(57)【要約】【課題】電圧のバランスを一定にするように制御する際に、対象の二次電池を一定時間放電させ、かつ対象外の二次電池を放電させる不要な電流を短時間で停止させる。【解決手段】ＯＮ／ＯＦＦにより放電回路の起動を制御する第１のスイッチと、放電回路に備えられ、ＯＮ／ＯＦＦにより特定の二次電池の放電のみを制御する第２のスイッチとを有し、第１のスイッチをＯＮさせることにより放電回路の第２のスイッチをＯＮさせて二次電池の放電を開始させる。その直後に第１のスイッチをＯＦＦさせる。放電回路は、第１のスイッチがＯＦＦされた後も一定時間第２のスイッチがＯＮされるように制御する。第１のスイッチがＯＮされた際に対象の二次電池の下位に直列に接続された二次電池を放電させていた不要な電流は、第１のスイッチがＯＦＦされることで停止する。第２のスイッチが一定時間ＯＮし続けることで、対象の二次電池は一定時間放電が継続される。【選択図】図２
2010178496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の二次電池と、
複数の上記二次電池のそれぞれの電池電圧を検出する電圧監視部と、
上記電圧監視部から得た上記電池電圧を基に、少なくとも複数の上記二次電池のうち最も電池電圧の高い二次電池を放電対象となる二次電池と判断し、該放電対象となる二次電池を放電させるための制御信号を一定時間毎に出力する第１の制御部と、
複数の上記二次電池のそれぞれに接続され、上記放電対象となる二次電池を放電させるための制御信号が入力された場合には、第１のスイッチがＯＮされて放電起動信号を出力する第１の放電制御回路と、
上記複数の二次電池に対して並列に接続され、かつ互いに直列に接続された第２のスイッチおよび抵抗と、上記放電起動信号が入力された場合には上記第２のスイッチをＯＮさせる放電信号を出力する第２の放電制御回路とを備えるとともに、上記第１のスイッチがＯＦＦされた後も上記第２のスイッチをＯＮさせる上記放電信号を一定時間継続して出力して、上記最も高い電池電圧を有する二次電池のみを上記一定時間放電させる放電回路と
を備える電池パック。
【請求項２】
上記最も高い電池電圧を有する二次電池を放電させる時間が、上記第１の制御部から上記制御信号を出力する周期よりも短い
請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
上記放電起動信号を出力して上記放電制御回路の上記第２のスイッチをＯＮさせた直後に上記第１の放電制御回路の上記第１のスイッチをＯＦＦさせることにより、上記最も高い電池電圧を有する二次電池以外の二次電池の放電を遮断する
請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
上記放電回路がコンデンサを備え、
上記第１の放電制御回路の上記第１のスイッチがＯＮされた場合に、上記コンデンサの充電が開始され、該コンデンサの電圧が予め設定されたしきい値に達するまで上記コンデンサの充電が継続されて上記第２のスイッチをＯＮさせる上記放電信号を出力する
請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
上記第１の放電制御回路の上記第１のスイッチがＮＰＮ型トランジスタであり、
上記放電回路の上記第２のスイッチがＰＮＰ型トランジスタであり、
請求項４に記載の電池パック。
【請求項６】
上記第１の制御部と上記第１のスイッチのベース端子が接続され、上記第１のスイッチのコレクタ端子が上記放電回路を介して上記第２のスイッチのベース端子に接続される
請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
上記放電回路が、
上記第１の放電制御回路の上記第１のスイッチがＯＮされて上記コンデンサが充電され、該コンデンサの電圧が上記しきい値に達するまで上記第２のスイッチのベース端子に対する論理レベルＬの制御信号の出力を継続する
請求項６に記載の電池パック。
【請求項８】
上記放電回路が、
上記コンデンサの電圧が上記しきい値に達すると該コンデンサの充電を停止するとともに、上記第２のスイッチのベース端子に論理レベルＨの制御信号を出力する
請求項７に記載の電池パック。
【請求項９】
複数の上記二次電池のうち、最も低い電圧の二次電池と比較して所定値以上電圧が高い二次電池を放電させるように制御する
