(57)【要約】  ２次電池（Ｖｂａｔ）と、充電器（Ｖｃｈｇ）と、２次電池（Ｖｂａｔ）と負荷（ＲＬ）との間の導通制御を行うトランジスタ（Ｔ１）と、充電器（Ｖｃｈｇ）と２次電池（Ｖｂａｔ）との間の導通制御を行うトランジスタ（Ｔ２）と、カソード同士が接続され、かつ２次電池（Ｖｂａｔ）と充電器（Ｖｃｈｇ）との間に接続されダイオード（Ｄ１，Ｄ２）と、トランジスタ（Ｔ１）のゲートに転送される電荷を蓄積する容量（ＣＰ１）と、トランジスタ（Ｔ２）のゲートに転送される電荷を蓄積する容量（ＣＰ２）と、２次電池（Ｖｂａｔ）の充放電を制御するバッテリー制御装置（１００）とを備えている。
2014024337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電流を供給する２次電池と、
前記２次電池を充電する充電器と、
前記充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第１のＮＭＯＳトランジスタと、
前記２次電池から前記負荷への電流経路の導通制御を行う第２のＮＭＯＳトランジスタと、
アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、
アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードと、
前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第１の容量と、
前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第２の容量と、
前記第１および第２の容量への電荷の蓄積、ならびに前記第１および第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートへの電荷の転送をそれぞれ制御することによって、前記２次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置とを備えている
ことを特徴とするバッテリー装置。
【請求項２】
前記バッテリー制御装置は、
前記第１の容量に蓄積された電荷を前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送するか否かを制御する第１のスイッチ部と、
前記第２の容量に蓄積された電荷を前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送するか否かを制御する第２のスイッチ部と、
一端が前記第１および第２のダイオードのカソード間に接続された第３のスイッチ部と、
前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第１の容量に蓄積するための電荷を出力する第１のレベルシフト回路と、前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第２の容量に蓄積するための電荷を出力する第２のレベルシフト回路とを有する第１のレベルシフト部とを備えている
ことを特徴とする請求項１のバッテリー装置。
【請求項３】
前記第１のレベルシフト部は、
前記第１のレベルシフト回路が前記第１の容量を充電し、かつ前記第２のスイッチ部が前記第２の容量に蓄積された電荷を前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送しているとき、前記第２のレベルシフト回路の動作を停止する一方、
前記第２のレベルシフト回路が前記第２の容量を充電し、かつ前記第１のスイッチ部が前記第１の容量に蓄積された電荷を前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送しているとき、前記第１のレベルシフト回路の動作を停止する
ことを特徴とする請求項２のバッテリー装置。
【請求項４】
前記第１乃至第３のスイッチ部は、ＰＭＯＳトランジスタで構成される
ことを特徴とする請求項２のバッテリー装置。
【請求項５】
前記バッテリー制御装置は、
前記第１の容量に蓄積された電荷を前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送するか否かを制御する第１のスイッチ部と、
前記第２の容量に蓄積された電荷を前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送するか否かを制御する第２のスイッチ部と、
一端が前記第１および第２のダイオードのカソード間に接続された第３のスイッチ部と、
前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第１および第２の容量に蓄積するための電荷を出力する第３のレベルシフト回路を有する第２のレベルシフト部とを備えている
ことを特徴とする請求項１のバッテリー装置。
【請求項６】
前記バッテリー制御装置は、
前記第３のレベルシフト回路が前記第１の容量を充電しているとき、前記第２の容量に蓄積された電荷を第２のＮＭＯＳトランジスタに転送する一方、
前記第３のレベルシフト回路が前記第２の容量を充電しているとき、前記第１の容量に蓄積された電荷を第１のＮＭＯＳトランジスタに転送する
ことを特徴とする請求項５のバッテリー装置。
【請求項７】
前記第１乃至第３のスイッチ部は、ＰＭＯＳトランジスタで構成される
ことを特徴とする請求項５のバッテリー装置。
【請求項８】
負荷に電流を供給する２次電池と、
前記２次電池を充電する充電器と、
前記２次電池から前記負荷への電流経路の導通制御を行う第１のＰＭＯＳトランジスタと、
前記充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第２のＰＭＯＳトランジスタと、
アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、
アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードと、
前記第１および第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給する電圧を制御することによって、前記２次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置とを備えている
ことを特徴とするバッテリー装置。
【請求項９】
前記バッテリー制御装置は、
前記第１のＰＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を供給するか否かを制御する第１のスイッチ部と、
前記第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を供給するか否かを制御する第２のスイッチ部と、
一端が前記第１および第２のダイオードのカソード間に接続された第３のスイッチ部と、
前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第１のＰＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を出力する第１のレベルシフト回路と、前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を出力する第２のレベルシフト回路とを有する第１のレベルシフト部とを備えている
ことを特徴とする請求項８のバッテリー装置。
【請求項１０】
前記第１のレベルシフト部は、
前記第１のレベルシフト回路から出力された電圧が前記第１のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給されているとき、前記第２のレベルシフト回路の動作を停止する一方、
前記第２のレベルシフト回路から出力された電圧が前記第１のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給されているとき、前記第１のレベルシフト回路の動作を停止する
ことを特徴とする請求項９のバッテリー装置。
【請求項１１】
前記第１乃至第３のスイッチ部は、ＰＭＯＳトランジスタで構成される
ことを特徴とする請求項９のバッテリー装置。
【請求項１２】
充電器から２次電池への電流経路の導通制御を行う第１のＮＭＯＳトランジスタと、
前記２次電池から負荷への電流経路の導通制御を行う第２のＮＭＯＳトランジスタと、
前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第１の容量と、
