(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを有する二次電池の充放電を制御する充放電制御回路であって、
前記セルの電圧が所定の電圧に達したことを検出するセルバランス検出回路と、
前記複数のセルのうち、最初に前記所定の電圧に達したセルを記憶するメモリ回路と、
前記セルと並列に接続されており、充電時に前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段を有するバイパス回路と、
前記スイッチ手段を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記メモリ回路に記憶されたセルに基づき前記スイッチ手段を制御し、前記メモリ回路に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段のオン／オフの状態を維持する充放電制御回路。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記メモリ回路に前記セルを記憶したときの充電動作の次の充電動作が開始される時、前記メモリ回路に記憶されたセルと接続された前記バイパス回路の前記スイッチ手段をオンとする請求項１記載の充放電制御回路。
【請求項３】
前記所定の電圧は、前記セルの充電停止を検出する充電停止電圧である請求項１又は２記載の充放電制御回路。
【請求項４】
前記セルの電圧が所定の電圧以下になったことを検出する過放電検出回路と、
前記過放電検出回路による検出結果に基づき前記セルの放電を制御する放電制御回路と、
前記セルの電圧が充電停止電圧以上となったことを検出する充電停止検出回路と、
前記充電停止検出回路又は前記セルバランス検出回路による検出結果に基づき前記セルの充電を制御する充電制御回路と、を有する請求項１ないし３の何れか一項に記載の充放電制御回路。
【請求項５】
前記過放電検出回路の検出結果に基づきオン／オフが制御される放電制御用トランジスタと、
前記充電制御回路によりオン／オフが制御される充電制御用トランジスタと、を有する請求項４記載の充放電制御回路。
【請求項６】
複数のセルを有する二次電池の充放電を制御するための半導体集積回路であって、
前記セルの電圧が所定の電圧に達したことを検出するセルバランス検出回路と、
前記複数のセルのうち、最初に前記所定の電圧に達したセルを記憶するメモリ回路と、
充電時に前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段を有するバイパス回路の前記スイッチ手段を制御する制御回路と、を有し、
前記制御回路は、前記メモリ回路に記憶されたセルに基づき前記スイッチ手段を制御し、前記メモリ回路に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段のオン／オフの状態を維持する半導体集積回路。
【請求項７】
前記バイパス回路を有する請求項６記載の半導体集積回路。
【請求項８】
複数のセルを有する二次電池の充放電を制御する充放電制御回路による充放電制御方法であって、
前記セルの電圧が所定の電圧に達したことを検出するセルバランス検出手順と、
前記複数のセルのうち、最初に前記所定の電圧に達したセルをメモリ回路へ記憶する記憶手順と、
前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段を有するバイパス回路の前記スイッチ手段を制御する制御手順と、を有し、
前記制御手順において、前記記憶手順で記憶したセルに基づき前記スイッチ手段を制御し、前記メモリ回路に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段のオン／オフの状態を維持する充放電制御方法。
【請求項９】
複数のセルを有する二次電池の電圧が所定の電圧に達したことを検出するセルバランス検出手段を有し、前記複数のセルの充放電を制御する充放電制御回路と、前記充放電制御回路を制御する演算処理装置とを有する保護モジュールにおいて実行される充放電制御プログラムであって、
前記演算処理装置に、
前記セルバランス検出手段による検出結果を受信する検出結果受信ステップと、
前記複数のセルのうち、最初に前記所定の電圧に達したセルを前記演算処理装置の有する記憶領域に記憶させる記憶ステップと、
前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段を有するバイパス回路の前記スイッチ手段を制御する制御ステップと、を実行させ、
前記制御ステップにおいて、
前記記憶ステップで記憶したセルに基づき前記スイッチ手段を制御し、前記記憶領域に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段のオン／オフの状態を維持する充放電制御プログラム。
【請求項１０】
複数のセルの電圧をモニタする電圧モニタ手段を有し、前記複数のセルの充放電を制御する充放電制御回路と、前記充放電制御回路を制御する演算処理装置とを有する保護モジュールにおいて実行される充放電制御プログラムであって、
前記演算処理装置に、
前記充放電制御回路から前記電圧モニタ手段によりモニタされた電圧を受信し、前記電圧が所定の電圧に達したか否かを検出するセルバランス検出ステップと、
前記複数のセルのうち、最初に前記電圧が前記所定の電圧に達したセルを前記演算処理装置の有する記憶領域に記憶させる記憶ステップと、
前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段を有するバイパス回路の前記スイッチ手段を制御する制御ステップと、を実行させ、
前記制御ステップにおいて、
前記記憶ステップで記憶したセルに基づき前記スイッチ手段を制御し、前記記憶領域に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段のオン／オフの状態を維持する充放電制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセルを有する二次電池の充放電を制御する充放電制御回路、この充放電制御回路が実装された半導体集積回路及びこの充放電制御回路による充放電制御方法、充放電制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等を用いた二次電池の電池パックには、複数の二次電池（以下、セル）を直列に接続し、構成したものがある。このような電池パックでは、充放電の繰り返しや自己放電等により各セル間の電圧差が拡大し、各セル間の容量バランス（以下、セルバランス）が崩れる場合がある。セルバランスが崩れると、電池パックとして利用可能な充電容量が低下して充放電効率が低下する。【０００３】
また、セルバランスが崩れたまま充放電を繰り返すと、各セル間の電圧差がさらに拡大し、電圧が過充電電圧近傍のセルと電圧が過放電電圧近傍のセルとが電池パック内に共存する状態となる。このため個々のセルは劣化に至っていないにも関わらず電池パックとして充電も放電もできない状況に陥る。【０００４】
以上のことから、複数のセルを有する電池パックでは、セルバランスを均等に保つための機能を有することが必要となる。【０００５】
図１は、従来の充放電制御回路を説明するための図である。従来の充放電制御回路５０は、電池パックへの充電を制御する充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴと電池パックからの放電を制御する放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴとのオン／オフを制御することで、電池パックに対する充放電を制御する。【０００６】
電池パックは、セルＢＡＴ１〜セルＢＡＴ３が直列に接続されており、セルの電圧を検出する電圧検出回路７０が設けられている。電圧検出回路７０は、各セル毎に設けられた電圧検出回路１０、３０、３５から構成される。電圧検出回路１０、３０、３５は、それぞれ同様の構成を有している。電圧検出回路１０、３０、３５は、セルＢＡＴ１〜セルＢＡＴ３が過充電検出電圧又は過放電検出電圧に達したことを検出する。【０００７】
セルＢＡＴ１〜セルＢＡＴ３において１つのセルが過充電検出電圧に達した場合、ＮＯＲ回路１８からレベルシフト回路１９を介して電池パックの充電を停止させる充電停止信号が出力される。この充電停止信号により、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴがオフされて電池パックへの充電が停止される。【０００８】
また、セルＢＡＴ１〜セルＢＡＴ３において１つのセルが過放電検出電圧に達した場合、ＡＮＤ回路１７から電池パックの放電を停止させる放電停止信号が出力される。この放電停止信号により、放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴがオフされて電池パックからの放電が停止される。【０００９】
さらにセルＢＡＴ１〜セルＢＡＴ３には、各セルと並列にバイパス回路２０、４０、６０が設けられている。バイパス回路２０、４０、６０は、それぞれが同様の構成を有している。バイパス回路２０は、抵抗Ｒａとスイッチ素子２１とが直列に接続されて構成されている。充放電制御回路５０は、電圧検出回路１０、３０、３５により検出された各セルの電圧に基づき、バイパス回路２０のスイッチ素子２１を制御して各セル間の電圧差を縮小する。【００１０】
図２は、電圧検出回路を示す図である。電圧検出回路１０は、セルＢＡＴ１に対応している。尚電圧検出回路３０、３５は、電圧検出回路１０と同様の構成であるから説明を省略する。【００１１】
電圧検出回路１０は、コンパレータ１１、充電停止遅延回路１２、コンパレータ１３、セルバランス遅延回路１４、コンパレータ１５、過放電遅延回路１６を有する。セルＢＡＴ１には、バイパス回路２０が並列に接続されている。【００１２】
コンパレータ１１は、セルＢＡＴ１の充電停止を検出する。充電停止遅延回路１２は、コンパレータ１１により過充電が検出されると、電池パックへの充電を停止させる充電停止信号を所定時間遅延させてから出力する。コンパレータ１３は、セルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧ＶＢＡＬに到達したことを検出し、またセルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧ＶＢＡＵに降下したことを検出する。セルバランス遅延回路１４は、セルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧ＶＢＡＬとなったとき、スイッチ素子２１をオンさせる制御信号を所定時間遅延させてから出力する。過放電遅延回路１６は、コンパレータ１５により過放電が検出されると、電池パックからの放電を停止させる放電停止信号を所定時間遅延させてから出力する。尚過充電検出電圧、セルバランス検出電圧、過放電検出電圧は、抵抗網Ｒにより設定される。【００１３】
バイパス回路２０においてスイッチ素子２１がオンになると、セルＢＡＴ１に流れる充電電流が分流されて減少する。他のセルＢＡＴ２、ＢＡＴ３についても同様に、各セルがセルバランス検出電圧に達したら充電電流を分流し、各セルに流れる充電電流を減少させ、各セル間の電圧差を縮小させる。【００１４】
上記図２の例以外にも、例えば特許文献１にはセル電圧の不均等が大きい場合でも正常に均等化動作を行うことができる組電池のセル電圧均等化装置が記載されている。また特許文献２には、直列接続された二次電池各々を適正かつ安全に充電制御でき、電池の寿命低下を防止する充電制御方式が記載されている。また特許文献３には、複数の電池セルのうち電圧の高いセルを検出し、検出された電池セルを電池パックに設けられた放電回路で放電させてセルバランスを一致させる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００６−１２１７７６号公報
【特許文献２】特開平７−８７６７３号公報
【特許文献３】特開２００８−２９５２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上述した充放電制御回路では、電圧がセルバランス検出電圧に達した全てのセルにおいて充電電流が分流されて減少するため、各セル間の電圧差を十分に縮小できない場合がある。これを補うためにバイパス回路２０へ分流される電流（以下、バイパス電流）を増加させると、充電電流がさらに減少して充電に時間がかかる。またバイパス電流を増加させずにバイパス回路２０のスイッチ素子２１のオン時間を長くする場合、スイッチ素子２１のオン時間を放電時まで延長し、各セルの電圧が別の所定電圧まで低下するまでスイッチ素子２１のオン時間を維持する必要が生じる。【００１７】