請求項８に記載の電池パック。
【請求項１０】
所定レベルの制御信号が入力された場合には第１のスイッチがＯＮされて、放電起動信号を出力する第１の放電制御回路と、
互いに直列に接続された第２のスイッチおよび抵抗と、上記放電起動信号が入力された場合には上記第２のスイッチをＯＮさせる放電信号を出力する第２の放電制御回路とを備える放電回路とを備え、
上記放電回路が複数の二次電池のそれぞれに並列に接続可能に構成され、上記放電制御回路の第１のスイッチがＯＦＦされた後も上記放電回路が上記第２のスイッチをＯＮさせる上記放電信号を一定時間継続して出力して、上記最も高い電池電圧を有する上記二次電池と並列に接続された抵抗により上記二次電池の放電電流を一定時間熱消費させる
電池電圧制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池パックおよび電池電圧制御回路に関し、特に、電池パック内の複数の二次電池間の電圧を検出し、電圧の高い二次電池を放電させて電圧を一定にするように制御する電池パックおよび電池電圧制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノート型パーソナルコンピュータや携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯型電子機器では、その電源として、リチウムイオン二次電池を用いた電池パックが広く使用されている。リチウムイオン二次電池は、軽量、高容量、残容量検出の容易さ、サイクル寿命の長さといった利点を有する。
【０００３】
例えば、大電流もしくは高い電圧を必要とする電子機器では、複数の二次電池が収容された電池パックが用いられている。複数の二次電池が収容されている場合、各二次電池の電圧や電池容量のばらつきが発生するという問題が知られている。この原因としては、例えば二次電池それぞれの製造における個体差が挙げられる。
【０００４】
さらに、各二次電池が電子機器から受ける熱がそれぞれ異なるという環境的な要因も挙げられる。二次電池の温度により二次電池の内部抵抗が変化するため、各二次電池の電圧のばらつきや劣化の進行の差が生じてしまう。
【０００５】
そこで、図１に示すように、複数の二次電池Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖｎのそれぞれと並列に抵抗Ｒ１、Ｒ２・・・ＲｎおよびスイッチＴＢ１、ＴＢ２・・・ＴＢｎを設けて放電回路とする。そして、放電したい二次電池（例えば二次電池Ｖ２）と並列に接続されたスイッチＴＢ２をＯＮさせて二次電池Ｖ２を放電させる方法がある。
【０００６】
図１の回路では、スイッチＴＢ１、ＴＢ２・・・ＴＢｎとしてＰＮＰ型のトランジスタを用いている。そして、このスイッチＴＢ１、ＴＢ２・・・ＴＢｎをＯＮさせるために、ＮＰＮ型のトランジスタからなるスイッチＴＡ１、ＴＡ２・・・ＴＡｎをさらに設けている。スイッチＴＡ１、ＴＡ２・・・ＴＡｎのエミッタ端子を接地し、コレクタ端子をスイッチＴＢ１、ＴＢ２・・・ＴＢｎのベース端子とそれぞれ接続する。これにより、スイッチＴＡ１、ＴＡ２・・・ＴＡｎのベース端子に入力する制御信号を論理レベル“Ｌ”（以下、ローレベルと適宜称する）とした場合には、放電回路が接続していない状態と同様の回路構成となる。そして、例えば二次電池Ｖ２を放電させたい場合には、スイッチＴＡ２のベース端子に入力する制御信号を論理レベル“Ｈ”（以下、ハイレベルと適宜称する）とする。これにより、スイッチＴＡ２がＯＮされ、スイッチＴＢ２のベース端子にローレベルの制御信号が入力されてスイッチＴＢ２がＯＮされ、二次電池Ｖ２の放電が行われる。
【０００７】
このように、放電の必要のある二次電池のみを一時的に放電させて二次電池間のバランスを取る構成は、例えば以下の特許文献１や特許文献２でも用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３２８６０３号公報