前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第２の容量とともに用いられ、
アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、
アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードとを備え、
前記第１および第２の容量への電荷の蓄積、ならびに前記第１および第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートへの電荷の転送をそれぞれ制御することによって、前記２次電池の充放電を制御する
ことを特徴とするバッテリー制御装置。
【請求項１３】
２次電池から負荷への電流経路の導通制御を行う第１のＰＭＯＳトランジスタと、
充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第２のＰＭＯＳトランジスタとともに用いられ、
アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、
アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードとを備え、
前記第１および第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給する電圧を制御することによって、前記２次電池の充放電を制御する
ことを特徴とするバッテリー制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次電池を備えたバッテリー装置の制御にかかる発明であり、特に２次電池の充電、及び放電を制御する際の省電力化技術、及び生産性、拡張性技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池等の２次電池のバッテリー・パックを内蔵したバッテリー装置は、携帯機器から電気自動車のバッテリーや電動式自転車にも広がっている。【０００３】
このような充電可能な２次電池を組み込んだバッテリー装置に求められる性能の一つとして、バッテリーの充放電時の低消費電力化があげられる。また、このようなバッテリー装置の開発においては、低消費電力化だけでなく、個々の構成部品の簡素化や拡張性も要求される。【０００４】
バッテリー・パック内の制御装置の低消費電力化では、例えば特許文献２の図１などに開示されるように、バッテリー制御装置内のアナログ回路やロジック回路で使用される電源電圧を、外部の２次電池バッテリーや充電器から供給される電圧を降圧することによって、低減する技術が知られている。【０００５】
特許文献１にかかるバッテリー充電器では、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタを充放電の制御スイッチとして使用し、このＰＭＯＳトランジスタを駆動する電圧をバッテリー・パックや充電器から供給している。しかし、バッテリー装置内の回路素子はバッテリー電圧ほど高い電圧を必要としないため、当該バッテリー装置内にチャージポンプ動作の降圧回路を設けて内部回路の低消費電力化を図っている。【０００６】
一方、高耐圧のＮＭＯＳトランジスタを充放電の制御スイッチとして使用する場合、特許文献２の図１などのようなチャージポンプ回路によってＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を昇圧する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３３１３４号公報
【特許文献２】特開２００６−２７５６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されたバッテリー充電装置では、充放電スイッチに高耐圧ＰＭＯＳトランジスタを用いているが、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタは高耐圧ＮＭＯＳトランジスタよりも特性が劣っている。特に、トランジスタのオン抵抗とスイッチング速度はＮＭＯＳトランジスタの方が優れており、コスト的にもＮＭＯＳトランジスタの方が有利である。【０００９】
しかしながら、充放電スイッチとして高耐圧ＮＭＯＳトランジスタを用いると、特許文献２に開示されたようなチャージポンプ回路でゲート電圧を昇圧する必要があり、パルスに応じた動作による消費電力の増加が問題となる。【００１０】
一方、充放電スイッチとしてＮＭＯＳトランジスタを使用する場合には、充放電電圧から閾値電圧Ｖｔｈの電圧降下が発生するが、充放電スイッチとして高耐圧ＰＭＯＳトランジスタを使用する場合には、この電圧降下が発生しないため、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタを用いる場合の利点といえる。したがって、内部の制御構成を変更せずにＮＭＯＳおよびＰＭＯＳトランジスタに適用できれば、生産性及び拡張性において有利になる。しかし、特許文献１にかかる充電装置の内部回路を変更せずに充放電用の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタに適用することは困難である。【００１１】
かかる点に鑑みて、本発明は、バッテリー装置について、低消費電力化、及び制御装置のシステムの生産性と拡張性の改善を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため本発明によって次のような解決手段を講じた。すなわち、バッテリー装置は、負荷に電流を供給する２次電池と、前記２次電池を充電する充電器と、前記充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第１のＮＭＯＳトランジスタと、前記２次電池から前記負荷への電流経路の導通制御を行う第２のＮＭＯＳトランジスタと、アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードと、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第１の容量と、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第２の容量と、前記第１および第２の容量への電荷の蓄積、ならびに前記第１および第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートへの電荷の転送をそれぞれ制御することによって、前記２次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置とを備えている。【００１３】
あるいは、バッテリー装置は、負荷に電流を供給する２次電池と、前記２次電池を充電する充電器と、前記２次電池から前記負荷への電流経路の導通制御を行う第１のＰＭＯＳトランジスタと、前記充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第２のＰＭＯＳトランジスタと、アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードと、前記第１および第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給する電圧を制御することによって、前記２次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置とを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、従来のバッテリー装置に比べて消費電力、生産性、及び拡張性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施例２に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例３に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、スイッチ部の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施例１＞