よって従来の充放電制御回路において各セル間の電圧差を十分縮小するためには、充電時だけでなく放電時にもバイパス回路２０へ電流を流すこととなる。このため負荷に供給すべき電流がバイパス回路２０で消費されることとなり、セルに充電された充電電荷量の利用効率の低下を招く。【００１８】
また従来の充放電制御回路において、充電容量が最小のセルが常に最初に充電停止電圧に達するため、充電する毎に最大電圧となるセルが特定される。このため、電池パックのセル劣化は特定のセルに集中し、容量低下と電池パックの寿命の低下を招く。【００１９】
本発明は、上記事情を鑑みて、これを解決すべくなされたものであり、セルに充電された充電電荷量の利用効率を向上させ、且つ電池パックの寿命を延ばすことが可能な充放電制御回路、半導体集積回路、充放電制御方法及び充放電制御プログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、上記目的を達成すべく以下の如き構成を採用した。【００２１】
本発明は、複数のセル（ＢＡＴ１〜３、ＢＡＴ２１〜２３、ＢＡＴ４１〜４３、ＢＡＴ５１〜５３、ＢＡＴ６１〜６６）を有する二次電池の充放電を制御する充放電制御回路（３００、３００Ａ〜３００Ｈ）であって、
前記セルの電圧が所定の電圧に達したことを検出するセルバランス検出回路（１１１、１３１、２３）と、
前記複数のセル（ＢＡＴ１〜３、ＢＡＴ２１〜２３、ＢＡＴ４１〜４３、ＢＡＴ５１〜５３、ＢＡＴ６１〜６６）のうち、最初に前記所定の電圧に達したセルを記憶するメモリ回路（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）と、
前記セルと並列に接続されており、充電時に前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）を有するバイパス回路（１２０、１４０、１６０、２１〜２３、３１、４１〜４３、５１〜５３、６１〜６６）と、
前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）を制御する制御回路（１１６、１３６、２４Ｄ）と、を有し、
前記制御回路（１１６、１３６、２４Ｄ）は、前記メモリ回路（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）に記憶されたセルに基づき前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）を制御し、前記メモリ回路（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）のオン／オフの状態を維持する。【００２２】
また本発明の充放電制御回路において、前記制御回路（１１６、１３６、２４Ｄ）は、
前記メモリ回路（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）に前記セルを記憶したときの充電動作の次の充電動作が開始される時、前記メモリ回路（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）に記憶されたセルと接続された前記バイパス回路（１２０、１４０、１６０、２１〜２３、３１、４１〜４３、５１〜５３、６１〜６６）の前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）をオンとする。【００２３】
また本発明の充放電制御回路において、前記所定の電圧は、前記セルの充電停止を検出する充電停止電圧である。【００２４】
また本発明の充放電制御回路は、前記セルの電圧が所定の電圧以下になったことを検出する過放電検出回路（１１４、１３４、２５）と、
前記過放電検出回路（１１４、１３４、２５）による検出結果に基づき前記セルの放電を制御する放電制御回路（１１５、１３５、２１０、２６、２１１）と、
前記セルの電圧が充電停止電圧以上となったことを検出する充電停止検出回路（２１）と、
前記充電停止検出回路（２１）又は前記セルバランス検出回路（１１１、１３１）による検出結果に基づき前記セルの充電を制御する充電制御回路（１１２、１３２、２２０、２２、２１２）と、を有する。【００２５】
また本発明の充放電制御回路は、前記過放電検出回路（１１４、１３４、２５）の検出結果に基づきオン／オフが制御される放電制御用トランジスタ（ＭＤＯＵＴ）と、
前記充電制御回路（１１２、１３２、２２０、２２、２１２）によりオン／オフが制御される充電制御用トランジスタ（ＭＣＯＵＴ）と、を有する。【００２６】
本発明は、複数のセル（ＢＡＴ１〜３、ＢＡＴ２１〜２３、ＢＡＴ４１〜４３、ＢＡＴ５１〜５３、ＢＡＴ６１〜６６）を有する二次電池の充放電を制御するための半導体集積回路（２００、２００Ａ、２５０、３７０、４７０、５１０、５２０、５３０、６４０、６６０）であって、
前記セルの電圧が所定の電圧に達したことを検出するセルバランス検出回路（１１１、１３１、２３）と、
前記複数のセルのうち、最初に前記所定の電圧に達したセルを記憶するメモリ回路（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）と、
充電時に前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）を有するバイパス回路（１２０、１４０、１６０、２１〜２３、３１、４１〜４３、５１〜５３、６１〜６６）の前記スイッチ手段を制御する制御回路（１１６、１３６、２４Ｄ）と、を有し、
前記制御回路（１１６、１３６、２４Ｄ）は、前記メモリ回路（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）に記憶されたセルに基づき前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）を制御し、前記メモリ回路（１１１、１３１、２３）に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）のオン／オフの状態を維持する。【００２７】
また本発明の半導体集積回路は、前記バイパス回路（１２０、１４０、１６０、２１〜２３、３１、４１〜４３、５１〜５３、６１〜６６）を有する。【００２８】
本発明は、複数のセル（ＢＡＴ１〜３、ＢＡＴ２１〜２３、ＢＡＴ４１〜４３、ＢＡＴ５１〜５３、ＢＡＴ６１〜６６）を有する二次電池の充放電を制御する充放電制御回路（３００、３００Ａ〜３００Ｈ）による充放電制御方法であって、
前記セルの電圧が所定の電圧に達したことを検出するセルバランス検出手順（１１１、１３１、２３）と、
前記複数のセルのうち、最初に前記所定の電圧に達したセルをメモリ回路に記憶する記憶手順（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）と、
前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）を有するバイパス回路（１２０、１４０、１６０、２１〜２３、３１、４１〜４３、５１〜５３、６１〜６６）の前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）を制御する制御手順（１１６、１３６、２４Ｄ）と、を有し、
前記制御手順（１１６、１３６、２４Ｄ）において、前記記憶手順（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）で記憶したセルに基づき前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）を制御し、前記メモリ回路（１１３、１３３、２４Ｂ、２４Ｃ）に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段（Ｍ１〜３、Ｍ２１〜２３、Ｍ３１、Ｍ４１〜４３、Ｍ５１〜５３、Ｍ６１〜６６）のオン／オフの状態を維持する。【００２９】
本発明は、複数のセルを有する二次電池の電圧が所定の電圧に達したことを検出するセルバランス検出手段（７７３）を有し、前記複数のセルの充放電を制御する充放電制御回路（８００〜８００ｎ）と、前記充放電制御回路（８００〜８００ｎ）を制御する演算処理装置（９１０）とを有する保護モジュール（９００）において実行される充放電制御プログラムであって、
前記演算処理装置（９１０）に、
前記セルバランス検出手段（７７３）による検出結果を受信する検出結果受信ステップ（Ｓ２４０２）と、
前記複数のセルのうち、最初に前記所定の電圧に達したセルを前記演算処理装置（９１０）の有する記憶領域に記憶させる記憶ステップ（Ｓ２４０６）と、
前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段（Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４）を有するバイパス回路（７２０、７３０、７４０）の前記スイッチ手段（Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４）を制御する制御ステップと、を実行させ、
前記制御ステップにおいて、
前記記憶ステップで記憶したセルに基づき前記スイッチ手段（Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４）を制御し、前記記憶領域に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段（Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４）のオン／オフの状態を維持する。【００３０】
本発明は、複数のセルの電圧をモニタする電圧モニタ手段（７００Ａ〜７００Ａｎ）を有し、前記複数のセルの充放電を制御する充放電制御回路（８００Ａ〜８００Ａｎ）と、前記充放電制御回路（８００Ａ〜８００Ａｎ）を制御する演算処理装置（９１０Ａ）とを有する保護モジュール（９００Ａ）において実行される充放電制御プログラムであって、
前記演算処理装置（９１０Ａ）に、
前記充放電制御回路から前記電圧モニタ手段（７００Ａ〜７００Ａｎ）によりモニタされた電圧を受信し、前記電圧が所定の電圧に達したか否かを検出するセルバランス検出ステップと、
前記複数のセルのうち、最初に前記電圧が前記所定の電圧に達したセルを前記演算処理装置の有する記憶領域に記憶させる記憶ステップと、
前記セルに流れる電流をバイパスするためのスイッチ手段（Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４）を有するバイパス回路（７２０、７３０、７４０）の前記スイッチ手段（Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４）を制御する制御ステップと、を実行させ、
前記制御ステップにおいて、
前記記憶ステップで記憶したセルに基づき前記スイッチ手段（Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４）を制御し、前記記憶領域に前記セルが記憶された充電動作の次の充電動作の開始から終了まで間前記スイッチ手段（Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４）のオン／オフの状態を維持する。【００３１】
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、セルに充電された充電電荷量の利用効率を向上させ、且つ電池パックの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の充放電制御回路を説明するための図である。
【図２】従来の電圧検出回路を示す図である。
【図３】第一の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。
【図４】第一の実施形態の電圧検出回路を説明するための図である。
【図５】第一の実施形態の充放電制御回路の動作を説明する図である。
【図６Ａ】第一の実施形態の充放電制御回路と従来の充放電制御回路とを比較した結果を示す第一の図である。
【図６Ｂ】第一の実施形態の充放電制御回路と従来の充放電制御回路とを比較した結果を示す第二の図である。
【図７】従来の充放電制御回路の充電時間及び放電時間と第一の実施形態の充放電制御回路の充電時間及び放電時間とを比較した図である。
【図８】充放電制御回路の各セルの平均電圧と第一の実施形態の充放電制御回路の各セルの平均電圧とを比較した図である。
【図９】バイパス回路がＩＣの内部に設けられた例を説明する図である。
【図１０】第二の実施形態の充放電制御回路を説明する図である。
【図１１】第二の実施形態の電圧検出回路を説明するための図である。