【特許文献２】特許第３９５１０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のような回路構成の場合、図１に示すように、例えば二次電池Ｖ２の電圧が高く放電を行いたい場合には、トランジスタＴＡ２には常にハイレベルの制御信号が入力されてトランジスタＴＡ２およびＴＢ２がＯＮされ続ける。このため、放電電流Ｉｂを流し続ける間、トランジスタＴＡ２がＯＮされ続けることにより、不要なドライブ電流Ｉｄも流れつづける。トランジスタＴＡ２がＯＮされていると、トランジスタＴＡ２のエミッタ端子が接地されるため、二次電池Ｖ２のみでなく、二次電池Ｖ２より下位の二次電池Ｖ３・・・Ｖｎも同時に放電される。このため、放電したい二次電池Ｖ２以外の二次電池についても無駄な放電が起こってしまう。そして、無駄な放電が起こることにより電池電圧を一定にするセルバランス制御が困難となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために、この発明は、直列に接続された複数の二次電池と、
複数の二次電池のそれぞれの電池電圧を検出する電圧監視部と、
電圧監視部から得た電池電圧を基に、少なくとも複数の二次電池のうち最も電池電圧の高い二次電池を放電対象となる二次電池と判断し、放電対象となる二次電池を放電させるための制御信号を一定時間毎に出力する第１の制御部と、
複数の二次電池のそれぞれに接続され、放電対象となる二次電池を放電させるための制御信号が入力された場合には、第１のスイッチがＯＮされて放電起動信号を出力する第１の放電制御回路と、
複数の二次電池に対して並列に接続され、かつ互いに直列に接続された第２のスイッチおよび抵抗と、放電起動信号が入力された場合には第２のスイッチをＯＮさせる放電信号を出力する第２の放電制御回路とを備えるとともに、第１のスイッチがＯＦＦされた後も第２のスイッチをＯＮさせる放電信号を一定時間継続して出力して、最も高い電池電圧を有する二次電池のみを一定時間放電させる放電回路と
を備える電池パックである。
放電対象となる二次電池は、少なくとも複数の二次電池のうち最も電池電圧の高い二次電池である。
【００１１】
また、この発明は、所定レベルの制御信号が入力された場合には第１のスイッチがＯＮされて、放電起動信号を出力する第１の放電制御回路と、
互いに直列に接続された第２のスイッチおよび抵抗と、放電起動信号が入力された場合には第２のスイッチをＯＮさせる放電信号を出力する第２の放電制御回路とを備える放電回路とを備え、
放電回路が複数の二次電池のそれぞれに並列に接続可能に構成され、放電制御回路の第１のスイッチがＯＦＦされた後も放電回路が第２のスイッチをＯＮさせる放電信号を一定時間継続して出力して、最も高い電池電圧を有する二次電池と並列に接続された抵抗により二次電池の放電電流を一定時間熱消費させる
電池電圧制御回路である。
【００１２】
この発明によれば、第１のスイッチをＯＮさせることにより、対応する二次電池を放電させる第２のスイッチをＯＮさせて二次電池の放電を行うことができる。このとき、放電対象でない他の二次電池も放電させてしまうが、第１のスイッチをＯＦＦさせることにより、他の二次電池の放電を停止させることができる。そして、第２のスイッチを一定時間ＯＮさせて二次電池の放電を継続することができる。
【発明の効果】
【００１３】
電圧を下げるために放電制御を行う対象となる二次電池以外の二次電池において、無駄な電池容量の低下を防止することができる。そして、複数の二次電池の電池電圧のバランス制御を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は従来の電池電圧制御回路の構成を示す回路図である（従来例）。
【図２】図２はこの発明の電池パックの構成を示す回路図である。（第１の実施の形態）。
【図３】図３はこの発明の電池パックの第２の制御回路であるドライブ回路の構成を示す回路図である（第１の実施の形態）。
【図４】図４はこの発明の電池パックにおける放電電流Ｉｂとドライブ電流Ｉｄ１、Ｉｄ２を示す回路図である（第１の実施の形態）。
【図５】図５はこの発明の電池パックにおける制御動作の流れを示すフローチャートである（第１の実施の形態）。
【図６】図６はこの発明の電池パックにおける電圧制御時における各部の状態を示すタイミングチャートである（第１の実施の形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（放電対象の電池の放電を所定時間行うとともに、ドライブ回路の起動によって流れる不要なドライブ電流を短時間で遮断する例）
【００１６】
＜１．第１の実施の形態＞