図１は、実施例１に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。図１に示すバッテリー装置１０は、充電器Ｖｃｈｇによって２次電池Ｖｂａｔを充電し、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬに電流を供給する。バッテリー装置１０は、第１の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＴ１（以下、トランジスタＴ１と記載する。）と、第２の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＴ２（以下、トランジスタＴ２と記載する。）と、電圧値がＶＢ１である２次電池Ｖｂａｔと、第１および第２の容量ＣＰ１，ＣＰ２と、電圧値がＶＢ２である充電器Ｖｃｈｇと、バッテリー制御装置１００とを備えている。
【００１７】
トランジスタＴ１は、２次電池Ｖｂａｔと充電器Ｖｃｈｇとの間に接続され、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔへの電流経路の導通制御を行う。トランジスタＴ２は、２次電池Ｖｂａｔと充電器Ｖｃｈｇとの間に接続され、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬへの電流経路の導通制御を行う。
【００１８】
トランジスタＴ１のゲート・ソース間には、ゲート電圧を放電するための抵抗素子Ｒ３が接続される。トランジスタＴ２のゲート・ソース間には、ゲート電圧を放電するための抵抗素子Ｒ４が接続される。トランジスタＴ１のゲート・ソース間には寄生容量Ｃｇｓ１が存在し、トランジスタＴ２のゲート・ソース間には寄生容量Ｃｇｓ２が存在している。また、トランジスタＴ１，Ｔ２のそれぞれのゲートを過渡的な大電流から保護するために、ダイオードＤ３，Ｄ４がそれぞれ設けられる。
【００１９】
容量ＣＰ１には、チャージポンプ動作によってトランジスタＴ１のゲート電圧を昇圧するための電荷が蓄積される。容量ＣＰ２には、チャージポンプ動作によってトランジスタＴ２のゲート電圧を昇圧するための電荷が蓄積される。
【００２０】
バッテリー制御装置１００は、２次電池Ｖｂａｔに接続される端子Ｎｖｂａｔと、充電器Ｖｃｈｇ及びバッテリー装置１０によって駆動される駆動負荷ＲＬがそれぞれ接続される端子Ｎｖｃｈｇと、２次電池Ｖｂａｔによって駆動負荷ＲＬが駆動する際に動作するトランジスタＴ１に接続される端子Ｎ＿ＣＨＧと、２次電池Ｖｂａｔを充電する際に動作するトランジスタＴ２に接続される端子Ｎ＿ＤＩＳと、容量ＣＰ１に接続される端子Ｎ１ａ，Ｎ１ｂと、容量ＣＰ２に接続される端子Ｎ２ａ，Ｎ２ｂとを有する。
【００２１】
バッテリー制御装置１００は、端子Ｎｖｂａｔと端子Ｎｖｃｈｇとの間に、アノードが端子Ｎｖｂａｔに接続された第１のダイオードＤ１と、アノードが端子Ｎｖｃｈｇに接続された第２のダイオードＤ２とを有する。第１および第２のダイオードＤ１，Ｄ２のカソードは接続されており、端子Ｎｖｂａｔと端子Ｎｖｃｈｇとの間の電流の逆流を防止する。
【００２２】
また、バッテリー制御装置１００は、後述するパルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄを生成するパルス発生器１２０を有する。
【００２３】
また、バッテリー制御装置１００は、第１のスイッチ部１０１、第２のスイッチ部１０２、ダイオードＤ１とダイオードＤ２のカソード間に接続された第３のスイッチ部１０３、第４のスイッチ部１０４と、端子Ｎ２ｂと接地電位との間に接続されるスイッチＳＷ１４と、第１のレベルシフト部１０５とを有する。
【００２４】
スイッチ部１０１は、スイッチＳＷ１，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７を有する。スイッチ部１０１は、充電器Ｖｃｈｇによって２次電池Ｖｂａｔを充電するときに、トランジスタＴ１のゲート電圧を昇圧するためにスイッチング動作を行う。
【００２５】
スイッチ部１０２は、スイッチＳＷ２，ＳＷ１０，ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３を有する。スイッチ部１０２は、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬに放電電流が供給されて駆動負荷ＲＬが駆動するときに、トランジスタＴ２のゲート電圧を昇圧するためにスイッチング動作を行う。
【００２６】
スイッチ部１０３は、スイッチＳＷ８，ＳＷ９を有する。スイッチ部１０３は、２次電池Ｖｂａｔ、もしくは充電器Ｖｃｈｇから動作電圧をレベルシフト部１０５に与える際にスイッチング動作をする。
【００２７】
スイッチ部１０４は、スイッチＳＷ３を有する。スイッチ部１０４は、端子Ｎ＿ＣＨＧと端子Ｎｖｃｈｇとを、ダイオードＤ１，Ｄ２を介さずに短絡するためのスイッチである。
【００２８】
第１のレベルシフト部１０５は、チャージポンプ容量である容量ＣＰ１，ＣＰ２に、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート電圧を昇圧するための昇圧電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を与えるものである。つまり、容量ＣＰ１，ＣＰ２は、レベルシフト部１０５から供給される電圧によって充電される。
【００２９】
レベルシフト部１０５は、スイッチ部１０３のスイッチＳＷ８を通じて電源端子に接続される第１のレベルシフト回路ＡＭＰ１を有する。レベルシフト回路ＡＭＰ１の非反転入力は、抵抗素子Ｒ１を介してスイッチＳＷ８、および電流源Ｉ１（電流値Ｉ）の一端に接続される。電流源Ｉ１の他端は接地電位に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ１の反転入力には、レベルシフト回路ＡＭＰ１の出力がフィードバックするように接続される。
【００３０】
レベルシフト回路ＡＭＰ１の電源端子はスイッチ部１０１のスイッチＳＷ６に接続され、出力端子はスイッチ部１０１のスイッチＳＷ７に接続される。
【００３１】
また、レベルシフト部１０５は、スイッチ部１０３のスイッチＳＷ９を通じて電源端子に接続される第２のレベルシフト回路ＡＭＰ２を有する。レベルシフト回路ＡＭＰ２の非反転入力は、抵抗素子Ｒ２を介してスイッチＳＷ９、および電流源Ｉ１の一端に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ２の反転入力には、レベルシフト回路ＡＭＰ２の出力端子がフィードバックするように接続される。
【００３２】
レベルシフト回路ＡＭＰ２の電源端子はスイッチ部１０２のスイッチＳＷ１２に接続され、出力端子はスイッチ部１０２のスイッチＳＷ１３に接続される。
【００３３】
パルス発生器１２０は、図１に示す波形のパルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄを生成して出力する。パルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄは、それぞれ、図１に示すように各スイッチに入力される
以上のような構成において、駆動負荷ＲＬが２次電池Ｖｂａｔで駆動しているとき、充電器Ｖｃｈｇは端子Ｎｖｃｈｇから切り離される。また、充電器Ｖｃｈｇで２次電池Ｖｂａｔを充電するときは、駆動負荷ＲＬは端子Ｎｖｃｈｇに接続されたままであるが、これによって駆動負荷ＲＬは駆動しないようになっている。
【００３４】
本実施例において、チャージポンプ容量ＣＰ１，ＣＰ２を用いてトランジスタＴ１，Ｔ２のゲート電圧を昇圧するためには、容量ＣＰ１が充電されているとき、つまり容量ＣＰ１に電荷が蓄積されているときは容量ＣＰ２の電荷をトランジスタＴ２のゲート端子に転送する。一方、容量ＣＰ２が充電されているとき、つまり容量ＣＰ２に電荷が蓄積されてているときは容量ＣＰ１の電荷をトランジスタＴ１のゲート端子に転送する。このように、トランジスタＴ１，Ｔ２および容量ＣＰ１，ＣＰ２において、電荷の蓄積と電荷の転送とを交互に行うことで、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート電圧を昇圧することができる。
【００３５】
以下、本実施例に係るバッテリー装置１０の動作を説明する。
（１）容量ＣＰ１に電荷を蓄積し、かつ容量ＣＰ２からトランジスタＴ２のゲートに電荷を転送する期間の動作
充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって２次電池Ｖｂａｔを充電する場合や、２次電池からの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１，１０２，１０４の全てのスイッチはスイッチング動作をする。２次電池Ｖｂａｔを充電するためには、トランジスタＴ１をＯＮにしなければならない。トランジスタＴ１のソース端子は２次電池Ｖｂａｔに接続され、ドレイン端子はトランジスタＴ２のドレイン端子に接続される。さらに、トランジスタＴ１のバックゲート端子はソース端子に接続される。