【図１２】第二の実施形態の電圧検出回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１３】第三の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。
【図１４】第三の実施形態の充放電制御回路を用いて複数のセルの充放電を制御する場合を説明する図である。
【図１５】第四の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。
【図１６】第四の実施形態の充放電制御回路を用いて複数のセルの充放電を制御する場合を説明する図である。
【図１７】第五の実施形態の充放電制御回路を説明する図である。
【図１８】第五の実施形態のバッテリーコントローラを説明する図である。
【図１９】第五の実施形態の電圧検出回路を説明する図である。
【図２０】第五の実施形態のレベル変換回路の一例を示す図である。
【図２１】第五の実施形態の電圧レベル変換回路に含まれるデコーダの一例を示す図である。
【図２２】第五の実施形態の電圧レベル変換回路に含まれるエンコーダの一例を示す図である。
【図２３】図２１、図２２に示すシンボルを説明する図である。
【図２４】第五の実施形態のＭＰＵの処理を説明する第一のフローチャートである。
【図２５】第五の実施形態のＭＰＵの処理を説明する第二のフローチャートである。
【図２６】第六の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。
【図２７】第六の実施形態のバッテリーモニタを説明する図である。
【図２８】第六の実施形態の電圧変換回路の一例を示す図である。
【図２９】第六の実施形態の電圧レベル変換回路に含まれるデコーダの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００、１１０、１３０、１５０、２４０、２６０、２７０、２８０  電圧検出回路
３００、３００Ａ〜３００Ｈ  充放電制御回路
２００、２００Ａ、２５０、３７０、４７０  半導体集積回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明は、最初に所定電圧に達したセルを記憶しておき、次回の充電時には記憶されたセルに対応したバイパス回路のスイッチ素子をオンさせる。【００３６】
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。図３は、第一の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。【００３７】
本実施形態の充放電制御回路３００は、直列に接続された複数のセルと負荷との間に接続されており、複数のセルに対する充放電の制御を行う。本実施形態の充放電制御回路３００は、複数のセルの負極側と負荷の負極側との間に直列に接続された充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴ及び放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴのオン／オフを制御して、複数のセルに対する充放電を制御する。【００３８】
本実施形態の充放電制御回路３００は、電圧検出回路１００、バイパス回路１２０、１４０、１６０、ＡＮＤ回路２１０、ＮＯＲ回路２２０、ＩＮＶ回路２２１、レベルシフト回路２３０を有する。【００３９】
電圧検出回路１００は、電池パックを構成する複数のセル毎に設けられた複数の電圧検出回路１１０、１３０、１５０を含む。電圧検出回路１１０はバイパス回路１２０と接続されており、バイパス回路１２０はセルＢＡＴ１と並列に接続されている。電圧検出回路１３０はバイパス回路１４０と接続されており、バイパス回路１４０はセルＢＡＴ２と並列に接続されている。電圧検出回路１５０はバイパス回路１６０と接続されており、バイパス回路１６０はセルＢＡＴ３と並列に接続されている。【００４０】
電圧検出回路１００に含まれる電圧検出回路路１１０、１３０、１５０は、それぞれが同様の構成を有している。またバイパス回路１２０、１４０、１６０の構成もそれぞれ同様の構成を有している。よって以下の本実施形態の説明では、便宜上セルＢＡＴ１に接続された電圧検出回路１１０、バイパス回路１２０についてのみ説明する。【００４１】
本実施形態のバイパス回路１２０は、抵抗Ｒ１とスイッチ素子Ｍ１とが直列に接続されて構成されている。尚バイパス回路１４０は、バイパス回路１２０と同様に抵抗Ｒ２とスイッチ素子Ｍ２とが直列に接続されて構成されており、バイパス回路１６０もバイパス回路１２０と同様に抵抗Ｒ３とスイッチ素子Ｍ３とが直列に接続されて構成されている。【００４２】
ＡＮＤ回路２１０は、放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴのオン／オフを制御する制御信号を出力する。ＮＯＲ回路２２０は、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴのオン／オフを制御する制御信号を出力する。レベルシフト回路２３０は、ＮＯＲ回路２２０から出力される制御信号のレベルをシフトする。ＩＮＶ回路２２１は、ＮＯＲ回路２２０の出力を反転させて電圧検出回路１１０、１３０、１５０のＣＬＫ端子へ供給する。【００４３】
また本実施形態の充放電制御回路３００では、電圧検出回路１００、ＡＮＤ回路２１０、ＮＯＲ回路２２０、ＩＮＶ回路２２１、レベルシフト回路２３０が半導体集積回路２００に実装されていても良い。【００４４】
図４は、第一の実施形態の電圧検出回路を説明するための図である。【００４５】
図４では、セルＢＡＴ１の電圧を検出する電圧検出回路１１０を示している。本実施形態の電圧検出回路１１０は、セルＢＡＴ１の電圧に基づきバイパス回路１２０のスイッチ素子Ｍ１のオン／オフを制御し、セルＢＡＴ１に流れる充電電流を制御する。【００４６】
尚本実施形態の電圧検出回路１３０は、電圧検出回路１１０と同様にバイパス回路１４０のスイッチ素子Ｍ２のオン／オフを制御し、セルＢＡＴ２に流れる充電電流を制御する。【００４７】
本実施形態の電圧検出回路１１０では、過充電検出電圧よりも低い電圧であるセルバランス検出電圧を設定し、セルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧に達したらセルＢＡＴ１をメモリ回路１１３に記憶し、同時に電池パックの充電を停止させる。すなわち本実施形態では、セルバランス検出電圧が充電停止電圧を兼ねている。【００４８】
また本実施形態では、電池パックの有する全てのセルのうち、最初にセルバランス検出電圧に達したセルを記憶しておき、次の充電サイクルでは、記憶されたセルの充電電流を減少させるように制御する。【００４９】
本実施形態の電圧検出回路１１０は、コンパレータ１１１、充電停止遅延回路１１２、メモリ回路１１３、コンパレータ１１４、過放電遅延回路１１５、ＡＮＤ回路１１６、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１３、基準電圧Ｄ１を有する。【００５０】
本実施形態の電圧検出回路１１０において、コンパレータ１１１は、セルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧となったことを検出する。充電停止遅延回路１１２の出力は、ＮＯＲ回路２２０の入力へ供給されており、セルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧に達すると、セルＢＡＴ１を含む電池パックに対する充電を停止させる充電停止信号を所定時間遅延させて出力する。充電停止信号は、レベルシフト回路２３０を介して充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴのゲートに供給され、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴをオフさせて電池パックに対する充電を停止させる。【００５１】
メモリ回路１１３は、セルＢＡＴ１が複数のセルの中で最初にセルバランス検出電圧に達した場合、セルＢＡＴ１を記憶する。メモリ回路１１３の出力は、ＡＮＤ回路１１６の一方の入力へ供給される。ＡＮＤ回路１１６の他方の入力には、次の充電動作の開始を指示する充電サイクル信号が供給される。ＡＮＤ回路１１６の出力は、スイッチ素子Ｍ１のゲートに供給される。尚充電サイクル信号は、半導体集積回路２００の外部から供給される信号であっても良い。また本実施形態のスイッチ素子Ｍ１は、ＭＯＳトランジスタである。【００５２】
本実施形態の電圧検出回路１１０において、抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１とは直列に接続されており、セルＢＡＴ１の正極と負極の間に接続されている。抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３も同様に直列に接続されており、セルＢＡＴ１の正極と負極の間に接続されている。【００５３】
コンパレータ１１１は、非反転入力端子が抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１との接続点に接続され、反転入力端子が基準電圧Ｄ１と接続されており、セルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧に達したか否かを検出する。基準電圧Ｄ１は、セルＢＡＴ１の負極と接続されている。コンパレータ１１１の出力は、充電停止遅延回路１１２と、メモリ回路１１３とに供給される。【００５４】
充電停止遅延回路１１２は、コンパレータ１１１によりセルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧に達したことが検出されると、電池パックに含まれるセルの充電を停止させる充電停止信号を所定時間遅延させて出力する。充電停止信号は、ＮＯＲ回路２２０及びレベルシフト回路２３０を介して充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴのゲートに供給され、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴをオフさせて電池パックへの充電を停止させる。【００５５】
メモリ回路１１３は、例えばフリップフロップ等により構成される。本実施形態のメモリ回路１１３は、Ｄ端子にコンパレータ１１１の出力が供給され、Ｑ端子から信号を出力する。ＣＬ端子には、ＮＯＲ回路２２０の出力がＩＮＶ回路２２１を介して供給される。【００５６】
コンパレータ１１４は、非反転入力端子が抵抗Ｒ１２と抵抗Ｒ１３との接続点に接続され、反転入力端子が基準電圧Ｄ１と接続されており、セルＢＡＴ１の過放電を検出する。【００５７】
過放電遅延回路１１５の出力は、ＡＮＤ回路２１０の入力に供給されており、コンパレータ１１４により過放電が検出された際に、電池パックに含まれるセルの放電を停止させる放電停止信号を所定時間遅延させて出力する。放電停止信号は、放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴのゲートに供給され、放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴをオフさせて電池パックからの放電を停止させる。【００５８】
次に、本実施形態の電圧検出回路１１０、１３０の動作について説明する。以下の説明では、セルＢＡＴ１とセルＢＡＴ２を有する電池パックにおいて、セルＢＡＴ１の電圧が最初にセルバランス検出電圧に達したものとして説明する。図５は、第一の実施形態の充放電制御回路の動作を説明する図である。【００５９】
充電サイクル信号がハイレベル（以下、Ｈレベル）の場合、セルＢＡＴ１は充電されてセルＢＡＴ１の電圧が上昇する。そしてセルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧に達すると、コンパレータ１１１の出力がローレベル（以下、Ｌレベル）からＨレベルとなる。Ｈレベルの信号は、充電停止遅延回路１１２とメモリ回路１１３とに入力される。【００６０】
充電停止遅延回路１１２は、所定の遅延時間が経過するとＨレベルの信号を出力する。充電停止遅延回路１１２から出力されたＨレベルの信号は、ＮＯＲ回路２２０へ入力される。するとＮＯＲ回路２２０の出力はＬレベルとなる。【００６１】
ＮＯＲ回路２２０の出力は、ＩＮＶ回路２２１を介してメモリ回路１１３のクロック端子であるＣＬ端子と、電圧検出回路１３０の有するメモリ回路１３３（図９参照）のクロック端子であるＣＬ端子へ供給される。メモリ回路１１３において、Ｄ端子にはコンパレータ１１１のＨレベルの信号が入力されている。よってメモリ回路１１３のＱ端子からの出力は、ＣＬ端子の立ち上がりエッジによってＨレベルにセットされる。【００６２】