図２に、この発明における電池パック１０の回路構成を示す。図２は、電池パック１０内の第２の放電制御回路としてのドライブ回路Ｄ１ないしＤｎの構成を詳細に示す回路図である。図４は、この発明のセルバランス制御時における放電電流Ｉｂおよびドライブ電流Ｉｄ１、Ｉｄ２の流れを示す模式図である。
【００１７】
［電池パックの回路構成］
電池パック１０には、直列に接続されたn個の二次電池Ｖ１ないしＶｎ（特に限定しない場合は二次電池Ｖとする）、第１の放電制御回路としての起動回路１、放電回路２、電圧監視部３、第１の制御部としての制御回路４、第２の制御部としての保護回路５、第３のスイッチとしての放電制御ＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）６、第４のスイッチとしての充電制御ＦＥＴ７、検出素子としての過電流検出抵抗８、プラス端子９ａおよびマイナス端子９ｂが備えられている。
【００１８】
プラス端子９ａおよびマイナス端子９ｂは、それぞれ図示しない外部の電子機器や充電器のプラス端子およびプラス端子に接続され、二次電池Ｖ１ないしＶｎに対する充電および放電が行われる。また、図示されていないが、保護回路５と接続された通信端子を設けてもよい。通信端子は、電子機器との通信を行い、例えば電子機器に対して電池パックの状態を送信して二次電池Ｖ１ないしＶｎの状態に応じたステータス表示を電子機器において行うためのものである。例えば、電子機器のアラームランプを点灯させたり、電子機器の表示部に電池状態を文字やアイコン等で表示させることができる。また、通信端子を介して電子機器と通信を行うことにより、電池パック１０が正規の製品であるかを認証したり、認証結果やその他の理由により電子機器において二次電池の充放電を強制的に制御することもできる。
【００１９】
［セルバランス制御に関わる回路］
この発明である二次電池Ｖ１ないしＶｎの電圧のばらつきの制御（以下、セルバランス制御と適宜称する）は、主に起動回路１、放電回路２、電圧監視部３、制御回路４にて行う。以下、セルバランス制御に関わる回路について説明する。
【００２０】
電圧監視部３は、二次電池Ｖ１ないしＶｎそれぞれのプラス側およびマイナス側の電圧を測定し、電圧の差分をとってＧＮＤ基準に変換することにより、二次電池ＶａないしＶｎそれぞれの電圧を検出する。そして、二次電池ＶａないしＶｎそれぞれの電圧の値をデジタル値に変換して制御回路４に出力する。
【００２１】
制御回路４では、電圧監視部３から入力された二次電池Ｖ１ないしＶｎの電圧を比較して最高電圧の二次電池を特定する。放電回路２による二次電池Ｖ１ないしＶｎの放電を行わない場合には、起動回路１の対応するスイッチにローレベルの制御信号を出力する。そして、最高電圧を有する二次電池を放電させる場合には、起動回路１の対応するスイッチにハイレベルの制御信号を出力する。
【００２２】
制御回路４では、常に最高電圧の二次電池を放電回路２により放電させる必要はなく、二次電圧の電圧値のばらつきが所定値以上となった場合に最高電圧の二次電池を放電回路２により放電させるようにしてもよい。二次電圧の電圧値のばらつきとは、例えば二次電池Ｖ１ないしＶｎのうちの最高電圧と最低電圧との差分とすることができる。
【００２３】
起動回路１は、放電回路２のドライブ回路Ｄ１ないしＤｎ（特に限定しない場合はドライブ回路Ｄと適宜称する）のいずれかを起動させるための回路である。起動回路１には、ドライブ回路Ｄ１ないしＤｎを起動させるためのスイッチとして、例えばＮＰＮ型のトランジスタＴＡ１ないしＴＡｎ（特に限定しない場合はトランジスタＴＡと適宜称する）が図１のように接続されている。トランジスタＴＡ１ないしＴＡｎと制御回路４との間には、それぞれ抵抗が接続されている。トランジスタＴＡ１ないしＴＡｎのエミッタ端子は接地されている。トランジスタＴＡのベース端子に対して制御回路４からハイレベルの制御信号が入力された場合には、トランジスタＴＡがＯＮされる。なお、スイッチとしては、ＮＰＮ型のトランジスタＴＡの代わりにＮチャンネル型のＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）−ＦＥＴを用いることもできる。
【００２４】