【００３６】
また、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に昇圧電圧を供給するためのレベルシフト部１０５に駆動電圧を供給するスイッチＳＷ８，ＳＷ９は常時オン状態にする。
【００３７】
このような接続においてトランジスタＴ１のゲートをオンするためには、ソース電圧を基準にして、トランジスタＴ１の閾値電圧Ｖｔｈ１以上の電圧をゲートに与えなければならない。つまり、ゲート電圧をＶＢ１＋Ｖｔｈ１に昇圧する必要がある。
【００３８】
例えばＶＢ１＞ＶＢ２の場合、ダイオードＤ１がオンして、レベルシフト部１０５にはＶＢ１が供給される。ここで、レベルシフト部１０５は、トランジスタＴ１のゲート電圧をチャージポンプ動作により昇圧するレベルシフト回路ＡＭＰ１と、トランジスタＴ２のゲート電圧をチャージポンプ動作により昇圧するレベルシフト回路ＡＭＰ２とを有している。レベルシフト回路ＡＭＰ１の電源端子は、スイッチＳＷ８を通じてダイオードＤ１，Ｄ２のカソード間に接続され、非反転入力端子は、抵抗素子Ｒ１を通じて当該電源端子、および一端が接地電位に接続された電流源Ｉ１の他端に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ１の反転入力端子は、その出力端子をフィードバックするように接続される。このような構成において、レベルシフト回路ＡＭＰ１の電圧増幅率をＡｖ１とすると、レベルシフト回路ＡＭＰ１の出力電圧Ｖｏ１は、Ｖｏ１＝（ＶＢ１−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ１／（１＋Ａｖ１）で表すことができる。出力電圧Ｖｏ１を、容量ＣＰ１とスイッチ部１０１とを用いてチャージポンプ動作をすることによって、容量ＣＰ１はＶＢ１−Ｖｏ１（＝Ｖｏｕｔ１）に充電される。
【００３９】
また、ＶＢ１＜ＶＢ２の場合、ダイオードＤ２がオンし、レベルシフト部１０５にはＶＢ２が供給される。したがって、レベルシフト回路ＡＭＰ１の出力電圧Ｖｏ１はＶｏ１＝（ＶＢ２−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ１／（１＋Ａｖ１）で表すことができる。容量ＣＰ１はチャージポンプ動作によって、ＶＢ２−Ｖｏ１（＝Ｖｏｕｔ１）に充電される。
【００４０】
チャージポンプ動作は、パルス発生器１２０からスイッチ部１０１，１０２にパルスが入力されることで行われる。
【００４１】
パルス発生器１２０は、図１に示すタイミングチャートのように、４パターンのパルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄを発生する。なお、パルスφ１，φ１ｄ、ならびにパルスφ２，φ２ｄがオンオフするとき、これらが同時にオンオフすることで突入電流等が発生するのを防止するために、パルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄのそれぞれが論理遷移するタイミングを遅延させている。
【００４２】
容量ＣＰ１が充電される期間では、パルスφ１，φ１ｄによってスイッチＳＷ６，ＳＷ７がオン状態となり、パルスφ２，φ２ｄによってスイッチＳＷ４，ＳＷ５がオフ状態となる。このとき、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフ状態、スイッチＳＷ８，ＳＷ９をオン状態にしておく。これにより、レベルシフト部１０５の出力電圧Ｖｏ１によって容量ＣＰ１が充電される。
【００４３】
一方、この期間では容量ＣＰ２に蓄積された電圧はスイッチ部１０２のスイッチング動作によりトランジスタＴ２のゲート端子に転送される。つまり、パルスφ２，φ２ｄによりスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３はオフ状態、パルスφ１，φ１ｄによりスイッチＳＷ１０，ＳＷ１１はオン状態になり、容量ＣＰ２に蓄積された電圧がトランジスタＴ２のゲート端子に転送される。
【００４４】
このとき、容量ＣＰ２に電圧を供給するレベルシフト回路ＡＭＰ２はバッテリー装置１０内のレジスタ部（図示せず）から低消費電力モードの信号を受けてその動作を停止する。
【００４５】
つまり、上述した期間において、レベルシフト回路ＡＭＰ１は動作する一方、レベルシフト回路ＡＭＰ２は動作を停止することで、レベルシフト回路ＡＭＰ２で消費される電力を低減することができる。これにより、バッテリー装置１０の消費電力を低減することができる。
（２）容量ＣＰ２に電荷を蓄積し、トランジスタＴ１のゲート端子に電荷を転送する期間の動作
充電器Ｖｂａｔからの充電電流Ｉｃｈによって２次電池Ｖｂａｔを充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１，１０２，１０４の全てのスイッチはスイッチング動作をする。２次電池Ｖｂａｔで駆動負荷ＲＬを駆動するためには、トランジスタＴ２をＯＮにしなければならない。トランジスタＴ２のソース端子は駆動負荷ＲＬに接続され、ドレイン端子はトランジスタＴ１のドレイン端子に接続される。さらに、トランジスタＴ２のバックゲート端子はソース端子に接続される。
【００４６】
また、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に昇圧電圧を供給するレベルシフト部１０５に駆動電圧を供給するスイッチＳＷ８，ＳＷ９は常時オン状態にする。
【００４７】
このような接続においてトランジスタT２のゲートをオンするためには、ソース端子の電圧を基準にして、トランジスタＴ２の閾値電圧Ｖｔｈ２以上の電圧をゲートに与えなければならない。つまり、ゲート電圧をＶＢ２＋Ｖｔｈ２に昇圧する必要がある。
【００４８】
例えばＶＢ１＞ＶＢ２の場合、ダイオードＤ１がオンして、レベルシフト部１０５にはＶＢ１が供給される。ここで、レベルシフト部１０５は、トランジスタＴ１のゲート電圧をチャージポンプ動作により昇圧するレベルシフト回路ＡＭＰ１と、トランジスタＴ２のゲート電圧をチャージポンプ動作により昇圧するレベルシフト回路ＡＭＰ２とを有している。レベルシフト回路ＡＭＰ２の電源端子は、スイッチＳＷ９を通じてダイオードＤ１，Ｄ２のカソード間に接続され、非反転入力端子は、抵抗素子Ｒ２を通じて当該電源端子、および一端が接地電位に接続された電流源Ｉ１の他端に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ２の反転入力端子は、その出力端子をフィードバックするように接続される。このような構成において、レベルシフト回路ＡＭＰ２の電圧増幅率をＡｖ２とすると、レベルシフト回路ＡＭＰ２の出力電圧Ｖｏ２は、Ｖｏ２＝（ＶＢ１−Ｒ２×Ｉ）×Ａｖ２／（１＋Ａｖ２）で表すことができる。出力電圧Ｖｏ２をチャージポンプ容量ＣＰ２とスイッチ部１０２とを用いてチャージポンプ動作をすることによって、容量ＣＰ２の電圧はＶＢ１−Ｖｏ２（＝Ｖｏｕｔ２）に充電される。
【００４９】
また、ＶＢ１＜ＶＢ２の場合、ダイオードＤ２がオンし、レベルシフト部１０５にはＶＢ２が供給される。したがって、レベルシフト回路ＡＭＰ２の出力電圧Ｖｏ２はＶｏ２＝（ＶＢ２−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ２／（１＋Ａｖ２）で表すことができる。容量ＣＰ２はチャージポンプ動作によって、ＶＢ２−Ｖｏ２（＝Ｖｏｕｔ２）に充電される。
【００５０】
容量ＣＰ２が充電される期間では、パルスφ２，φ２ｄによってスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３がオン状態となり、パルスφ１ｄ，φ１によってスイッチＳＷ１０，ＳＷ１１がオフ状態となる。このとき、スイッチＳＷ２，ＳＷ３はオフ状態、スイッチＳＷ８，ＳＷ９はオン状態にしておく。これにより、レベルシフト部１０５の出力電圧Ｖｏ２によって容量ＣＰ２が充電される。
【００５１】
一方、この期間では容量ＣＰ１に蓄積された電圧はスイッチ部１０１のスイッチング動作によりトランジスタＴ１のゲート端子に転送される。つまり、パルスφ２ｄ，φ２によりスイッチＳＷ４，ＳＷ５はオン状態、パルスφ１，φ１ｄのパルスによりスイッチＳＷ６，ＳＷ７はオフ状態になり、容量ＣＰ１に蓄積された電圧がトランジスタＴ１のゲート端子に転送される。