メモリ回路１１３の出力はＨレベルであるが、セルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧に達すると、セルＢＡＴ１とセルＢＡＴ２を含む電池パックに対する充電は停止される。したがって充電サイクル信号はＬレベルとなる。よってＡＮＤ回路１１６の出力はＬレベルであり、スイッチ素子Ｍ１はオフのままである。メモリ回路１３３のＱ端子の出力は、メモリ回路１３３のクロック端子であるＣＬ端子の次回の立ち上がりエッジまでＨレベルのまま維持される。【００６３】
セルＢＡＴ１が放電されると、充電サイクル信号がＨレベルとなってセルＢＡＴ１の次の充電が開始される。よってＡＮＤ回路１１６の出力はＨレベルとなり、スイッチ素子Ｍ１がオンされる。スイッチ素子Ｍ１は、充電サイクル信号がＬレベルとなるまでオンとされる。【００６４】
スイッチ素子Ｍ１がオンされると、セルＢＡＴ１に流れる充電電流が分流されて減少し、充電に係る時間が長くなる。よってセルＢＡＴ１が続けて２度、最初にセルバランス検出電圧に達する可能性は低くなる。【００６５】
尚電圧検出回路１３０において、セルＢＡＴ１がセルバランス検出電圧に達したとき、セルＢＡＴ２はセルバランス検出電圧に達していない。よって電圧検出回路１３０の有するコンパレータ１３１（図９参照）の出力はＬレベルであり、メモリ回路１３３のＤ端子にはＬレベルの信号が入力されている。このときメモリ回路１３３のＣＬ端子にはＨレベルの信号が入力されるため、メモリ回路１３３のＱ端子の出力はＬレベルに維持される。すなわち電圧検出回路１３０の有するＡＮＤ回路１３６（図９参照）の出力もＬレベルを維持し、バイパス回路１４０のスイッチ素子Ｍ２はオフのままである。【００６６】
以上に説明したように、本実施形態では、最初にセルバランス検出電圧に達したセルを記憶しておき、次の充電動作においてメモリ回路に記憶されたセルと接続されたバイパス回路のスイッチ素子のみをオンさせて、該当するセルの充電電流を減少させる。【００６７】
本実施形態では、この構成により、特定のセルが連続してセルバランス検出電圧に達することを防止でき、特定のセルの容量低下による電池パックの寿命の低下を抑制することができる。また本実施形態では、放電開始と同時にバイパス回路のスイッチ素子がオフされるため、負荷に供給すべき電流がバイパス回路で消費されることがなく、セルに充電された充電電荷量を効率的に使用することができる。【００６８】
さらに本実施形態では、従来の充放電制御回路のように、２つの閾値（過充電検出電圧とセルバランス検出電圧）を設ける代わりに、過充電検出電圧よりも低いセルバランス検出電圧を設定してセルバランスを保つため、回路規模を縮小することができる。具体的には、コンパレータと抵抗の数を減らすことができる。【００６９】
尚本実施形態の充放電制御回路３００は、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴと放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴとを含まない構成としたが、これに限定されない。本実施形態の充放電制御回路３００は、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴと放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴとを含んでも良い。【００７０】
以下に図６ないし図８を参照して本実施形態の効果について説明する。図６Ａは、第一の実施形態の充放電制御回路と従来の充放電制御回路とを比較した結果を示す第一の図である。図６（Ａ）は、５つのセル（ＳＣ１〜ＳＣ５）を有する電池パックに従来の充放電制御回路を設けて、充放電のサイクルを３１サイクル行うシミュレーションの結果である。図６Ｂは、第一の実施形態の充放電制御回路と従来の充放電制御回路とを比較した結果を示す第二の図である。５つのセル（ＭＣ１〜ＭＣ５）を有する電池パックに本実施形態の充放電制御回路を設けて、充放電のサイクルを３１サイクル行うシミュレーションの結果である。図６の例では、各セルの初期電圧は２．７０Ｖ、充電容量のバラツキの範囲を±５％とした。【００７１】
図６Ａでは、各セルの電圧差が充電の回数毎に小さくなっていくが、１５回目以降は各セルの電圧差が縮まらないことがわかる。また、５つのセルのうち最も電池容量が最小のセルＳＣ１が常に最初にセルバランス検出電圧に達することがわかる。このためセルＳＣ１のみ劣化が進み、電池パックとしての寿命が短くなる。【００７２】
これに比べて図６Ｂでは、最初にセルバランス検出電圧となるセルが入れ替わっており、同じセルが続けて最初にセルバランス検出電圧となる率は少ない。このため特定のセルの劣化が進むことがなく、電池パックの寿命を延ばすことができる。また図６Ｂでは、５回目の充電で５つのセルＭＣ１〜ＭＣ５の平均電圧がほぼ同じ値となり、各セル間の電圧差を速やかに縮小できることがわかる。【００７３】
図７は、従来の充放電制御回路の充電時間及び放電時間と第一の実施形態の充放電制御回路の充電時間及び放電時間とを比較した図である。【００７４】
従来の充放電制御回路では、各セル間の電圧差を縮めるために放電時にもセルから放電される電流をバイパス回路へ流している。【００７５】
これに対し本実施形態の充放電制御回路では、放電と同時にバイパス回路へ流れる電流は遮断され、セルから放電される電流は全て負荷へ供給される。よって、セルに充電された電圧の利用効率が向上する。【００７６】
図８は、充放電制御回路の各セルの平均電圧と第一の実施形態の充放電制御回路の各セルの平均電圧とを比較した図である。【００７７】
図８では、本実施形態の充放電制御回路の各セルの平均電圧の方が、従来の充放電制御回路の各セルの平均電圧に比べて速やかに所定の範囲内に収束することがわかる。したがって本実施形態の充放電制御回路の各セルの電位差は、従来の充放電制御回路の各セルの電位差と比べて速やかに縮小されることがわかる。【００７８】
尚本実施形態では、バイパス回路１２０、１４０、１６０が半導体集積回路２００の外部に設けられた例を説明したが、これに限定されない。【００７９】
本実施形態では、充電中にオンされるのは、前回の充電で最初にセルバランス検出電圧に達したセルと接続されたバイパス回路のスイッチ素子のみである。よって本実施形態では、セルに設けられたバイパス回路の全てのスイッチ素子がオンされる場合がある従来の充放電制御回路と比較して、スイッチ素子をオンすることによる発熱を抑制することができる。【００８０】
このため本実施形態では、バイパス回路１２０、１４０、１６０を半導体集積回路２００の内部に設けることもできる。【００８１】
図９は、バイパス回路が半導体集積回路の内部に設けられた例を説明する図である。【００８２】
図９に示す半導体集積回路２００Ａには、半導体集積回路２００に実装された回路に加え、バイパス回路１２０、１４０、１６０が実装されている。【００８３】
半導体集積回路２００Ａにバイパス回路１２０、１４０、１６０を実装することで、半導体集積回路２００Ａが含まれる電池パックの回路規模を縮小し、コストを削減することができる。【００８４】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、最初にセルバランス検出電圧に達したセル以外のセルについては、セルバランス検出電圧に達したか否かの検出を禁止した。【００８５】
本実施形態では、最初にセルバランス検出電圧に達したセルと接続されたバイパス回路が次の充電サイクルでオンされて充電電流が減少するため、一つのセルが連続して最初にセルバランス検出電圧に達することを抑制できる。また本実施形態では、最初にセルバランス検出電圧に達したセル以外のセルについて、セルバランス検出電圧に達したか否か検出を禁止するため、充電時にバイパス電流が流れるバイパス回路が１つとなる。したがってバイパス電流として消費される電流を削減できる。【００８６】
以下に図１０を参照して本実施形態の充放電制御回路３００Ａについて説明する。図１０は、第二の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。【００８７】
本実施形態の充放電制御回路３００Ａは、複数のセルの充放電を制御する。図１０では、１つの充放電制御回路３００Ａにより、複数のセルの充放電を制御する場合の例を示している。【００８８】
本実施形態の充放電制御回路３００Ａは、電圧検出回路２４０、バイパス回路２１、２２、２３、ＡＮＤ回路２１１、ＮＯＲ回路２１２、レベルシフト回路２１３、立下がりエッジ発生部２１４、立上がりエッジ発生部２１５を有する。電圧検出回路２４０は、電圧検出回路２６０、２７０、２８０を含む。本実施形態の充放電制御回路３００Ａでは、バイパス回路２１、２２、２３以外の回路、すなわち電圧検出回路２４０、ＡＮＤ回路２１１、ＮＯＲ回路２１２、レベルシフト回路２１３、立下がりエッジ発生部２１４、立上がりエッジ発生部２１５が半導体集積回路２５０に実装されている。【００８９】
本実施形態において、電圧検出回路２６０は、バイパス回路２１と接続されている。バイパス回路２１は、抵抗Ｒｂとスイッチ素子Ｍ２１とが直列に接続されて構成されており、セルＢＡＴ２１と並列に接続されている。電圧検出回路２７０は、バイパス回路２２と接続されている。バイパス回路２２は、抵抗Ｒｂとスイッチ素子Ｍ２２とが直列に接続されて構成されており、セルＢＡＴ２２と並列に接続されている。電圧検出回路２８０は、バイパス回路２３と接続されている。バイパス回路２３は、抵抗Ｒｂとスイッチ素子Ｍ２３とが直列に接続されて構成されており、セルＢＡＴ２３と並列に接続されている。【００９０】
以下に、図１１を参照して本実施形態の電圧検出回路２６０、２７０、２８０について説明する。本実施形態では、電圧検出回路２６０、２７０、２８０は同様の構成を有する。したがって以下の説明では、電圧検出回路２６０を例として説明する。図１１は、第二の実施形態の電圧検出回路を説明するための図である。【００９１】
図１１の電圧検出回路２６０は、セルＢＡＴ２１の電圧がセルバランス検出電圧に達したらセルＢＡＴ２１をメモリ回路２４Ｂに記憶し、同時に他の電圧検出回路２７０、２８０におけるセルＢＡＴ２２、２３のセルバランス検出電圧の検出機能を禁止する。すなわち電圧検出回路２７０、２８０に、セルＢＡＴ２２とセルＢＡＴ２３がセルバランス検出電圧に達したことを検出させないようにする。また図１１の電圧検出回路２６０は、電圧検出回路２７０又は電圧検出回路２８０においてセルＢＡＴ２２又は２３がセルバランス検出電圧に達したことが検出されると、セルＢＡＴ２１がセルバランス検出電圧に達したことを検出する検出機能が禁止される。【００９２】
電圧検出回路２６０は、コンパレータ２１、２３、２５、充電停止遅延回路２２、過放電遅延回路２６、ＡＮＤ回路２４Ａ、２４Ｄ、メモリ回路２４Ｂ、２４Ｃ、インバータ回路２７、ＯＲ回路２８、抵抗Ｒ４１〜４８、スイッチＳＢ１、ＳＢ２、基準電圧Ｄ２を有する。【００９３】
電圧検出回路２６０において、コンパレータ２１は、セルＢＡＴ２１の電圧が充電停止電圧となったことを検出し、検出結果を充電停止遅延回路２２へ供給する。充電停止遅延回路２２は、セルＢＡＴ２１の電圧が充電停止電圧に達すると、セルＢＡＴ２１を含む電池パックに対する充電を停止させる充電停止信号を所定時間遅延させて出力する。充電停止遅延回路２２の出力は、ＶＯ１端子を介してＮＯＲ回路２１２の入力へ供給される。そして充電停止信号は、レベルシフト回路２１３を介して充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴのゲートに供給され、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴをオフさせて電池パックに対する充電を停止させる。【００９４】
コンパレータ２３は、セルＢＡＴ２１の電圧がセルバランス検出電圧となったことを検出する。【００９５】
メモリ回路２４Ｂ、２４Ｃは、セルＢＡＴ２１の電圧が、複数のセルの中で最初にセルバランス検出電圧に達した場合にセルＢＡＴ２１を記憶する。ＡＮＤ回路２４Ａ、インバータ回路２７、ＯＲ回路２８は、セルＢＡＴ２１の電圧が複数のセルの中で最初に充電停止電圧に達した場合に、他の電圧検出回路（本実施形態では電圧検出回路２７０及び電圧検出回路２８０）において他のセル（本実施形態ではセルＢＡＴ２２及び２３）の電圧がセルバランス検出電圧に達したことを検出させないようにする。尚本実施形態のセルバランス検出電圧は、充電停止電圧よりも低い電圧であり、予め設定された電圧である。コンパレータ２５、過放電遅延回路２６は、第一の実施形態で説明した通りである。【００９６】
