、論理回路６４によってＶＳＳ２基準で生成された放電異常検出信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＤＤ基準の放電異常検出信号にレベルシフトする。レベルシフト回路４５，６５によって、異なる電位基準で生成された異常検出信号を、共通の電位基準で生成された異常検出信号に変換できる。
【００６５】
論理和回路４６は、レベルシフト回路４５から出力される充電異常検出信号とレベルシフト回路６５から出力される充電異常検出信号との論理和信号を出力する。論理和回路４７は、レベルシフト回路４５から出力される放電異常検出信号とレベルシフト回路６５から出力される放電異常検出信号との論理和信号を出力する。
【００６６】
レベルシフト回路４８は、トランジスタ１Ａ，１Ｂを確実にオン／オフさせるため、論理和回路４６から出力される論理和信号を、トランジスタで折り返すことによって、Ｖ−基準のゲート駆動信号にレベルシフトする。一方、レベルシフト回路４９は、トランジスタ２Ａを確実にオン／オフさせるため、論理和回路４７から出力される論理和信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＳＳ１基準のゲート駆動信号にレベルシフトする。また、レベルシフト回路４９は、トランジスタ２Ｂを確実にオン／オフさせるため、論理和回路４７から出力される論理和信号を、トランジスタで折り返すことによって、ＶＳＳ２基準のゲート駆動信号にレベルシフトする。
【００６７】
このような構成により、セル２００Ａと２００Ｂのうち一つのセルのみに充電異常が発生しても、セル２００Ａと２００Ｂの両方の充電を禁止できる。その結果、充電異常が検出されたセルの充電を禁止できるだけでなく、正常なセルの充電も禁止できる。また、セル２００Ａと２００Ｂのうち一つのセルのみに放電異常が発生しても、セル２００Ａと２００Ｂの両方の放電を禁止できる。その結果、放電異常が検出されたセルの放電を禁止できるだけでなく、正常なセルの放電も禁止できる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。
【００６９】
例えば、二次電池２００を構成するセルの並列数が２つの場合を例示したが、３つ以上の場合も同様に考えることができる。また、トランジスタ１Ａとトランジスタ２Ａは、図示の配置位置を互いに置換してもよい。また、トランジスタ１Ｂとトランジスタ２Ｂは、図示の配置位置を互いに置換してもよい。
【００７０】
また、上述の実施例は、充電制御用トランジスタ１Ａ，１Ｂ及び放電制御用トランジスタ２Ａ，２Ｂが負側の電源経路９Ａ，９Ｂに挿入され、過電流検出端子（Ｖ−１端子，Ｖ−２端子，Ｖ−端子）が負側の電源経路９Ａ，９Ｂに接続されている形態であった。しかしながら、充電制御用トランジスタ及び放電制御用トランジスタが正側の電源経路に挿入され、過電流検出端子が正側の電源経路に接続されている形態でもよい。この場合、過電流検出部は、正側の電源経路に接続された正側の電源端子と過電流検出端子との間の電圧を監視して、放電過電流又は充電過電流を検出すればよい。
【００７１】
また、図２において、放電制御回路２４と充電制御回路２５の一方又は両方が、検出回路２１Ａ又は２１Ｂと同じチップ上の回路ではなく、保護ＩＣ９０に外付けされる回路でもよい。
【００７２】
また、図３において、論理和回路４６，４７の一方又は両方を、論理積回路に変更してもよい。これにより、セル２００Ａと２００Ｂの全てのセルに充電異常が発生したときに、セル２００Ａと２００Ｂの両方の充電を禁止できる。その結果、充電異常が検出されたセルが存在しても、正常なセルの充電を許可できる。また、セル２００Ａと２００Ｂの全てのセルに放電異常が発生したときに、セル２００Ａと２００Ｂの両方の放電を禁止できる。その結果、放電異常が検出されたセルが存在しても、正常なセルの放電を許可できる。
【符号の説明】
【００７３】
１，１Ａ，１Ｂ 充電制御用トランジスタ
２，２Ａ，２Ｂ 放電制御用トランジスタ
３Ａ，３Ｂ 正側セル接続端子
４Ａ，４Ｂ 負側セル接続端子
５，Ｐ＋ 正側負荷接続端子
６，Ｐ− 負側負荷接続端子
７ａ〜７ｅ 端子
８Ａ，８Ｂ，１０８ 正側電源経路
９Ａ，９Ｂ，１０９ 負側電源経路
２１Ａ，２１Ｂ 検出回路
２４ 放電制御回路
２５ 充電制御回路
３６，３７，４２，４３，５６，６７，６２，６３ コンパレータ
３５，５５ 基準電圧生成回路
４４，６４ 論理回路
４５，４８，４９，６５ レベルシフト回路
８０，８１ 保護モジュール
９０，９０Ａ，９０Ｂ，９１，１９０ 保護ＩＣ
１００，１０１ 電池パック
２００，２０１Ａ，２０１Ｂ 二次電池
２００Ａ，２００Ｂ セル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過放電を検出したとき、異常信号を出力する過放電検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過電流を検出したとき、異常信号を出力する過電流検出部と、
前記過放電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項２】
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電池保護回路。
【請求項３】
前記放電制御部は、前記過放電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する、請求項１又は２に記載の電池保護回路。
【請求項４】
前記放電制御部は、前記過放電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、該異常信号に係る二次電池のみの放電を禁止する、請求項１又は２に記載の電池保護回路。
【請求項５】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過電流を検出したとき、異常信号を出力する過電流検出部と、
前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項６】
前記充電制御部は、前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する、請求項５に記載の電池保護回路。
【請求項７】
前記充電制御部は、前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、該異常信号に係る二次電池のみの充電を禁止する、請求項５に記載の電池保護回路。
【請求項８】
前記過電流検出部は、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の充電過電流を検出したとき、異常信号を出力する充電過電流検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の放電過電流を検出したとき、異常信号を出力する放電過電流検出部とを有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池保護回路。
【請求項９】
同一チップ上に構成された請求項１から８のいずれか一項に記載の電池保護回路であって、
前記過電流検出部は、電源端子と前記過電流検出部が共用する過電流検出端子との間の電圧を監視する、電池保護回路。