【００５２】
このとき、容量ＣＰ１に電圧を供給するレベルシフト回路ＡＭＰ１はバッテリー装置１０内のレジスタ部（図示せず）から低消費電力モードの信号を受けてその動作を停止する。
【００５３】
つまり、上述した期間において、レベルシフト回路ＡＭＰ２は動作する一方、レベルシフト回路ＡＭＰ１は動作を停止することで、レベルシフト回路ＡＭＰ１で消費される電力を低減することができる。これにより、バッテリー装置１０の消費電力を低減することができる。
【００５４】
以上のように、（１），（２）の一連の動作において、バッテリー制御装置１０の動作中は、トランジスタＴ１，Ｔ２はオン状態となっている。
【００５５】
（３）プリチャージ期間の動作
充電器Ｖｃｈｇの電圧がバッテリー制御装置１００の最小動作電圧未満の時、例えば２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１がほぼ０Ｖになったとき、スイッチＳＷ３をオン状態にする。これにより、トランジスタＴ１のゲートと充電器Ｖｃｈｇとが接続され、トランジスタＴ１をオンさせることができる。オンしたトランジスタＴ１と、トランジスタＴ２のボディダイオードを経由して、２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１は充電器Ｖｃｈｇの電圧ＶＢ２により徐々に充電される。
【００５６】
（４）トランジスタＴ１，Ｔ２がオフする期間の動作（バッテリー装置１０の動作が停止している期間）
例えば、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔを充電して２次電池Ｖｂａｔが満充電状態になった場合や、バッテリー装置１０が駆動負荷ＲＬを駆動していたときに、２次電池Ｖｂａｔが駆動負荷ＲＬを駆動するには十分な電圧がなくなった場合など、充電器Ｖｃｈｇを駆動しないときは、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ１、およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ２をオン状態にしてトランジスタＴ１，Ｔ２をオフにする。
【００５７】
以上の一連の動作により、バッテリー装置１０が動作中、レベルシフト回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で消費される電力を低減することができ、バッテリー装置１０の消費電力を低減することができる。
【００５８】
＜実施例２＞
図２は、実施例２に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。図１および図２における共通の符号は同一の構成要素を示す。
【００５９】
図２の示すバッテリー装置１０は、図１に示すバッテリー装置１０とバッテリー制御装置１００の構成が異なる。
【００６０】
具体的に、バッテリー制御装置１００において、第３のスイッチ部１０３は、スイッチＳＷ８を有する。また、バッテリー制御装置１００は、第２のレベルシフト部１０６を備えている。
【００６１】
スイッチＳＷ８は、一端がダイオードＤ１，Ｄ２のカソード間に接続され、他端がレベルシフト部１０６に接続される。
【００６２】
レベルシフト部１０６は、スイッチＳＷ８を通じて電源端子に接続される第３のレベルシフト回路ＡＭＰ３を有する。レベルシフト回路ＡＭＰ３の非反転入力は、抵抗素子Ｒ１を介してスイッチＳＷ８に接続されるともに、電流源Ｉ１（電流値Ｉ）を介して接地電位に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ３の反転入力は、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力端子をフィードバックするように接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ３の電源端子はスイッチ部１０１のスイッチＳＷ６およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ１２に接続され、出力端子はスイッチ部１０１のスイッチＳＷ７およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ１３に接続される。
【００６３】
以下、本実施例に係るバッテリー装置１０の動作を説明する。
【００６４】
（１）容量ＣＰ１に電荷を蓄積し、かつ容量ＣＰ２からトランジスタＴ２のゲートに電荷を転送する期間の動作
充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって２次電池Ｖｂａｔを充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１，１０２，１０４の全てのスイッチはスイッチング動作をする。また、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に昇圧電圧を供給するためのレベルシフト部１０６に電源電圧を供給するスイッチＳＷ８は常時オン状態にする。
【００６５】
このような接続においてトランジスタＴ１のゲートをオンさせるためには、ソース端子の電圧を基準にすると、トランジスタＴ１の閾値電圧Ｖｔｈ１以上の電圧をゲートに与えなければならない。つまり、ゲート端子をＶＢ１+Ｖｔｈ１に昇圧する必要がある。
【００６６】
例えばＶＢ１＞ＶＢ２の場合、ダイオードＤ１がオンして、レベルシフト部１０６にはＶＢ１が供給される。ここで、レベルシフト回路ＡＭＰ３の電圧増幅率をＡｖ３とすると、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３は、Ｖｏ３＝（ＶＢ１−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ３／（１＋Ａｖ３）と表すことができる。レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３をチャージポンプ容量ＣＰ１とスイッチ部１０１とを用いてチャージポンプ動作をすることによって、容量ＣＰ１はＶＢ１−Ｖｏ１（＝Ｖｏｕｔ３）に充電される。
【００６７】
また、ＶＢ１＜ＶＢ２の場合、ダイオードＤ２がオンし、レベルシフト部１０６にはＶＢ２が供給される。したがって、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３はＶｏ３＝（ＶＢ２−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ３／（１＋Ａｖ３）で表すことができる。容量ＣＰ１はチャージポンプ動作によって、ＶＢ２−Ｖｏ１（＝Ｖｏｕｔ３）に充電される。
【００６８】
チャージポンプ動作は、パルス発生器１２０からスイッチ部１０１，１０２にパルスが入力されることで行われる。
【００６９】
一方、この期間ではチャージポンプ容量ＣＰ２に蓄積された電圧はスイッチ部１０２のスイッチング動作によりトランジスタＴ２のゲート端子に転送される。つまり、パルスφ２，φ２ｄによりスイッチＳＷ１２、ＳＷ１３はオフ状態、パルスφ１ｄ，φ１によりスイッチＳＷ１０，ＳＷ１１はオン状態となり、容量ＣＰ２に蓄積された電圧がトランジスタＴ２のゲート端子に転送される。このとき、スイッチＳＷ２はオフ状態とする。
【００７０】
（２）容量ＣＰ２に電荷を蓄積、トランジスタＴ１のゲート端子に電荷を転送する期間の動作
バッテリー装置１０の２次電池Ｖｂａｔを充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１，１０２，１０４の全てのスイッチはスイッチング動作をする。２次電池Ｖｂａｔで駆動負荷ＲＬを駆動するためには、トランジスタＴ２をＯＮにする。ここで、トランジスタＴ２のソース端子の電圧を基準にすると、トランジスタＴ２の閾値電圧Ｖｔｈ２以上の電圧をゲートに与えなければならない。つまり、ＶＢ２＋Ｖｔｈ２に昇圧する必要がある。
【００７１】
例えばＶＢ１＞ＶＢ２の場合、ダイオードＤ１がオンして、レベルシフト部１０６にはＶＢ１が供給される。ここで、レベルシフト回路ＡＭＰ３の電圧増幅率をＡｖ３とすると、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３は、Ｖｏ３＝（ＶＢ１−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ３／（１＋Ａｖ３）で表すことができる。レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３をチャージポンプ容量ＣＰ２とスイッチ部１０２とを用いてチャージポンプ動作をすることによって、容量ＣＰ２はＶＢ１−Ｖｏ３（Ｖｏｕｔ３）に充電される。