放電回路２は、二次電池Ｖ１ないしＶｎのいずれかを強制的に放電させるためのものである。放電回路２は、所定の二次電池を放電させるためのスイッチとして、例えばＰＮＰ型のトランジスタＴＢ１ないしＴＢｎ（特に限定しない場合はトランジスタＴＢと適宜称する）が二次電池Ｖ１ないしＶｎのそれぞれに対して並列に接続されている。トランジスタＴＢ１ないしＴＢｎのそれぞれには、直列に抵抗Ｒ１ないしＲｎ（特に限定しない場合は抵抗Ｒと適宜称する）が接続されている。トランジスタＴＢがＯＮされた場合には、トランジスタＴＢと並列に接続された二次電池Ｖが放電され、トランジスタＴＢを経由して放電電流Ｉｂが抵抗Ｒで熱消費される。なお、スイッチとしては、ＰＮＰ型のトランジスタＴＢの代わりにＰチャンネル型のＭＯＳ−ＦＥＴを用いることもできる。
【００２５】
図１に示すように、二次電池Ｖ１ないしＶｎとトランジスタＴＡ１ないしＴＡｎとの間にはそれぞれドライブ回路Ｄ１ないしＤｎ（特に限定しない場合はドライブ回路Ｄと適宜称する）が接続されている。ドライブ回路Ｄは、図３に示すような構成とされている。図４に示すように、ドライブ回路ＤのＡ１端子は起動回路１のトランジスタＴＡのコレクタ端子に接続されている。Ｂ１端子は、二次電池Ｖのプラス側に接続されている。Ｃ１端子は、抵抗を介してトランジスタＴＢのベース端子に接続されている。Ｄ１端子は、二次電池Ｖのマイナス側に接続されている。
【００２６】
ドライブ回路Ｄは、２入力ＮＡＮＤゲートであるゲートＧ１およびＧ２を用いたフリップフロップ回路を含む。そして、このフリップフロップ回路の２入力のうちの一方（ゲートＧ１のａ１端子）には、２入力ＮＡＮＤゲートであるゲートＧ３で構成されたインバータの出力が入力される。ゲートＧ３は、抵抗Ｒを通じて充電されたコンデンサＣの電圧値によって入力される制御信号の論理レベルが決まる。すなわち、充電されたコンデンサＣの電圧がしきい値未満であればローレベルの制御信号が入力され、しきい値以上であればハイレベルの制御信号が入力される。
【００２７】
すなわち、トランジスタＴＡのＯＮ／ＯＦＦで決まるドライブ回路ＤのＡ１端子の入力、トランジスタＴＢをＯＮ／ＯＦＦする制御信号を出力するＣ１端子の出力と二次電池Ｖの放電の関係は以下のようになる。
（１）電圧の高い二次電池Ｖを放電させるためにトランジスタＴＡをＯＮさせた場合（コンデンサＣの電圧はしきい値未満）、Ｃ１端子の出力はローレベルでトランジスタＴＢがＯＮされ、二次電池Ｖが放電され、ドライブ電流が流れる。コンデンサＣが充電される。
（２）その直後にトランジスタＴＡをＯＦＦさせた場合、ドライブ電流Ｉｄ１、Ｉｄ２が遮断される。Ｃ１端子の出力はローレベルのまま変化しないため、二次電池の放電は継続される。コンデンサＣの充電が継続される。
（３）所定時間経過後に、コンデンサＣが充電されて電圧がしきい値以上となるとＣ１端子の出力がハイレベルとなり、トランジスタＴＢがＯＦＦされて放電が遮断される。
【００２８】
［過充放電、過電流時の充放電制御に関わる回路］
電池パック１０は、一般的に電子機器（図示せず）と接続することによる放電や、充電器（図示せず）と接続することによる充電の際に過充電、過放電、過電流を検出し、充電および放電を制御する構成とされている。以下、このような充放電制御に関わる回路について説明する。
【００２９】
保護回路５は、ＧＮＤで示す基準電位端子およびＶＭで示す過電流検出端子の両端の電圧を検出し、検出された電圧から、等価的に二次電池Ｖ１ないしＶｎに流れる電流を検出する。すなわち、過電流検出抵抗８の抵抗によって生じる電圧降下に基づいて等価的に放電電流を検出する。基準電位端子ＧＮＤと過電流検出端子ＶＭとの間には、放電制御ＦＥＴ６および充電制御ＦＥＴ７が設けられる。そして、規定の電流値以上の負荷電流（すなわち、過電流）が流れた場合に、放電時の過電流の場合には放電制御ＦＥＴ６を、充電時の過電流の場合は充電制御ＦＥＴ７をＯＦＦさせて負荷電流を遮断する。これにより、二次電池Ｖ１ないしＶｎ、外部の電子機器（図示せず）、および保護回路５の各部の劣化や損傷を防止している。
【００３０】
放電制御ＦＥＴ６および充電制御ＦＥＴ７のそれぞれのドレイン・ソース間には、寄生ダイオード６ａおよび７ａが存在する。寄生ダイオード６ａは、プラス端子９ａから二次電池Ｖ１ないしＶｎの方向に流れる充電電流に対して順方向で、マイナス端子９ｂから電池Ｖ１ないしＶｎの方向に流れる放電電流に対して逆方向の極性を有する。寄生ダイオード７ａは、充電電流に対して逆方向で、放電電流に対して順方向の極性を有する。
【００３１】