また本実施形態の電圧検出回路２６０は、ＶＰ端子、ＶＮ端子、ＩＮＨＩ端子、ＩＮＨＯ端子、ＩＨＩ端子、ＩＨＯ端子、ＶＯ１端子、ＶＯ２端子、ＶＯ３端子、ＣＨＲ端子、ＣＨＦ端子、ＣＨＧ端子を有する。ＶＰ端子は、半導体集積回路２５０のＶＢＡＴ１端子を介してセルＢＡＴ２１の正極と接続される。ＶＮ端子は、半導体集積回路２５０のＶＳＳ端子を介してセルＢＡＴ２１の負極と接続される。【００９７】
ＩＮＨＩ端子は、他の電圧検出回路のＩＮＨＯ端子から出力された信号が入力される。電圧検出回路２６０のＩＮＨＩ端子には、電圧検出回路２７０のＩＮＨＯ端子から出力された信号が入力される。また電圧検出回路２７０のＩＮＨＩ端子には、電圧検出回路２８０のＩＮＨＯ端子から出力された信号が入力される。【００９８】
ＩＮＨＯ端子からは、ＯＲ回路２８の出力信号が出力される。尚ＯＲ回路２８の一方の入力にはメモリ回路２４Ｂの出力Ｑ１が供給され、他方の入力にはＩＮＨＩ端子から入力された信号が供給される。本実施形態の電圧検出回路２６０は、電圧検出回路２４０において最下段に位置しており、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴ放電を制御する放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴを制御する保護ＩＣの役割を担っている。このため電圧検出回路２６０では、ＩＮＨＯ端子からの出力は、ＩＨＩ端子に供給される。【００９９】
ＩＨＩ端子は、メモリ回路２４ＢでのセルＢＡＴ２１の記憶を禁止する信号ための信号が入力される。ＩＨＩ端子からＨレベルの信号が入力された場合、メモリ回路２４ＢでのセルＢＡＴ２１の記憶が禁止される。【０１００】
ＩＨＯ端子は、ＩＨＩ端子に入力された信号を他の電圧検出回路へ供給する。電圧検出回路２６０のＩＨＯ端子から出力される信号は、電圧検出回路２７０のＩＨＩ端子へ供給される。電圧検出回路２７０のＩＨＯ端子から出力される信号は、電圧検出回路２８０のＩＨＩ端子へ供給される。尚電圧検出回路２６０は電圧検出回路２４０の最下段にあるため、電圧検出回路２６０のＩＨＩ端子には、自身のＩＮＨＯ端子から出力された信号が入力される。【０１０１】
ＶＯ１端子は、セルＢＡＴ２１が充電停止電圧となったことを示す信号を出力する。本実施形態では、充電停止電圧となったことが検出されると、ＶＯ１端子からＨレベルの信号が出力される。ＶＯ２端子は、バイパス回路２１のスイッチ素子Ｍ２１を制御する制御信号を出力する。ＶＯ２端子から出力された制御信号は、半導体集積回路２５０のＮＭＧ１端子を介してスイッチ素子Ｍ２１のゲートに供給され、スイッチ素子Ｍ２１のオン／オフを制御する。ＶＯ３端子は、セルＢＡＴ２１が過放電となったことを示す信号を出力する。本実施形態では、過放電となったことが検出されると、ＶＯ３端子からＬレベルの信号が出力される。【０１０２】
ＣＨＲ端子は、充電器の接続を検出したことを示すパルス信号が入力される。ＣＨＦ端子は、電池パックの充電停止を検出したことを示す信号が入力される。ＣＨＧ端子は、充電器が接続されていることを示す信号が入力される。【０１０３】
以下に図１２を参照して本実施形態の電圧検出回路２６０の動作について説明する。図１２は、第二の実施形態の電圧検出回路の動作を説明するタイミングチャートである。図１２では、セルＢＡＴ２１〜２３においてセルＢＡＴ２１が最初にセルバランス検出電圧に達した場合の電圧検出回路２６０の動作を示している。【０１０４】
図１２のタイミングｔ１において、充放電制御回路３００Ａを有する電池パックに充電器が接続されると、充放電制御回路３００ＡのＣＨＡＲＧＥ端子から充電器接続を検出したことを示す充電器接続検出信号が入力される。立上がりエッジ発生部２１５は、この充電器接続検出信号に基づきパルス信号を生成する。生成されたパルス信号は、電圧検出回路２６０のＣＨＲ端子に入力され、各電圧検出回路（電圧検出回路２６０、２７０、２８０）のメモリ回路２４Ｂ（ＳＲラッチ）をリセットするので、各電圧検出回路のＩＮＨＯ端子はＬレベルとなる。各電圧検出回路のＩＨＩ端子には、このＬレベルの信号が供給されるため、インバータ回路２７の出力はＨレベルとなって、ＡＮＤ回路２４Ａの出力はセルバランス検出結果をメモリ回路２４Ｂ（ＳＲラッチ）に読み込むことが可能な状態となる。【０１０５】
タイミングｔ２において、充電によりセルＢＡＴ２１の電圧がセルバランス検出電圧に達すると、電圧検出回路２６０のコンパレータ２３がこれを検出し、Ｈレベルの信号を出力する。ＡＮＤ回路２４Ａの両入力は、Ｈレベルとなるので、メモリ回路２４ＢのＳ入力がＨレベルとなり、メモリ回路２４Ｂの出力Ｑ１はＨレベルにセットされる。これにより電圧検出回路２６０のＩＮＨＯ端子はＨレベルとなり、その他の電圧検出回路２７０、２８０のＩＨＩ端子にＨレベルの信号が供給される。よってその他の電圧検出回路２７０、２８０のインバータ回路２７の出力はＬレベルとなり、コンパレータ２３の出力はＡＮＤ回路２４Ａで禁止され、メモリ回路２４ＢのＳ入力がＬレベルに固定される。この時点で、メモリ回路２４Ｂの出力Ｑ１がＨレベルとなっているのは電圧検出回路２６０だけであり、他の電圧検出回路２７０、２８０のメモリ回路２４Ｂの出力Ｑ１はＬレベルである。【０１０６】
メモリ回路２４Ｂの出力Ｑ１は、次の充電動作が開始されるタイミングｔ４までＨレベルに維持される。次の充電動作が開始されるときとは、セルＢＡＴ２１が充電停止電圧となり一度充電が停止された後に、再度充電器が接続されたことを示すパルス信号がＣＨＲ端子から入力されたときである。【０１０７】
タイミングｔ３においてセルＢＡＴ２１が充電停止電圧となると、コンパレータ２１はこれを検出し、充電停止遅延回路２２を介してＶＯ１端子からセルＢＡＴ２１が充電停止となったことを示すＨレベルの信号を出力する。この信号は、ＮＯＲ回路２１２の入力に供給される。ＮＯＲ回路２１２の出力は、Ｈレベルの信号が入力されたことによりＬレベルとなる。【０１０８】
本実施形態では、立下がりエッジ発生部２１４がこのＬレベルの信号の立ち下がりを検出してパルス信号を生成する。生成されたパルス信号は、タイミングｔ３においてＣＨＦ端子を介してメモリ回路２４Ｃへ入力される。メモリ回路２４Ｃは、ＣＨＦ端子からパルス信号が供給されると、イネーブルとなり、メモリ回路２４Ｂの出力Ｑ１がメモリ回路２４Ｃへ転送される。そしてメモリ回路２４Ｃの出力Ｑ２はタイミングｔ３においてＨレベルとなる。メモリ回路２４Ｃの出力は、次にＣＨＦ端子を介してパルス信号が供給されるタイミングｔ５までＨレベルに維持される。【０１０９】
ここで、メモリ回路２４Ｃの出力Ｑ２は、ＡＮＤ回路２４Ｄの一方の入力へ供給される。ＡＮＤ回路２４Ｄの他方の入力には、ＣＨＧ端子から入力される信号が供給される。ＣＨＧ端子から入力される信号は、充電が行われている期間はＨレベルとなる。したがってＡＮＤ回路２４Ｄの出力は、タイミングｔ４からタイミングｔ５の期間Ｈレベルとなる。ＡＮＤ回路２４Ｄの出力は、ＶＯ２端子を介してスイッチ素子Ｍ２１のゲートへ供給されている。本実施形態では、ＡＮＤ回路２４Ｄの出力がＨレベルのときスイッチ素子Ｍ２１がオンされてバイパス回路２１にはバイパス電流が流れる。【０１１０】
したがってバイパス回路２１では、次の充電サイクルが開始されるタイミングｔ４から充電サイクルが終了するタイミングｔ５までの間スイッチ素子Ｍ２１がオンに維持され、バイパス回路２１にバイパス電流が流れる。このためセルＢＡＴ２１の電圧は、タイミングｔ４からタイミングｔ５までの期間は充電電流が減少する。このためセルＢＡＴ２１は、タイミングｔ４からタイミングｔ５間での間に最初にセルバランス検出電圧となることはない。【０１１１】
次に、セルＢＡＴ２１以外のセルＢＡＴ２２又はセルＢＡＴ２３が最初にセルバランス検出電圧に達した場合の動作について、図１１に戻って説明する。【０１１２】
充放電制御回路３００Ａにおいて、例えばセルＢＡＴ２２が最初にセルバランス検出電圧に達した場合の電圧検出回路２６０の動作について説明する。【０１１３】
電圧検出回路２７０においてセルＢＡＴ２２の電圧がセルバランス検出電圧となった場合、電圧検出回路２７０のＩＮＨＯ端子からセルＢＡＴ２２がセルバラン検出電圧に達したことを示すＨレベルの信号が出力される。電圧検出回路２７０のＩＮＨＯ端子から出力された信号は、電圧検出回路２６０のＩＮＨＩ端子へ入力される。【０１１４】
電圧検出回路２６０において、ＩＮＨＩ端子へ入力されたＨレベルの信号は、ＯＲ回路２８の一方の入力へ供給されるため、ＯＲ回路２８はＨレベルの信号を出力する。ＯＲ回路２８の出力は、ＩＮＨＯ端子とＩＨＩ端子とを介してインバータ２７へ入力される。インバータ２７はＬレベルの信号を出力する。このＬレベルの信号は、ＡＮＤ回路２４Ａの一方の入力へ供給される。【０１１５】
ＡＮＤ回路２４Ａで、一方の入力にＬレベルの信号が供給されることにより、コンパレータ２３の出力に関わらず出力がＬレベルに固定される。したがってセルＢＡＴ２１がセルバランス検出電圧に達したことは検出されない。このためバイパス回路２１のスイッチ素子Ｍ２１がオンされることもない。【０１１６】
すなわち本実施形態では、セルＢＡＴ２１、２２、２３のうちの一つが最初にセルバランス検出電圧に達した場合、最初にセルバランス検出電圧に達したセルのみが記憶される。そして次の充電動作では、記憶されたセルと接続されたバイパス回路にのみバイパス電流が流れ、記憶されたセルの充電電流を減少させる。【０１１７】
したがって本実施形態では、例えば充電時に複数のバイパス回路にバイパス電流を流してセルバランスを制御するような従来の方式に対して、充電時にバイパス電流が流れるバイパス回路を１つとすることができ、バイパス電流を低減させて充電効率を向上させることができる。また本実施形態では、最初にセルバランス検出電圧に達したセルのみ、次の充電動作で充電電流が減少するため、２度続けて同じセルが最初にセルバランス検出電圧に達することを防止できる。したがって本実施形態によれば、特定のセルの劣化が進行することを抑制することができ、電池パックの寿命を延ばすことができる。【０１１８】
（第三の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第三の実施形態について説明する。本発明の第三の実施形態では、一つの充放電制御回路で一つのセルの充放電を制御する点が第二の実施形態と相違する。以下の本実施形態の説明では、第二の実施形態との相違点についてのみ説明する。【０１１９】
以下に図１３を参照して本実施形態の充放電制御回路３００Ｂについて説明する。本実施形態の充放電制御回路３００Ｂは、一つのセルの充放電を制御する。図１３は、第三の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。【０１２０】
本実施形態の充放電制御回路３００Ｂは、バイパス回路３１、電圧検出回路４００、ＡＮＤ回路３１１、３１８、ＮＯＲ回路３１４、ＯＲ回路３１９、インバータ３１２、３１５、３１７、メモリ回路３１０、立上がりエッジ発生部３３０、３５０、立下がりエッジ発生部３４０、３６０、ロジック＆レベルシフト回路３２０を有する。【０１２１】
バイパス回路３１は、抵抗Ｒ３１とスイッチ素子Ｍ３１とが直列に接続されて構成されており、セルＢＡＴ３１と並列に接続されている。充放電制御回路３００Ｂにおいて、バイパス回路３１以外の回路は、半導体集積回路３７０に実装されている。【０１２２】
本実施形態の電圧検出回路４００は、第二の実施形態で説明した電圧検出回路２６０、２７０、２８０と同様の構成であるから説明を省略する。また本実施形態の半導体集積回路３７０に実装された電圧検出回路４００以外の回路は、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴと放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴとのオン／オフを制御するためのロジックである。【０１２３】
また本実施形態の半導体集積回路３７０は、ＶＤＤ端子、ＮＭＧ１端子、ＶＳＳ端子、ＤＯＵＴ端子、ＣＯＵＴ端子、ＪＴＩ端子、ＪＴＯ端子、ＫＨＩＮ端子、ＫＨＯＮ端子、ＧＩ１端子、ＧＩＯ端子、ＧＩ２端子、ＧＯ２端子、ＥＮＡ端子、ＣＨＡＲＧＥ端子、ＢＯＧＴ端子、−Ｖ端子を有する。【０１２４】
ＶＤＤ端子は、セルＢＡＴ３１の正極に接続されており、ＶＳＳ端子はセルＢＡＴ３１の負極に接続されている。ＮＭＧ１端子は、バイパス回路３１のスイッチ素子Ｍ３１のゲートと接続されている。ＤＯＵＴ端子は、放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴのゲートと接続されており、ＣＯＵＴ端子は充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴのゲートと接続されている。【０１２５】