【００７２】
また、ＶＢ１＜ＶＢ２の場合、ダイオードＤ２がオンし、レベルシフト部１０６にはＶＢ２が供給される。したがって、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３はＶｏ３＝（ＶＢ２−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ３／（１＋Ａｖ３）で表すことができる。容量ＣＰ２はチャージポンプ動作によって、ＶＢ２−Ｖｏ３（＝Ｖｏｕｔ３）に充電される。
【００７３】
一方、この期間ではチャージポンプ容量ＣＰ１に蓄積された電圧はスイッチ部１０１のスイッチング動作によりトランジスタＴ１のゲート端子に転送される。つまり、パルスφ２ｄ，φ２によりスイッチＳＷ４，ＳＷ５はオン状態、パルスφ１，φ１ｄによりスイッチＳＷ６，ＳＷ７はオフ状態になり、容量ＣＰ１に蓄積された電圧がトランジスタＴ１のゲート端子に転送される。このとき、スイッチＳＷ１はオフ状態とする。
【００７４】
以上のように、（１），（２）の一連の動作において、バッテリー制御装置１０の動作中は、トランジスタＴ１，Ｔ２はオン状態となっている。
【００７５】
（３）プリチャージ期間の動作
充電器Ｖｃｈｇの電圧がバッテリー制御装置１００の最小動作電圧未満の時、例えば２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１がほぼ０Ｖになったとき、スイッチＳＷ３をオン状態にする。これにより、トランジスタＴ１のゲートと充電器Ｖｖｈｇとが接続され、トランジスタＴ１をオンさせることができる。オンしたトランジスタＴ１と、トランジスタＴ２のボディダイオードを経由して、２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１は充電器Ｖｃｈｇの電圧ＶＢ２により徐々に充電される。
【００７６】
（４）トランジスタＴ１，Ｔ２がオフする期間の動作（バッテリー装置１０の動作が停止している期間）
例えば、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔを充電して２次電池Ｖｂａｔが満充電状態になった場合や、バッテリー装置１０が駆動負荷ＲＬを駆動していたときに、２次電池Ｖｂａｔが駆動負荷ＲＬを駆動するには十分な電圧がなくなった場合など、充電器Ｖｃｈｇを駆動しないときは、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ１、およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ２をオン状態にしてトランジスタＴ１，Ｔ２をオフにする。
【００７７】
以上の一連の動作において、レベルシフト部１０６ではレベルシフト回路ＡＭＰ３のみが動作するので、バッテリー装置１０のさらなる低消費電力化を図ることができる。また、レベルシフト部１０６の回路面積を小さくすることができる。
【００７８】
＜実施例３＞
図３は、実施例３に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。図１および図３における共通の符号は同一の構成要素を示す。
【００７９】
バッテリー装置１０は、第１の高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＴ３（以下、トランジスタＴ３と記載する。）と、第２の高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＴ４（以下、トランジスタＴ４と記載する。）と、電圧値がＶＢ１である２次電池Ｖｂａｔと、電圧値がＶＢ２である充電器Ｖｃｈｇと、バッテリー制御装置１００とを備えている。
【００８０】
トランジスタＴ３は、２次電池Ｖｂａｔと充電器Ｖｃｈｇとの間に接続され、駆動負荷ＲＬを駆動する際に動作し、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬへの電流経路の導通制御を行う。トランジスタＴ４は、２次電池Ｖｂａｔと充電器Ｖｃｈｇとの間に接続され、２次電池を充電する際に動作し、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔへの電流経路の導通制御を行う。
【００８１】
トランジスタＴ３のゲート・ソース間には、ゲート電圧を放電するための抵抗素子Ｒ３が接続される。トランジスタＴ４のゲート・ソース間には、ゲート電圧を放電するための抵抗素子Ｒ４が接続される。トランジスタＴ３のゲート・ソース間には寄生容量Ｃｇｓ３が存在し、トランジスタＴ４のゲート・ソース間には寄生容量Ｃｇｓ４が存在している。また、トランジスタＴ３，Ｔ４のそれぞれのゲートを過渡的な大電流から保護するために、ダイオードＤ３，Ｄ４がそれぞれ設けられる。
【００８２】
バッテリー制御装置１００において、端子Ｎ１ａは、端子Ｎｖｂａｔと接続される端子Ｎｖｂａｔ２を介して２次電池に接続される。端子Ｎ１ｂは、トランジスタＴ３のゲートに接続される。端子Ｎ２ａは、端子Ｎｖｃｈｇと接続される端子Ｎｖｐａｃｋを介して充電器Ｖｃｈｇおよび駆動負荷ＲＬに接続される。端子Ｎ２ｂは、トランジスタＴ４のゲートに接続される。なお、端子Ｎ＿ＣＨＧ，Ｎ＿ＤＩＳはオープンとなっている。
【００８３】
スイッチ部１０１は、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬに放電電流が供給されて駆動負荷ＲＬが駆動するときに、トランジスタＴ３のゲート電圧を昇圧するためにスイッチング動作を行う。
【００８４】
スイッチ部１０２は、充電器Ｖｃｈｇによって２次電池Ｖｂａｔを充電するときに、トランジスタＴ４のゲート電圧を昇圧するためにスイッチング動作を行う。
【００８５】
スイッチ部１０３は、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート端子に所定の電圧を与えるために必要な電圧を発生させるレベルシフト部１０５に電源電圧を供給する。
【００８６】
スイッチ部１０４は、端子Ｎｖｂａｔと端子Ｎｖｃｈｇとを、ダイオードＤ１，Ｄ２を介さずに短絡するためのスイッチである。
【００８７】
なお、スイッチＳＷ１４は、バッテリー装置１０が後述するプリチャージ期間の動作を行うときに、トランジスタＴ４のゲート端子を接地電位にするように導通制御される。
【００８８】
このように、図３のバッテリー制御装置１００の内部構成は、図１に示すバッテリー制御装置１００からパルス発生回路１２０およびパルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄを省略したものである。
【００８９】
以下、２次バッテリー装置１０を高耐圧ＰＭＯＳスイッチトランジスタに適用した場合の動作を説明する。
【００９０】
（１）トランジスタＴ３，Ｔ４のゲートに所定の電圧を供給する期間の動作
充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって２次電池Ｖｂａｔを充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ７、スイッチ部１０２のＳＷ１０，ＳＷ１２，ＳＷ１３はスイッチング動作をするが、スイッチＳＷ１，ＳＷ５，ＳＷ２，ＳＷ１１，ＳＷ３は常時オフ状態にする。
【００９１】
トランジスタＴ３，Ｔ４をＯＮにするためには、ソース端子の電圧を基準にして、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート電圧を、それぞれ、閾値電圧Ｖｔｐ３，Ｖｔｐ４分だけ低くしなければならない。ここで、トランジスタＴ３のソース端子を２次電池Ｖｂａｔ、トランジスタＴ４のソース端子を充電器Ｖｃｈｇに接続するために、スイッチＳＷ１，ＳＷ５，ＳＷ２，ＳＷ１１は常時オフ状態、スイッチＳＷ４，ＳＷ１０をオフ状態に設定する。
【００９２】
一方、レベルシフト部１０５の、レベルシフト回路ＡＭＰ１およびレベルシフト回路ＡＭＰ２にはそれぞれ、２次電池Ｖｂａｔ、もしくは充電器Ｖｃｈｇから電源電圧が供給される。このとき、レベルシフト回路ＡＭＰ１の出力電圧Ｖｏ１、およびレベルシフト回路ＡＭＰ２の出力電圧Ｖｏ２は、２次電池Ｖｂａｔおよび充電器Ｖｃｈｇの電圧ＶＢ１，ＶＢ２を基準とすると、