放電制御ＦＥＴ６および充電制御ＦＥＴ７のそれぞれのゲートには、保護回路５からの制御信号ＤＯおよびＣＯがそれぞれ供給される。通常の充電動作および放電動作では、制御信号ＤＯおよびＣＯがハイレベルとされて放電制御ＦＥＴ６および充電制御ＦＥＴ７がＯＮ状態とされる。放電制御ＦＥＴ６および充電制御ＦＥＴ７はＮチャンネル型であるので、ソース電位より所定値以上高いゲート電位によってＯＮする。すなわち、通常の充電および放電動作では、制御信号ＤＯおよびＣＯがハイレベルとされて放電制御ＦＥＴ６および充電制御ＦＥＴ７がＯＮ状態とされる。
【００３２】
保護回路５は、例えば電圧監視部３と接続されて、二次電池Ｖ１ないしＶｎのそれぞれのＧＮＤ基準電圧を得ることができる。
【００３３】
保護回路５において放電電流が過電流状態であると検出された場合、もしくは過放電状態が検出された場合には、制御信号ＤＯがローレベルとされる。このため、放電制御ＦＥＴ６がＯＦＦ状態とされて放電が遮断される。このとき、寄生ダイオード６ａにより充電方向にのみ電流が流れる状態となるため、充電を行うことができる。過放電を検出後に充電を行うことなどにより電圧値が放電終止電圧に対して所定値以上高くなり、過放電状態が解消した場合には、制御信号ＤＯがハイレベルとされて再度放電が可能となる。また、放電時に過電流状態であることを検出した後、放電制御ＦＥＴ６をＯＦＦすることによって過電流状態が解消した場合にも同様に、制御信号ＤＯがハイレベルとされる。
【００３４】
保護回路５において充電電流が過電流状態であると検出された場合、もしくは過充電状態が検出された場合には、制御信号ＣＯがローレベルとされる。このため、充電制御ＦＥＴ７がＯＦＦ状態とされて充放電が遮断される。このとき、寄生ダイオード７ａにより放電方向にのみ電流が流れる状態となるため、充電を行うことができる。過充電を検出後に、放電を行ったり二次電池Ｖの自己放電により電圧値が満充電電圧に対して所定値以上低くなった場合や、充電制御ＦＥＴ７をＯＦＦすることによって充電過電流状態が解消した場合には、制御信号ＣＯがハイレベルとされて充電が可能となる。
【００３５】
保護回路５は、図示しないＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等からなるメモリに予め格納されたプログラムに従い、図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）をワークメモリとして各部を制御する。
【００３６】
［セルバランス制御時の動作］
以下、図５のフローチャートにより、最高電圧を有する二次電池を特定して放電させる動作について説明する。
【００３７】
まず、ステップＳ１において、電圧監視部３が二次電池Ｖ１ないしＶｎそれぞれの電圧を測定し、ＧＮＤ基準の電圧に変換する。続いて、ステップＳ２において、電圧監視部３がステップＳ１で得たＧＮＤ基準電圧をデジタル値に変換し、保護回路５に出力する。
【００３８】
ステップＳ３において、保護回路５が電圧監視部３から出力された二次電池Ｖ１ないしＶｎそれぞれのＧＮＤ基準電圧を取り込む。そして、ステップＳ４において二次電池Ｖ１ないしＶｎそれぞれのＧＮＤ基準電圧を比較し、最高電圧の二次電池を特定する。ステップＳ５において、最高電圧の二次電池を放電させるためのトランジスタＴＡに対してハイレベルの制御信号を出力する。これにより、最高電圧の二次電池を放電させるための放電回路２が起動し、ステップＳ６において最高電圧の二次電池が放電される。
【００３９】
放電は、ドライブ回路ＤのコンデンサＣが充電され、電圧がしきい値以上となるまでの放電継続時間Ｔ１の間継続される。保護回路５からの制御信号は、制御周期Ｔ２で出力される。したがって、放電継続時間Ｔ１が保護回路５の制御周期Ｔ２よりも短くなるように、ドライブ回路Ｄの抵抗ＲとコンデンサＣを選択する。
【００４０】
放電継続時間Ｔ１が経過して二次電池Ｖの放電が終了した場合でも、二次電池Ｖの電圧が高い場合には再度保護回路５からトランジスタＴＡに対してハイレベルの制御信号が出力され、二次電池Ｖが放電される。ある二次電池Ｖの電圧が高すぎる場合は、放電継続時間Ｔ１の放電を複数回繰り返して行うことにより、適切なセルバランス制御を行うことができる。
【００４１】
［セルバランス制御時の起動回路および放電回路の動作］