ＪＴＩ端子は、後述する他の電圧検出回路において他のセルが充電停止電圧となった場合に、充電停止が検出されたことを示す充電停止検出信号が入力される。本実施形態では、充電停止が検出されたときＪＴＩ端子からＨレベルの信号が入力される。ＪＴＯ端子は、電圧検出回路４００においてセルＢＡＴ３１の電圧が充電停止電圧となったことを示す充電停止検出信号が出力される。本実施形態では、充電停止電圧となったことが検出されると、ＪＴＯ端子からＨレベルの信号が出力される。【０１２６】
ＫＨＩＮ端子は、後述する他の電圧検出回路において他のセルが過放電となった場合に、過放電が検出されたことを示す過放電検出信号が入力される。本実施形態では、過放電が検出されたときＫＨＩＮ端子からＬレベルの信号が入力される。ＫＨＯＮ端子は、電圧検出回路４００においてセルＢＡＴ３１が過放電となったことを示す過放電検出信号が出力される。本実施形態では、過放電となったことが検出されると、ＫＨＯＮ端子からＬレベルの信号が出力される。【０１２７】
ＧＩ１端子は、電圧検出回路４００のＩＮＨＩ端子と接続されており、後述する他の電圧検出回路において他のセルがセルバランス検出電圧となった場合に、セルバランス検出信号が入力される。本実施形態では、最初にセルバランス検出電圧に至ったことを検出した電圧検出回路からの出力Ｑ１により、セルバランス検出信号の入力は禁止される。ＧＩＯ端子は、電圧検出回路４００においてセルＢＡＴ３１の電圧がセルバランス検出電圧となったことを示すセルバランス検出信号が出力される。【０１２８】
ＧＩ２端子は、後述する他の電圧検出回路においてセルの電圧がセルバランス検出電圧となった場合に、電圧検出回路４００によるセルＢＡＴ３１のセルバランス検出電圧の検出を禁止する禁止信号が入力される。ＧＯ２端子は後述する複数のセルのうち、セルＢＡＴ３１が最初にセルバランス検出電圧に達したとき、他のセルのセルバランス検出電圧到達の検出を禁止する禁止信号を出力する。【０１２９】
ＥＮＡ端子は、半導体集積回路３７０が放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴ及び充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴを制御する最終段であるか否かを示す信号が入力される。本実施形態では、半導体集積回路３７０が最終段の場合には、Ｈレベルの信号が入力される。【０１３０】
ＣＨＡＲＧＥ端子は、充電器接続を検出したことを示す充電器接続検出信号が入力される。ＢＯＧＴ端子は、充電器接続検出信号を他の半導体集積回路へ伝播する。−Ｖ端子は、負荷の負極に接続される。【０１３１】
尚本実施形態では、ＣＯＵＴ端子とＪＴＯ端子、ＤＯＵＴ端子とＫＨＯＮ端子とは同時に使用されないため、共通のピンを使用しても良い。【０１３２】
以下に、充放電制御回路３００Ｂと同様の構成の充放電制御回路を複数用いて、複数のセルの充放電を制御する場合について説明する。図１４は、第三の実施形態の充放電制御回路を用いて複数のセルの充放電を制御する場合を説明する図である。【０１３３】
図１４では、充放電制御回路３００Ｂと同様の構成を有する充放電制御回路３００Ｃ、３００Ｄ、３００Ｅが、セルＢＡＴ５１、５２、５３の充放電を制御する。充放電制御回路３００Ｃは、半導体集積回路５１０とバイパス回路５１とを有し、セルＢＡＴ５１の充放電を制御する。バイパス回路５１は、抵抗Ｒ５１とスイッチ素子Ｍ５１とで構成されている。充放電制御回路３００Ｄは、半導体集積回路５２０とバイパス回路５２とを有し、セルＢＡＴ５２の充放電を制御する。バイパス回路５２は、抵抗Ｒ５２とスイッチ素子Ｍ５２とで構成されている。充放電制御回路３００Ｅは、半導体集積回路５３０とバイパス回路５３とを有し、セルＢＡＴ５３の充放電を制御する。バイパス回路５３は、抵抗Ｒ５３とスイッチ素子Ｍ５３とで構成されている。【０１３４】
半導体集積回路５１０、５２０、５３０は、図１３の半導体集積回路３７０と同様の構成を有する。本実施形態では、充放電制御回路３００Ｃの有する半導体集積回路５１０が、放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴ及び充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴを制御する最終段であるため、半導体集積回路５１０のＥＮＡ端子にはＨレベルの信号が入力される。【０１３５】
図１４の例では、例えばセルＢＡＴ５１が最初にセルバランス検出電圧となった場合には、セルＢＡＴ５２、５３のセルバランス検出電圧到達の検出機能は禁止される。そしてセルＢＡＴ５１がセルバランス検出電圧となった充電動作の次の充電動作の間は、バイパス回路５１のスイッチ素子Ｍ５１がオンされてバイパス電流が流れる。【０１３６】
よってこのときセルＢＡＴ５１の充電電流は減少し、セルＢＡＴ５１が二度続けて最初にセルバランス検出電圧となることを防止できる。すなわち本実施形態では。特定のセルの劣化の進行を抑制でき、電池パックの寿命を延ばすことができる。また本実施形態では、充電時にオンされるバイパス回路はバイパス回路５１のみである。よって複数のバイパス回路が同時にオンされる場合と比べてバイパス電流を削減でき、充電効率を向上させることができる。【０１３７】
（第四の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第四の実施形態について説明する。本発明の第四の実施形態では、複数のセルの充放電を制御する充放電制御回路を複数有する形態である。以下の本実施形態の説明では、第二の実施形態との相違点についてのみ説明する。【０１３８】
以下に図１５を参照して本実施形態の充放電制御回路３００Ｆについて説明する。図１５は、第四の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。【０１３９】
本実施形態の充放電制御回路３００Ｆは、電圧検出回路６００、バイパス回路４１、４２、４３、ＡＮＤ回路４１１、４１５、ＮＯＲ回路４１４、ＯＲ回路４１７、インバータ４１２、４１３、４１６、メモリ回路４１０、立上がりエッジ発生部４３０、４６０、立下がりエッジ発生部４４０、４５０、ロジック＆レベルシフト回路４２０を有する。【０１４０】
本実施形態の電圧検出回路６００は、電圧検出回路６１０、６２０、６３０を有する。電圧検出回路６１０、６２０、６３０は、図１１で説明した電圧検出回路２６０と同様の構成を有する。【０１４１】
本実施形態の充放電制御回路３００Ｆでは、バイパス回路４１、４２、４３以外の回路は、半導体集積回路４７０に実装されている。【０１４２】
電圧検出回路６１０は、バイパス回路４１と接続されている。バイパス回路４１は、抵抗Ｒ４１とスイッチ素子Ｍ４１とにより構成されている。バイパス回路４１は、セルＢＡＴ４１と接続されている。電圧検出回路６２０は、バイパス回路４２と接続されている。バイパス回路４２は、抵抗Ｒ４２とスイッチ素子Ｍ４２とにより構成されている。バイパス回路４２は、セルＢＡＴ４２と接続されている。電圧検出回路６３０は、バイパス回路４３と接続されている。バイパス回路４３は、抵抗Ｒ４３とスイッチ素子Ｍ４３とにより構成されている。バイパス回路４３は、セルＢＡＴ４３と接続されている。【０１４３】
また本実施形態の半導体集積回路４７０に実装された電圧検出回路６００以外の回路は、充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴと放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴとのオン／オフを制御するためのロジックである。【０１４４】
本実施形態の半導体集積回路４７０は、ＶＤＤ端子、ＮＭＧ１端子、ＮＭＧ２端子、ＮＭＧ３端子、ＶＢＡＴ１端子、ＶＢＡＴ２端子、ＶＳＳ端子、ＤＯＵＴ端子、ＣＯＵＴ端子、ＪＴＩ端子、ＪＴＯ端子、ＫＨＩＮ端子、ＫＨＯＮ端子、ＥＮＡ端子、ＣＨＡＲＧＥ端子、ＢＯＧＴ端子、−Ｖ端子を有する。ＮＭＧ１端子は、バイパス回路４１のスイッチ素子Ｍ４１のゲートと接続されている。ＮＭＧ２端子は、バイパス回路４２のスイッチ素子Ｍ４２のゲートと接続されている。ＮＭＧ３端子は、バイパス回路４３のスイッチ素子Ｍ４３のゲートと接続されている。ＶＢＡＴ１端子は、セルＢＡＴ４１とセルＢＡＴ４２との接続点と接続されている。ＶＢＡＴ２端子は、セルＢＡＴ４２とセルＢＡＴ４３との接続点と接続されている。【０１４５】
以下に、図１６を参照して本実施形態の充放電制御回路が複数接続された場合について説明する。図１６は、第四の実施形態の充放電制御回路を用いて複数のセルの充放電を制御する場合を説明する図である。【０１４６】
図１６では、充放電制御回路３００Ｆと同様の構成を有する充放電制御回路３００Ｇ、３００Ｈが、セルＢＡＴ６１〜６６の充放電を制御する。充放電制御回路３００Ｇは、半導体集積回路６４０とバイパス回路６１、６２、６３とを有し、セルＢＡＴ６１、６２、６３の充放電を制御する。バイパス回路６１は、抵抗Ｒ６１とスイッチ素子Ｍ６１とで構成されており、セルＢＡＴ６１と接続されている。バイパス回路６２は、抵抗Ｒ６２とスイッチ素子Ｍ６２とで構成されており、セルＢＡＴ６２と接続されている。バイパス回路６３は、抵抗Ｒ６３とスイッチ素子Ｍ６３とで構成されており、セルＢＡＴ６３と接続されている。【０１４７】
充放電制御回路３００Ｈは、半導体集積回路６５０とバイパス回路６４、６５、６６とを有し、セルＢＡＴ６４、６５、６６の充放電を制御する。バイパス回路６４は、抵抗Ｒ６４とスイッチ素子Ｍ６４とで構成されており、セルＢＡＴ６４と接続されている。バイパス回路６５は、抵抗Ｒ６５とスイッチ素子Ｍ６５とで構成されており、セルＢＡＴ６５と接続されている。バイパス回路６６は、抵抗Ｒ６６とスイッチ素子Ｍ６６とで構成されており、セルＢＡＴ６６と接続されている。【０１４８】
本実施形態では、充放電制御回路３００Ｇの有する半導体集積回路６４０が、放電制御用トランジスタＭＤＯＵＴ及び充電制御用トランジスタＭＣＯＵＴを制御する最終段であるため、半導体集積回路６４０のＥＮＡ端子にはＨレベルの信号が入力される。【０１４９】
本実施形態では、充放電制御回路３００Ｇで充放電が制御されるセルＢＡＴ６１、６２、６３、充放電制御回路３００Ｈで充放電が制御されるセルＢＡＴ６４、６５、６６がそれぞれ１つのグループとして制御される。【０１５０】
本実施形態の充放電制御回路３００Ｇは、セルＢＡＴ６１、６２、６３のうち最初にセルバランス検出電圧に到達したセルを記憶し、次の充電サイクルにおいて記憶されたセルと接続されたバイパス回路のスイッチ素子をオンさせる。本実施形態の充放電制御回路３００Ｈは、セルＢＡＴ６４、６５、６６のうち最初にセルバランス検出電圧に到達したセルを記憶し、次の充電サイクルにおいて記憶されたセルと接続されたバイパス回路のスイッチ素子をオンさせる。【０１５１】
したがって本実施形態では、各グループにおいてオンされるバイパス回路は常に１つとすることができ、バイパス電流を低減して充電効率を向上させることができる。また、各グループ毎に最初にセルバランス検出電圧に達したセルの充電電流が次の充電サイクルにおいて低減されるため、特定のセルが続けて最初にセルバランス検出電圧に達することを防止でき、特定のセルの劣化を抑制することができる。このため、電池パックの寿命を延ばすことができる。【０１５２】
（第五の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第五の実施形態について説明する。本発明の第五の実施形態では、複数のセルの充放電をＭＰＵ（microprocessor）により制御する形態である。【０１５３】
以下に図１７を参照して本実施形態の充放電制御回路８００〜８００ｎについて説明する。図１７は、第五の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。本実施形態の充放電制御回路８００〜８００ｎは、ＭＰＵ９１０からの制御信号に基づき、セルの充放電制御を行う。【０１５４】
始めに、本実施形態の充放電制御回路８００〜８００ｎを有する保護モジュール９００について説明する。本実施形態の保護モジュール９００は、充放電制御回路８００〜８００ｎ、ＭＰＵ９１０、レベルシフト回路９２０、トランジスタＭ１０、Ｍ２０を有する。【０１５５】
本実施形態の充放電制御回路８００〜８００ｎは、ＭＰＵ９１０からの制御信号に基づき複数のグループに分割されたセルの充放電を制御するものである。複数のセルは、充放電制御回路８００〜８００ｎ毎にグループに分けられる。例えば保護モジュール９００に充放電制御回路８００をｎ個設けた場合、保護モジュール９００に接続されたセルはｎ個のグループに分割される。尚図１７の例では、３つのセルを１グループとしたが、１クループに含まれるセルの数は任意であってよい。【０１５６】