Ｖｏ１＝−（ＶＢ１−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ１／（１＋Ａｖ１）
Ｖｏ２＝−（ＶＢ２−Ｒ２×Ｉ）×Ａｖ１／（１＋Ａｖ１）
と表すことができる。
【００９３】
なお、Ａｖ１は、レベルシフト回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２の電圧増幅率である。出力電圧Ｖｏ１はトランジスタＴ３のゲート端子、出力電圧Ｖｏ２はトランジスタＴ４のゲート端子に供給される。これにより、トランジスタＴ３のゲート・ソース間電圧はＶｏ１−ＶＢ１となり、閾値電圧Ｖｔｐ３以下であり、トランジスタＴ４のゲート・ソース間電圧はＶｏ２−ＶＢ２となり、閾値電圧Ｖｔｐ４以下であるため、トランジスタＴ３，Ｔ４はオン状態になる。
【００９４】
これにより、バッテリー装置１０の２次電池Ｖｂａｔを充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈで充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動することができる。
【００９５】
なお、レベルシフト回路ＡＭＰ１から出力された出力電圧Ｖｏ１がトランジスタＴ３に供給されているとき、レベルシフト回路ＡＭＰ２は動作を停止し、レベルシフト回路ＡＭＰ２から出力された出力電圧Ｖｏ２がトランジスタＴ４に供給されているとき、レベルシフト回路ＡＭＰ１は動作を停止する。
【００９６】
（２）トランジスタＴ３，Ｔ４のゲートをオフするとともに、駆動負荷ＲＬの駆動を停止する期間の動作
この期間では、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート・ソース間電圧を、それぞれの閾値電圧Ｖｔｐ３，Ｖｔｐ４以上にすること、つまり、ゲートとソースの電圧を同電位にすることが必要である。
【００９７】
そのため、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ４、スイッチ部１０２のスイッチＳＷ１０をオン状態にする。これにより、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート・ソース間が短絡され、トランジスタＴ３，Ｔ４はそれぞれオフする。
【００９８】
また、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート端子に蓄積されている電圧が、それぞれのゲート端子に接続された抵抗素子Ｒ３，Ｒ４とゲート・ソース間の寄生容量Ｃｇｓ３，Ｃｇｓ４とによりソース端子に確実に放電される。
【００９９】
（３）プリチャージ期間の動作
充電器Ｖｃｈｇの電圧がバッテリー制御装置１００の最小動作電圧未満の時、例えば２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１がほぼ０Ｖになったとき、スイッチＳＷ１４をオン状態にし、トランジスタＴ４をオンする。オンしたトランジスタＴ４と、トランジスタＴ３のボディダイオードを経由して、２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１は充電器Ｖｃｈｇの電圧ＶＢ２により徐々に充電される。
【０１００】
（４）トランジスタＴ３，Ｔ４をオフする期間の動作
例えば、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔを充電して２次電池Ｖｂａｔが満充電状態になった場合や、バッテリー装置１０が駆動負荷ＲＬを駆動していたときに、２次電池Ｖｂａｔが駆動負荷ＲＬを駆動するのに十分な電圧がなくなった場合など、充電器Ｖｃｈｇを駆動しないときは、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ１、およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ２をオン状態にしてトランジスタＴ３，Ｔ４をオフにする。
【０１０１】
以上、本実施例に係るバッテリー制御装置１００では、充放電用トランジスタをＰＭＯＳトランジスタに適用することができるため、バッテリー装置１０は、従来例にない生産性及び拡張性を有する。また、本実施例では、ＰＭＯＳトランジスタＴ３，Ｔ４を昇圧するためのチャージポンプ容量が不要であり、チャージポンプ動作も不要であるため、さらなる低消費電力化を図るとともに、回路面積の縮小化を図ることができる。
【０１０２】
なお、上述した各実施例において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３は一例であり、スイッチＳＷ４〜ＳＷ７、およびスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３は好適には、図４に示すようなＰ型ＭＯＳトランジスタで構成されていてもよい。
【０１０３】
また、実施例１，２におけるトランジスタＴ１，Ｔ２、および実施例３におけるトランジスタＴ３，Ｔ４はバッテリー制御装置１００内に内蔵されてもよいし、バッテリー装置１０の外部に設けられていてもよい。また、上記各実施例におけるバッテリー制御装置１００は、好適には半導体集積回路で構成されてもよい。
【０１０４】
また、上記各実施例において、２次電池Ｖｂａｔは、例えば、複数個のリチウムイオン２次電池などを直列接続されて構成されるバッテリー・セルでもよい。また、充電器Ｖｃｈｇは、例えば２次電池Ｖｂａｔを充電するための充電器であって、好適にはＡＣ−ＤＣ変換されたスイッチング電源で構成されてもよい。
【０１０５】
また、上記実施例１，２において、パルス発生器１２０はバッテリー制御装置１００内に内蔵されてもよいし、バッテリー制御装置１００の外部にあってもよい。また、パルス発生器１２０は、バッテリー装置１０の外部に設けられていてもよい。つまり、チャージポンプ動作に必要なパルスがスイッチ部１０１，１０２に入力されればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明に係るバッテリー装置は、リチウム電池等で構成される２次電池を内蔵するバッテリー装置の省電力化、及び生産性と拡張性の改善に有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０        バッテリー装置
１００      バッテリー制御装置
１０１      第１のスイッチ部
１０２      第２のスイッチ部
１０３      第３のスイッチ部
１０５      第１のレベルシフト部
１０６      第２のレベルシフト部
ＡＭＰ１    第１のレベルシフト回路
ＡＭＰ２    第２のレベルシフト回路
ＡＭＰ３    第３のレベルシフト回路
Ｖｂａｔ    ２次電池
Ｖｃｈｇ    充電器
ＣＰ１      第１の容量
ＣＰ２      第２の容量
Ｄ１        第１のダイオード
Ｄ２        第２のダイオード
ＲＬ        駆動負荷（負荷）
Ｔ１        第１の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ（第１のＮＭＯＳトランジスタ）
Ｔ２        第２の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ（第２のＮＭＯＳトランジスタ）
Ｔ３        第１の高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ（第１のＰＭＯＳトランジスタ）
Ｔ４        第２の高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ（第２のＰＭＯＳトランジスタ）
【図１】
2014024337.tif 000003
【図２】
2014024337.tif 000004
【図３】
2014024337.tif 000005
【図４】
2014024337.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月9日(2015.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次電池を備えたバッテリー装置の制御にかかる発明であり、特に２次電池の充電、及び放電を制御する際の省電力化技術、及び生産性、拡張性技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池等の２次電池のバッテリー・パックを内蔵したバッテリー装置は、携帯機器から電気自動車のバッテリーや電動式自転車にも広がっている。