【請求項１０】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の放電過電流を検出したとき、異常信号を出力する放電過電流検出部と、
前記放電過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項１１】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過放電を検出したとき、異常信号を出力する過放電検出部と、
前記過放電検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項１２】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の充電過電流を検出したとき、異常信号を出力する充電過電流検出部と、
前記充電過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項１３】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記過充電検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項１４】
請求項１，１０，１１のいずれか一項に記載の電池保護回路と、
前記放電制御部によって放電が禁止された二次電池の放電経路を遮断する放電経路遮断部とを備える、電池保護装置。
【請求項１５】
請求項２，５，１２，１３のいずれか一項に記載の電池保護回路と、
前記充電制御部によって充電が禁止された二次電池の充電経路を遮断する充電経路遮断部とを備える、電池保護装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の電池保護装置と前記複数の二次電池とを備える電池パック。
【請求項１】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過放電を検出したとき、異常信号を出力する過放電検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過電流を検出したとき、異常信号を出力する過電流検出部と、
前記過放電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項２】
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電池保護回路。
【請求項３】
前記放電制御部は、前記過放電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する、請求項１又は２に記載の電池保護回路。
【請求項４】
前記放電制御部は、前記過放電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、該異常信号に係る二次電池のみの放電を禁止する、請求項１又は２に記載の電池保護回路。
【請求項５】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過電流を検出したとき、異常信号を出力する過電流検出部と、
前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池のうち少なくとも一つの二次電池の充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項６】
前記充電制御部は、前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する、請求項５に記載の電池保護回路。
【請求項７】
前記充電制御部は、前記過充電検出部と前記過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、該異常信号に係る二次電池のみの充電を禁止する、請求項５に記載の電池保護回路。
【請求項８】
前記過電流検出部は、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の充電過電流を検出したとき、異常信号を出力する充電過電流検出部と、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の放電過電流を検出したとき、異常信号を出力する放電過電流検出部とを有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池保護回路。
【請求項９】
同一チップ上に構成された請求項１から８のいずれか一項に記載の電池保護回路であって、
前記過電流検出部は、電源端子と前記過電流検出部が共用する過電流検出端子との間の電圧を監視する、電池保護回路。
【請求項１０】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の放電過電流を検出したとき、異常信号を出力する放電過電流検出部と、
前記放電過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項１１】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過放電を検出したとき、異常信号を出力する過放電検出部と、
前記過放電検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての放電を禁止する放電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項１２】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の充電過電流を検出したとき、異常信号を出力する充電過電流検出部と、
前記充電過電流検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項１３】
並列に接続された複数の二次電池を保護する電池保護回路であって、
前記複数の二次電池毎に設けられ、対応する二次電池の過充電を検出したとき、異常信号を出力する過充電検出部と、
前記過充電検出部のうち少なくとも一つの検出部から異常信号が出力されたとき、前記複数の二次電池の全ての充電を禁止する充電制御部とを備えることを特徴とする、電池保護回路。
【請求項１４】
請求項１，１０，１１のいずれか一項に記載の電池保護回路と、
前記放電制御部によって放電が禁止された二次電池の放電経路を遮断する放電経路遮断部とを備える、電池保護装置。
【請求項１５】
請求項２，５，１２，１３のいずれか一項に記載の電池保護回路と、
前記充電制御部によって充電が禁止された二次電池の充電経路を遮断する充電経路遮断部とを備える、電池保護装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の電池保護装置と前記複数の二次電池とを備える電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５９２１２（Ｐ２０１３−５９２１２Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６３８８（Ｐ２０１１−１９６３８８）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]