充放電制御回路８００〜８００ｎは、それぞれが同様の構成を有している。したがって以下の説明では、充放電制御回路８００〜８００ｎの例として充放電制御回路８００について説明する。本実施形態の充放電制御回路８００は、セルの電圧が充電停止電圧、セルバランス検出電圧、過放電検出電圧の何れかに達したことを検出し、ＭＰＵ９１０へ通知する。また本実施形態の充放電制御回路８００は、ＭＰＵ９１０からの制御信号に基づき、後述するバイパス回路７２０、７３０、７４０のスイッチのオン／オフを制御する。【０１５７】
ＭＰＵ９１０は、充放電制御回路８００〜８００ｎの検出結果に基づき、バイパス回路のスイッチをオン／オフさせる制御信号を充放電制御回路８００〜８００ｎへ出力する。ＭＰＵ９１０の処理の詳細は後述する。【０１５８】
トランジスタＭ１０、Ｍ２０は、セルに対する充電停止及び放電停止を行うためのスイッチ素子である。レベルシフト回路９２０は、ＭＰＵ９１０から出力される信号の電圧レベルを、トランジスタＭ１０、２０をオン／オフさせることが可能なレベルへ変換する。【０１５９】
次に本実施形態の充放電制御回路８００について説明する。本実施形態の充放電制御回路８００は、バッテリコントローラ７００、絶縁通信回路７１０、バイパス回路７２０、７３０、７４０を有する。バッテリーコントローラ７００には、セルＢＡＴ１、ＢＡＴ２、ＢＡＴ３が接続されており、セルＢＡＴ１、ＢＡＴ２、ＢＡＴ３の電圧検出を行う。バッテリーコントローラ７００の詳細は後述する。【０１６０】
絶縁通信回路７２０は、バッテリーコントローラ７００とＭＰＵ９１０との通信が可能となるように信号のレベルをシフトさせる。バイパス回路７２０は、セルＢＡＴ１と接続されており、バッテリーコントローラ７００からの信号に基づきセルＢＡＴ１に流れる電流をバイパスさせる。バイパス回路７３０は、セルＢＡＴ２と接続されており、バッテリーコントローラ７００からの信号に基づきＢＡＴ２に流れる電流をバイパスさせる。バイパス回路７３０は、セルＢＡＴ３と接続されており、バッテリーコントローラ７００からの信号に基づきＢＡＴ３に流れる電流をバイパスさせる。【０１６１】
以下に図１８を参照して本実施形態のバッテリーコントローラ７００について説明する。図１８は、第五の実施形態のバッテリーコントローラを説明する図である。【０１６２】
本実施形態のバッテリーコントローラ７００は、電圧検出回路７５０、電圧レベル変換回路７５５、直並列変換回路７６０を有する。電圧検出回路７５０は、セルＢＡＴ１の電圧を検出する電圧検出回路７７０、セルＢＡＴ２の電圧を検出する電圧検出回路７８０、セルＢＡＴ３の電圧を検出する電圧検出回路７９０を有する。電圧レベル変換回路７５５は、エンコーダ機能とデコーダ機能も備える。直並列変換回路７６０は、パラレルインをシリアルアウトへ又はシリアルインをパラレルアウトへ変換し、ＭＰＵ９１０との間でデータをやり取りする。【０１６３】
本実施形態では、電圧検出回路７７０、７８０、７９０の構成は同様であるから、以下の説明では代表して電圧検出回路７７０についてのみ説明する。【０１６４】
電圧検出回路７７０では、端子ＶＮがセルＢＡＴ１の負極に接続されおり、端子ＶＰがセルＢＡＴ１の正極に接続されている。電圧検出回路７７０では、端子Ｏがバイパス回路７２０のスイッチ素子Ｍ７２のゲートと接続されている。また電圧検出回路７７０は、セルＢＡＴ１の電圧の検出結果を端子ＶＯ１、ＶＯ２、ＶＯ３から電圧レベル変換回路７５５へ出力する。さらに電圧検出回路７７０の端子ＧＮ、ＳＮ、ＲＮには、電圧レベル変換回路７５５を介してＭＰＵ９１０からの制御信号が供給される。【０１６５】
電圧検出回路７７０は、端子ＧＮ、ＳＮ、ＲＮから入力される制御信号に基づき、端子Ｏからバイパス回路７２０へスイッチ素子Ｍ７２のオン／オフを決定する信号を出力する。【０１６６】
尚本実施形態のパイパス回路７２０は、スイッチ素子Ｍ７２と、抵抗Ｒ７２とが直列に接続されて構成されており、セルＢＡＴ１と並列に接続されている。またバイパス回路７３０、７４０も同様の構成である。すなわちバイパス回路７３０はスイッチ素子Ｍ７３と、抵抗Ｒ７３とが直列に接続されて構成されており、バイパス回路７４０はスイッチ素子Ｍ７４と、抵抗Ｒ７４とが直列に接続されて構成されている。【０１６７】
以下に図１９を参照して本実施形態の電圧検出回路７７０について説明する。図１９は、第五の実施形態の電圧検出回路を説明する図である。【０１６８】
本実施形態の電圧検出回路７７０は、セルＢＡＴ１の充電停止電圧と、セルバランス検出電圧と、過放電検出電圧とを検出し、検出結果を出力する。電圧検出回路７７０は、コンパレータ７７１、７７２、７７３、充電停止遅延回路７７４、セルバランス回路７７５、過放電遅延回路７７６、レベル変換回路７７７、抵抗ＲＡ１〜ＲＡ９、スイッチＳＡ１〜ＳＡ４、基準電圧Ｄ１０を有する。抵抗ＲＡ１〜ＲＡ９、スイッチＳＡ１〜ＳＡ４は、充電停止電圧、セルバランス検出電圧、過放電検出電圧を設定するために用いられる。【０１６９】
コンパレータ７７１は、セルＢＡＴ１の電圧が充電停止電圧となったことを検出し、検出結果を充電停止遅延回路７７２へ供給する。充電停止遅延回路７７２は、セルＢＡＴ１の電圧が充電停止電圧に達すると、セルＢＡＴ１を含む電池パックに対する充電を停止させる充電停止信号を所定時間遅延させて電圧レベル変換回路７５５へ出力する。充電停止信号は、電圧レベル変換回路７５５の端子ＶＯ１３へ入力される。【０１７０】
コンパレータ７７３は、セルＢＡＴ１の電圧がセルバランス検出電圧となったことを検出し、検出結果をセルバランス回路７７４へ出力する。セルバランス回路７７４は、セルバランス検出信号を電圧レベル変換回路７５５へ出力する。セルバランス検出信号は、電圧レベル変換回路７５５の端子ＶＯ１２へ入力される。【０１７１】
コンパレータ７７５は、セルＢＡＴ１の電圧が過放電検出電圧となったことを検出し、検出結果を過放電遅延回路７７６へ供給する。過放電遅延回路７７６は、セルＢＡＴ１を含む電池パックからの放電を停止させる過放電停止信号を所定時間遅延させて電圧レベル変換回路７５５へ出力する。過放電停止信号は、電圧レベル変換回路７５５の端子ＶＯ１３へ入力される。【０１７２】
レベル変換回路７７７は、電圧レベル変換回路７５５を介してＭＰＵ９１０から送信される制御信号の電圧レベルを変換し、ラッチして端子Ｏから出力する。端子Ｏから出力された制御信号は、バッテリーコントローラ７００から出力されてバイパス回路７２０のスイッチ素子Ｍ７２のゲートに供給される。【０１７３】
図２０は、第五の実施形態のレベル変換回路の一例を示す図である。本実施形態のレベル変換回路７７７は、高耐圧のＰＭＯＳトランジスタとＮＭＯＳトランジスタとから構成されたインバータ８０１、８０２、８０３、ＮＡＮＤ回路８０４、８０５、８０６、８０７を有する。【０１７４】
本実施形態のレベル変換回路７７７は、ＭＰＵ９１０からの制御信号の電圧レベルを、保護モジュール９００の電源電圧であるＶＤＤ−ＶＳＳ間電圧のレベルからバッテリーコントローラ７００の端子ＶＮ−端子ＶＰ間電圧のレベルへ変換する。電圧レベルが変換された制御信号は、バイパス回路７２０のスイッチ素子Ｍ７２のゲートへ供給される。【０１７５】
次に本実施形態のＭＰＵ９１０と電圧検出回路７５０との間の信号の流れについて説明する。【０１７６】
本実施形態においてＭＰＵ９１０は、クロック信号ＳＣＬＫと同期して制御信号ＳＩを直並列変換回路７６０へ供給する（図１８参照）。制御信号ＳＩには、チップアドレス、バッテリーアドレス、コマンド内容が含まれる。チップアドレスとは、バッテリーコントローラ７００を特定するアドレスである。バッテリーアドレスとは、セルＢＡＴ１〜３を特定するアドレスである。コマンド内容とは、パイパス回路７２０〜７４０のスイッチ素子Ｍ７２〜７４のオン／オフを含むものである。【０１７７】
また直並列変換回路７６０は、クロック信号ＳＣＬＫと同期して出力信号ＳＯをＭＰＵ９１０へ出力する。出力信号ＳＯには、チップアドレス、バッテリーアドレス、電圧検出回路７７０〜７９０による電圧の検出結果が含まれる。【０１７８】
本実施形態の直並列変換回路７６０には、バッテリーコントローラ７００を特定するためのチップセレクト信号が設定されている。本実施形態のバッテリーコントローラ７００は、直並列変換回路７６０に設定されてチップセレクト信号と、制御信号ＳＩに含まれるチップアドレスとが一致した場合、制御信号を自身宛に送信された信号と判断する。そしてバッテリーコントローラ７００は、制御信号に含まれるバッテリーアドレスとコマンド内容に基づき、充電停止検出の結果、セルバランス検出の結果、過放電検出の結果を直並列変換回路７６０へ取り込む。またバッテリーコントローラ７００は、コマンド内容にスイッチ素子Ｍ７２、Ｍ７３、Ｍ７４のオン／オフの指示が含まれる場合、対応するバイパス回路のスイッチ素子をオン／オフさせる。【０１７９】
図２１は、第五の実施形態の電圧レベル変換回路に含まれるデコーダの一例を示す図であり、図２２は第五の実施形態の電圧レベル変換回路に含まれるエンコーダの一例を示す図である。本実施形態では、直並列変換回路７６０に設定されたチップセレクト信号と制御信号ＳＩに含まれるチップアドレスとが一致すると、信号ＣＨＩＰがＨレベルとなり、セルＢＡＴ１〜３のバッテリーアドレスによりデコードされる。バッテリーアドレスがデコードされると、電圧レベルを高圧に変換されて選択された信号ＧｘＮはＬレベルとなる。信号ＧｘＮは、バッテリー選択信号であり、レベル変換回路７７７と図２２に示すエンコーダへ供給される。【０１８０】
エンコーダは、信号ＧｘＮと、選択されたセルの充電停止検出、セルバランス検出、過放電検出の結果を直並列変換回路７６０へ送るための回路である。【０１８１】
エンコーダは、電圧検出回路７７０〜７９０のうち選択された電圧検出回路の検出結果をＶＯ１Ｌ、ＶＯ２Ｌ、ＶＯ３Ｌとして直並列変換回路７６０へ出力する。【０１８２】
また制御信号ＳＩに含まれるコマンド内容は、信号ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＭ３で示される。本実施形態では、信号ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＭ３の値の組み合わせにより、スイッチ素子Ｍ７２〜Ｍ７４のオン／オフを示している。信号ＣＭ１、ＣＭ２、ＣＭ３がスイッチ素子Ｍ７２〜Ｍ７４のオン／オフを示す場合、デコーダの出力、信号ＳＮ、信号ＲＮの出力がＬレベルとなる。よってレベル変換回路７７７では、信号ＧＮのＬレベル、信号ＳＮ、信号ＲＮのＬレベルで、ラッチのセットとリセットが実行される。このラッチの出力は、バイパス回路７２０〜７４０のスイッチ素子Ｍ７２〜Ｍ７４のゲートへ出力される。【０１８３】
尚図２１、図２２で示すシンボルは、図２３に示されるように、高耐圧のＭＯＳトランジスタと定電流源負荷である。図２３は、図２１、図２２に示すシンボルを説明する図である。【０１８４】
次に、本実施形態のＭＰＵ９１０の処理について説明する。本実施形態のＭＰＵ９１０は、直並列変換回路７６０を介して出力された電圧検出回路７５０による電圧の検出結果に基づき、セルＢＡＴ１〜３の充放電の制御を行う。【０１８５】
始めに、図２４を参照して、保護モジュール９００に接続された複数のセルを１つのグループとした場合のＭＰＵ９１０の処理を説明する。グループが１つである場合、保護モジュール９００に設けられる充放電制御回路は１つである。図２４では、保護モジュール９００に充放電制御回路８００が設けられた場合を示している。図２４は、第五の実施形態のＭＰＵの処理を説明する第一のフローチャートである。【０１８６】
本実施形態のＭＰＵ９１０は、チップアドレスとバッテリーアドレスが０であり、且つ保護モジュール９００が充電器へ接続されている場合、ＭＰＵ９１０は、前回の充電時に記憶されたセルを特定するチップアドレスとバッテリーアドレス、及び特定されたセルと対応するバイパス回路のスイッチ素子をオンさせるコマンド内容を含む制御信号ＳＩを充放電制御回路８００へ送信する。そして該当するバイパス回路のスイッチ素子をオンさせて、充電を開始させる（ステップＳ２４０１）。【０１８７】
尚本実施形態の保護モジュール９００は、保護モジュール９００が充電器に接続されているか又は負荷に接続されているかを検知する手段（図示せず）を有している。また本実施形態のＭＰＵ９１０は、最初にセルバランス検出電圧に達したセルの位置を記憶するための記憶領域が設けられている。【０１８８】
次にＭＰＵ９１０は、チップアドレスとバッテリーアドレスを含む制御信号ＳＩを充放電制御回路８００へ送信し、検出結果を受信する。そしてＭＰＵ９１０は、検出結果を取得したセルの次のセルのバッテリーアドレスを制御信号ＳＩへセットする（ステップＳ２４０２）。【０１８９】