次に、図６のタイミングチャートを用いて、二次電池Ｖの放電時（ステップＳ５およびステップＳ６）における起動回路１および放電回路２の動作について説明する。図６Ａは、放電させたい二次電池Ｖとドライブ回路Ｄを介して接続されたトランジスタＴＡのＯＮ／ＯＦＦを示す。図６Ｂは、ドライブ回路ＤのＡ１端子の電圧を示す。図６Ｃは、ゲートＧ２のｂ２端子の電圧を示す。図６Ｄは、ゲートＧ２のｂ２端子に入力される制御信号の論理レベルを示す。図６Ｅは、ドライブ電流Ｉｄ１＋Ｉｄ２の電流量を示す。図６Ｆは、ドライブ回路ＤのＣ１端子から出力される制御信号の論理レベルを示す。図６Ｇは、トランジスタＴＢのＯＮ／ＯＦＦを示す。図６Ｈは、放電電流ＩＢの電流量を示す。
【００４２】
（１）トランジスタＴＡがＯＮされた状態
二次電池Ｖのセルバランス制御が行われていないときには、制御回路４からトランジスタＴＡに対して、ローレベルの制御信号が入力されている。そして、放電の際には、二次電池Ｖとドライブ回路Ｄを介して接続されたトランジスタＴＡに対して制御回路４からハイレベルの制御信号が入力される。すると、トランジスタＴＡがＯＮされてドライブ回路ＤのＡ１端子が設置されたトランジスタＴＡのエミッタ端子と同電位となるため、図６ＢのようにＡ１端子の電圧は０となる。
【００４３】
トランジスタＴＡがＯＮされると、図６Ｃに示すようにゲートＧ２のｂ２端子の電圧は、Ｂ１端子の電圧ＶＢ１（すなわち二次電池Ｖのプラス側の電圧）から、Ｄ１端子の電圧ＶＤ１（すなわち二次電池Ｖのマイナス側の電圧）となる。ゲートＧ２のｂ２端子の電圧と論理レベルの対応を電圧ＶＢ１でハイレベル、電圧ＶＤ１でローレベルの論理レベルとする。すると、図６Ｄに示すように、ゲートＧ２のｂ２端子への入力は、トランジスタＴＡがＯＮされることによりハイレベルからローレベルに変化する。
【００４４】
図６Ｅに示すように、トランジスタＴＡがＯＮされたことで、ドライブ電流Ｉｂ１およびＩｂ２が流れる。図４の回路図に示すように、ドライブ電流Ｉｄ１は放電させる二次電池Ｖ（図４においては二次電池Ｖ２）のプラス側を通って放電される電流であり、ドライブ電流Ｉｄ２は放電させる二次電池Ｖのマイナス側を通って放電される電流である。
【００４５】
トランジスタＴＡがＯＮされると、ゲートＧ２のｃ２端子からの出力がハイレベルとなり、コンデンサＣが抵抗Ｒを介して充電が開始される。ゲートＧ３の入力は、コンデンサＣの電圧が所定値に達するまではローレベルとされてコンデンサＣの充電が継続する。ＮＡＮＤゲートであるゲートＧ３のａ３、ｂ３からの入力がローレベルとされるため、コンデンサＣの電圧が所定値に達するまではゲートＧ３のｃ３からの出力はハイレベルとされる。
【００４６】
ゲートＧ１およびＧ２からなるフリップフロップ回路を考えると、このフリップフロップ回路の出力、すなわちゲートＧ１のｃ１とゲートＧ２のｃ２の出力は、ゲートＧ１のａ１とゲートＧ２のｂ２の２入力によって決まる。トランジスタＴＡがＯＮされることにより、ゲートＧ２のｂ２にはローレベルの制御信号が入力され、ゲートＧ１のａ１にはゲート３のｃ３から出力されたハイレベルの制御信号が入力される。このため、トランジスタＴＡがＯＮされている間はゲートＧ２のｃ２からはハイレベルの制御信号が出力され、ゲートＧ１のｃ１からはローレベルの制御信号が出力される。
【００４７】
ドライブ回路ＤのＣ１端子の電圧を考えると、トランジスタＴＡをＯＮすることによりＢ１端子の電圧ＶＢ１（すなわち二次電池Ｖのプラス側の電圧）から、Ｄ１端子の電圧ＶＤ１（すなわち二次電池Ｖのマイナス側の電圧）に変化する。ゲートＧ２のｂ２端子の電圧と論理レベルの対応と同様に、電圧ＶＢ１でハイレベル、電圧ＶＤ１でローレベルの論理レベルとされる。すると、トランジスタＴＡがＯＮされることにより、トランジスタＴＢのベース端子にローレベルが入力される。すなわち、トランジスタＴＢのベース端子に入力される電圧が、エミッタ端子に入力される電圧よりも低くなる。したがって、図６Ｇに示すようにトランジスタＴＢがＯＮされ、図６Ｈに示すように放電電流Ｉｂが流れる。
【００４８】
（２）直後にトランジスタＴＡがＯＦＦされた状態
トランジスタＴＡがＯＮされて二次電池Ｖの放電が開始された直後に、トランジスタＴＡのゲートへの入力をローレベルとしてトランジスタＴＡをＯＦＦする。すると、放電経路が遮断され、図６Ｂに示すようにＡ１の電圧ＶＡ１がＶＢ１に復帰するとともに、図６Ｅに示すようにドライブ電流Ｉｄ１、Ｉｄ２が停止する。ゲートＧ２のｂ２の電圧もＶＢ１に復帰し、ハイレベルの制御信号が入力される。