続いてＭＰＵ９１０は、再度保護モジュール９００の接続先が充電器か負荷かを検知する（ステップＳ２４０３）。【０１９０】
ステップＳ２４０３において接続先が充電器の場合、ＭＰＵ９１０は、ステップＳ２４０２で受信した検出結果において、セルの電圧がセルバランス検出電圧に達したことが検出されているか否かを判断する（ステップＳ２４０４）。【０１９１】
ステップＳ２４０４において、セルバランス検出電圧に達していた場合、ＭＰＵ９１０は、このセルがセルバランス検出電圧に到達した最初のセルであるか否かを判断する（ステップＳ２４０５）。ステップＳ２４０５において最初にセルバランス検出電圧に到達したセルであった場合、ＭＰＵ９１０はこのセルの位置を記憶する（ステップＳ２４０６）。具体的にはＭＰＵ９１０は、セルを特定するためのチップアドレスとバッテリーアドレスとを記憶する。【０１９２】
ステップＳ２４０４においてセルバランス検出電圧へ達していない場合及びステップＳ２４０５において最初のセルでなかった場合、後述するステップＳ２４０７へ進む。【０１９３】
続いてＭＰＵ９１０は、バッテリーアドレスが最終値か否かを判断する（ステップＳ２４０７）。すなわちＭＰＵ９１０は、すべてのセルの電圧検出が完了したか否かを判断する。バッテリーアドレスが最終値であった場合、ＭＰＵ９１０はバッテリーアドレスを０とする（ステップＳ２４０８）。ステップＳ２４０７において最終値でなかった場合、ＭＰＵ９１０は、ステップＳ２４０２で受信した検出結果において、セルの電圧が充電停止電圧へ達したことが検出されたか否かを判断する（ステップＳ２４０９）。【０１９４】
ステップＳ２４０９において充電停止電圧に達していた場合、ＭＰＵ９１０は充電を停止させ、現在オンされているパイパス回路のスイッチ素子をオフとする（ステップＳ２４１０）。ステップＳ２４０９において充電停止電圧に達していない場合、ＭＰＵ９１０は、ステップＳ２４０２以降の処理を繰り返す。【０１９５】
ステップＳ２４０３において保護モジュール９００の接続先が負荷であった場合、ＭＰＵ９１０は、ステップＳ２４０２で受信した検出結果において、セルの電圧が過放電検出電圧に達したことが検出されたか否かを判断する（ステップＳ２４１１）。ステップＳ２４１１において過放電検出電圧に達した場合、ＭＰＵ９１０は放電を停止させる（ステップＳ２４１２）。ステップＳ２４１１において過放電検出電圧に達していない場合、ＭＰＵ９１０は、ステップＳ２４０７以降の処理を行う。【０１９６】
以上のように本実施形態では、ＭＰＵ９１０の処理により、最初にセルバランス検出電圧に達したセルに対応したバイパス回路のスイッチ素子を次の充電サイクルにおいてオンさせることができる。【０１９７】
次に図２５を参照して、複数のセルをバッテリーコントローラ７００〜７００ｎ毎の複数のグループに分けた場合のＭＰＵ９１０の処理について説明する。図２５は、第五の実施形態のＭＰＵの処理を説明する第二のフローチャートである。【０１９８】
図２５のステップＳ２５０１からステップＳ２５０８までの処理は、図２４のステップＳ２４０１からステップＳ２４０８までの処理と同様である。尚ステップＳ２５０１からステップＳ２５０８までの処理は、複数のグループのうち１つのグループに対して実行される。【０１９９】
ステップＳ２５０８においてバッテリーアドレスを０とすると、ＭＰＵ９１０は、ステップＳ２５０２からステップＳ２５０８までの処理を行ったグループに対応するバッテリーコントローラ７００ｎのチップアドレスが最終値か否かを判断する（ステップＳ２５０９）。すなわちＭＰＵ９１０は、すべてのグループに対してステップＳ２５０２からステップＳ２５０８までの処理を実行したか否かを判断している。本実施形態では、各グループ毎にバッテリーコントローラ７００ｎが設けられている。したがってＭＰＵ９１０は、バッテリーコントローラ７００ｎを特定するチップアドレスを切り替えることで、セルのグループを切り替えることができる。【０２００】
ステップＳ２５０９において、チップアドレスの値が最終値であった場合、ＭＰＵ９１０は制御信号ＳＩに含まれるチップアドレスの値を０とする（ステップＳ２５１０）。【０２０１】
続いてＭＰＵ９１０は、ステップＳ２４０２において受信した検出結果において、充電停止電圧に達したことが検出されているか否かを判断する（ステップＳ２５１１）。ステップＳ２５１１において充電停止電圧が検出されていた場合、ＭＰＵ９１０は充電を停止させる（ステップＳ２５１２）。ステップＳ２５１１において充電停止電圧が検出されていない場合、ＭＰＵ９１０は、ステップＳ２５０２以降の処理を繰り返す。【０２０２】
ステップＳ２５０９においてチップアドレスの値が最終値でない場合、ＭＰＵ９１０は、制御信号ＳＩに含まれるチップアドレスの値を次のグループと接続されたバッテリーコントローラ７００ｎ＋１の値に切り替え（ステップＳ２５１３）、ステップＳ２５１１へ進む。【０２０３】
またステップＳ２５１４、２５１５の処理は、図２４のステップＳ２４１１、２４１２の処理と同様であるから説明を省略する。【０２０４】
以上のように本実施形態では、セルがバッテリーコントローラ７００ｎ毎に複数のグループに分割されている場合でも、グループ毎に最初にセルバランス検出電圧へ達したセルに対応したバイパス回路のスイッチ素子を次の充電サイクルにおいてオンさせることができる。【０２０５】
したがって本実施形態によれば、他の実施形態と同様にセルに充電された充電電荷量の利用効率を向上させ、且つ電池パックの寿命を延ばすことができる。【０２０６】
（第六の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第六の実施形態について説明する。本発明の第六の実施形態では、セルの電圧が充電停止電圧、セルバランス検出電圧、過放電検出電圧の何れかに達したことを検出する手段をＭＰＵ側へ設けた点のみ、第五の実施形態と異なる。以下の第六の実施形態の説明では、第五の実施形態との相違点についてのみ説明し、第五の実施形態と同様の機能構成を有するものには第五の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。【０２０７】
図２６は、第六の実施形態の充放電制御回路を説明するための図である。始めに本実施形態の充放電制御回路８００Ａ〜８００Ａｎを有する保護モジュール９００Ａについて説明する。本実施形態の保護モジュール９００Ａは、充放電制御回路８００Ａ〜８００Ａｎ、ＭＰＵ９１０Ａ、レベル子後回路９２０、スイッチ素子Ｍ１０、Ｍ２０を有する。本実施形態のＭＰＵ９１０Ａは、充放電制御回路８００Ａ〜８００Ａｎから出力される複数のセルの電圧を受信し、セルの電圧が充電停止電圧、セルバランス検出電圧、過放電検出電圧の何れかに達したことを検出する。そしてＭＰＵ９１０Ａは、検出結果に基づく制御信号ＳＩを充放電制御回路８００Ａ〜８００Ａｎへ送信する。【０２０８】
以下に充放電制御回路８００Ａ〜８００Ａｎについて説明する。本実施形態の充放電制御回路８００Ａ〜８００Ａｎは、それぞれが同様の構成を有するため、例として充放電制御回路８００Ａについて説明する。【０２０９】
本実施形態の充放電制御回路８００Ａは、バッテリーモニタ７００Ａ、絶縁通信回路７１０、バイパス回路を有する。バッテリーモニタ７００Ａは、セルＢＡＴ１、セルＢＡＴ２、セルＢＡＴ３の電圧をモニタする。バッテリーモニタ７００Ａによりモニタされた電圧は、絶縁通信回路７１０を介してＭＰＵ９１０Ａへ供給される。【０２１０】
本実施形態のＭＰＵ９１０Ａには、セルの電圧が充電停止電圧へ達したことを検出するための充電停止閾値電圧と、セルの電圧がセルバランス検出電圧へ達したことを検出するためのセルバランス閾値電圧と、セルの電圧がセ過放電検出電圧へ達したことを検出するための過放電閾値電圧と、が設定されている。ＭＰＵ９１０Ａは、バッテリーモニタ７００Ａから出力されるセルの電圧と、上記各閾値電圧とを比較し、セルの電圧が充電停止電圧、セルバランス検出電圧、過放電検出電圧の何れかに達しているか否かを判断する。【０２１１】
図２７は、第六の実施形態のバッテリーモニタを説明する図である。本実施形態のバッテリーモニタ７００Ａは、電圧測定回路７５０Ａ、電圧レベル変換回路７５５Ａ、直並列変換回路７６０Ａ、Ａ／Ｄ変換回路７６５を有する。【０２１２】
電圧測定回路７５０Ａは、信号レベル変換回路７７０Ａ、７８０Ａ、７９０Ａ、電圧変換回路７８５を有する。【０２１３】
本実施形態の信号レベル変換回路７７０Ａ、７８０Ａ、７９０Ａは、第五の実施形態のレベル変換回路７７７と同様の構成である。【０２１４】
本実施形態の電圧変換回路７８５は、セルＢＡＴ１、セルＢＡＴ２、セルＢＡＴ３の電圧を、基準電圧を基準とする電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換回路７６５へ出力する。【０２１５】
図２８は、第六の実施形態の電圧変換回路の一例を示す図である。本実施形態の電圧変換回路７８５では、電圧レベル変換回路７５５Ａのデコーダで生成されたバッテリー選択信号である信号ＧｘＮにより選択されたセルの電圧が接点Ａと接点Ｂとの間に現れる。この電圧は、
信号ＣＦＨＮにより制御されるスイッチＳＷ１、ＳＷ２を介して蓄電素子Ｃ１０に充電される。【０２１６】
蓄電素子Ｃ１０は、信号ＣＯＶＮにより、負極側端子が基準となるＶＳＳ端子と接続される。また蓄電素子Ｃ１０は、正極側端子がオペアンプ７８６の非反転入力端子に接続される。オペアンプ７８６の出力は、反転入力端子に接続され、ゲイン＝１の増幅器を形成している。オペアンプ７８６の出力は、Ａ／Ｄ変換回路７６５へ供給される。【０２１７】
図２９は、第六の実施形態の電圧レベル変換回路に含まれるデコーダの一例を示す図である。本実施形態のデコーダは、第五の実施形態のデコーダに信号ＣＦＨＮと信号ＣＯＶＮのレベルシフトを追加したものである。尚図２９に示すシンボルは、図２３に示した通りである。【０２１８】
次に本実施形態のＭＰＵ９１０Ａの処理について説明する。始めに保護モジュール９００Ａに接続された複数のセルを１つのグループとした場合のＭＰＵ９１０Ａの処理を説明する。【０２１９】
本実施形態のＭＰＵ９１０Ａの処理は、図２４のステップＳ２４０４、ステップＳ２４０９、ステップＳ２４１１以外の処理を除き、図２４の処理と同様である。本実施形態のＭＰＵ９１０Ａは、ステップＳ２４０４に該当するステップにおいて、絶縁通信回路７１０を介してバッテリーモニタ７００Ａから出力されるセルの電圧と、ＭＰＵ９１０Ａ内に設定されたセルバランス閾値電圧とを比較し、セルバランス検出電圧に達したか否かを判断する。【０２２０】
同様にＭＰＵ９１０Ａは、ステップＳ２４０９に該当するステップにおいて、セルの電圧と、ＭＰＵ９１０Ａ内に設定された充電停止検出閾値とを比較し、セルの電圧が充電停止電圧となったか否かを判断する。【０２２１】
さらにＭＰＵ９１０Ａは、ステップＳ２４１１に該当するステップにおいてセルの電圧と、ＭＰＵ９１０Ａ内に設定された過放電検出閾値とを比較し、セルの電圧が過放電電圧となったか否かを判断する。【０２２２】
次に保護モジュール９００Ａに接続されたセルを複数のグループに分割した場合の処理を説明する。本実施形態のＭＰＵ９１０Ａの処理は、図２５のステップＳ２５０４、ステップＳ２５１１、ステップＳ２５１４以外の処理を除き、図２５の処理と同様である。ステップＳ２５０４の処理は、ステップＳ２４０４と同様であり、ステップＳ２５１１はステップＳ２４０９と同様であり、ステップＳ２５１４はステップＳ２４１１と同様である。【０２２３】
したがって本実施形態でも、第五の実施形態と同様に、セルに充電された充電電荷量の利用効率を向上させ、且つ電池パックの寿命を延ばすことができる。【０２２４】
以上、各実施例に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施例に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２２５】
本発明は、二次電池の保護を行う保護モジュールに適用可能である。【０２２６】
本国際出願は、２００９年１０月２７日に出願された日本国特許出願第２００９−２４６８１４号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２００９−２４６８１４号の全内容を本国際出願に援用する。また本国際出願は、２０１０年２月１０日に出願された日本国特許出願第２０１０−２７４６７号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１０−２７４６７号の全内容を本国際出願に援用する。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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