【００４９】
このとき、ゲートＧ１およびＧ２からなるフリップフロップ回路の２入力は、ゲートＧ２のｂ２がハイレベルとされ、ゲートＧ１のａ１もハイレベルとされる。コンデンサＣ２の電圧がしきい値まで達していないため、ゲートＧ３のｃ３からは依然としてハイレベルの制御信号が出力されるためである。したがって、フリップフロップ回路の２出力は変化せず、ゲートＧ２のｃ２からはハイレベルの制御信号が、ゲートＧ１のｃ１からはローレベルの制御信号が出力される。
【００５０】
このため、トランジスタＴＡがＯＦＦされてもトランジスタＴＢはＯＮされたままとなり、二次電池Ｖの放電が継続される。ゲートＧ２のｃ２からの制御信号もハイレベルのままとされるため、コンデンサＣの充電も同様に継続される。コンデンサＣの電圧が所定値に達するまではゲートＧ３のａ３、ｂ３にはローレベルが入力され、ｃ３からの出力はハイレベルとされる。
【００５１】
（３）放電持続時間Ｔ１経過後
トランジスタＴＡがＯＦＦされた後も、トランジスタＴＢがＯＮされたままで二次電池Ｖの放電が継続される。コンデンサＣの充電も継続されているため、電圧が徐々に上昇してしきい値に達する。トランジスタＴＡＯＦＦ後からコンデンサＣの電圧がしきい値に達するまでの時間を放電持続時間Ｔ１とする。コンデンサＣの電圧がしきい値に達すると、ゲートＧ３のａ３、ｂ３への入力がハイレベルとなる。そして、ゲートＧ３のｃ３からの出力がローレベルとなる。
【００５２】
このとき、ゲートＧ１およびＧ２からなるフリップフロップ回路の２入力は、ゲートＧ２のｂ２がハイレベルとされ、ゲートＧ１のａ１がローレベルとされる。これにより、ゲートＧ２のｃ２からの出力がローレベルとなってコンデンサＣの充電が終了するとともに、ゲートＧ１のｃ１からの出力がハイレベルとなってトランジスタＴＢがＯＦＦされ、二次電池Ｖの放電が終了する。
【００５３】
上述したように、放電継続時間Ｔ１が制御回路４の制御周期Ｔ２よりも短くなるように抵抗ＲおよびコンデンサＣを選択する。したがって、再度同じ二時電池Ｖが放電される場合でも、トランジスタＴＡおよびＴＢがＯＦＦされ、二次電池Ｖの放電が行われていない状態でトランジスタＴＡにハイレベルの制御信号が入力される。そして、（１）〜（３）の制御が繰り返して行われる。
【００５４】
このように、この発明の放電回路を用いた場合、放電回路を起動させることによって流れるドライブ電流を短時間で遮断することができるとともに、一定時間二次電池Ｖの放電を継続することができる。
【００５５】
ドライブ電流を短時間で遮断することができるため、セルバランス制御のための放電を行いたい二次電池と、この二次電池より下位に接続された二次電池において無駄な電池容量の低下を防止することができる。そして、複数の二次電池の電池電圧のバランス制御を容易に行うことができる。
【００５６】
以上、この発明の一実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００５７】
例えば、上述の実施の形態において挙げた回路構成はあくまでも例に過ぎず、この発明の特徴であるバランス制御を行うことができれば異なる構成を用いてもよい。過充放電、過電流制御のための構成は、従来用いられる構成のいずれも用いることができる。
【００５８】
また、トランジスタＴＡ１ないしＴＡｎのうち複数のトランジスタＴＡが同時にＯＮされるようにしてもよい。最高電圧の二次電池のみでなく、最低電圧の二次電池と所定値以上電圧の差がある二次電池を全て同時に放電させるようにすることもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・起動回路
２・・・放電回路
３・・・電圧監視部
４・・・制御回路
５・・・保護回路
６・・・放電制御ＦＥＴ
７・・・充電制御ＦＥＴ
８・・・過電流検出抵抗
９ａ・・・プラス端子
９ｂ・・・マイナス端子
１０・・・電池パック
ＴＡ１〜ＴＡｎ、ＴＢ１〜ＴＢｎ・・・トランジスタ
Ｄ１〜Ｄｎ・・・ドライブ回路
Ｖ１〜Ｖｎ・・・二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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