【０００３】
このような充電可能な２次電池を組み込んだバッテリー装置に求められる性能の一つとして、バッテリーの充放電時の低消費電力化があげられる。また、このようなバッテリー装置の開発においては、低消費電力化だけでなく、個々の構成部品の簡素化や拡張性も要求される。
【０００４】
バッテリー・パック内の制御装置の低消費電力化では、例えば特許文献２の図１などに開示されるように、バッテリー制御装置内のアナログ回路やロジック回路で使用される電源電圧を、外部の２次電池バッテリーや充電器から供給される電圧を降圧することによって、低減する技術が知られている。
【０００５】
特許文献１にかかるバッテリー充電器では、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタを充放電の制御スイッチとして使用し、このＰＭＯＳトランジスタを駆動する電圧をバッテリー・パックや充電器から供給している。しかし、バッテリー装置内の回路素子はバッテリー電圧ほど高い電圧を必要としないため、当該バッテリー装置内にチャージポンプ動作の降圧回路を設けて内部回路の低消費電力化を図っている。
【０００６】
一方、高耐圧のＮＭＯＳトランジスタを充放電の制御スイッチとして使用する場合、特許文献２の図１などのようなチャージポンプ回路によってＮＭＯＳトランジスタのゲート電圧を昇圧する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３３１３４号公報
【特許文献２】特開２００８−９９３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されたバッテリー充電装置では、充放電スイッチに高耐圧ＰＭＯＳトランジスタを用いているが、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタは高耐圧ＮＭＯＳトランジスタよりも特性が劣っている。特に、トランジスタのオン抵抗とスイッチング速度はＮＭＯＳトランジスタの方が優れており、コスト的にもＮＭＯＳトランジスタの方が有利である。
【０００９】
しかしながら、充放電スイッチとして高耐圧ＮＭＯＳトランジスタを用いると、特許文献２に開示されたようなチャージポンプ回路でゲート電圧を昇圧する必要があり、パルスに応じた動作による消費電力の増加が問題となる。
【００１０】
一方、充放電スイッチとしてＮＭＯＳトランジスタを使用する場合には、充放電電圧から閾値電圧Ｖｔｈの電圧降下が発生するが、充放電スイッチとして高耐圧ＰＭＯＳトランジスタを使用する場合には、この電圧降下が発生しないため、高耐圧ＰＭＯＳトランジスタを用いる場合の利点といえる。したがって、内部の制御構成を変更せずにＮＭＯＳおよびＰＭＯＳトランジスタに適用できれば、生産性及び拡張性において有利になる。しかし、特許文献１にかかる充電装置の内部回路を変更せずに充放電用の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタに適用することは困難である。
【００１１】
かかる点に鑑みて、本発明は、バッテリー装置について、低消費電力化、及び制御装置のシステムの生産性と拡張性の改善を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため本発明によって次のような解決手段を講じた。すなわち、バッテリー装置は、負荷に電流を供給する２次電池と、前記２次電池を充電する充電器と、前記充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第１のＮＭＯＳトランジスタと、前記２次電池から前記負荷への電流経路の導通制御を行う第２のＮＭＯＳトランジスタと、アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードと、前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第１の容量と、前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第２の容量と、前記第１および第２の容量への電荷の蓄積、ならびに前記第１および第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートへの電荷の転送をそれぞれ制御することによって、前記２次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置とを備えている。
【００１３】
あるいは、バッテリー装置は、負荷に電流を供給する２次電池と、前記２次電池を充電する充電器と、前記２次電池から前記負荷への電流経路の導通制御を行う第１のＰＭＯＳトランジスタと、前記充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第２のＰＭＯＳトランジスタと、アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードと、前記第１および第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給する電圧を制御することによって、前記２次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置とを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、従来のバッテリー装置に比べて消費電力、生産性、及び拡張性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施例２に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施例３に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、スイッチ部の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施例１＞
図１は、実施例１に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。図１に示すバッテリー装置１０は、充電器Ｖｃｈｇによって２次電池Ｖｂａｔを充電し、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬに電流を供給する。バッテリー装置１０は、第１の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＴ１（以下、トランジスタＴ１と記載する。）と、第２の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタＴ２（以下、トランジスタＴ２と記載する。）と、電圧値がＶＢ１である２次電池Ｖｂａｔと、第１および第２の容量ＣＰ１，ＣＰ２と、電圧値がＶＢ２である充電器Ｖｃｈｇと、バッテリー制御装置１００とを備えている。
【００１７】
トランジスタＴ１は、２次電池Ｖｂａｔと充電器Ｖｃｈｇとの間に接続され、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔへの電流経路の導通制御を行う。トランジスタＴ２は、２次電池Ｖｂａｔと充電器Ｖｃｈｇとの間に接続され、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬへの電流経路の導通制御を行う。
【００１８】
トランジスタＴ１のゲート・ソース間には、ゲート電圧を放電するための抵抗素子Ｒ３が接続される。トランジスタＴ２のゲート・ソース間には、ゲート電圧を放電するための抵抗素子Ｒ４が接続される。トランジスタＴ１のゲート・ソース間には寄生容量Ｃｇｓ１が存在し、トランジスタＴ２のゲート・ソース間には寄生容量Ｃｇｓ２が存在している。また、トランジスタＴ１，Ｔ２のそれぞれのゲートを過渡的な大電流から保護するために、ダイオードＤ３，Ｄ４がそれぞれ設けられる。
【００１９】
容量ＣＰ１には、チャージポンプ動作によってトランジスタＴ１のゲート電圧を昇圧するための電荷が蓄積される。容量ＣＰ２には、チャージポンプ動作によってトランジスタＴ２のゲート電圧を昇圧するための電荷が蓄積される。
【００２０】
バッテリー制御装置１００は、２次電池Ｖｂａｔに接続される端子Ｎｖｂａｔと、充電器Ｖｃｈｇ及びバッテリー装置１０によって駆動される駆動負荷ＲＬがそれぞれ接続される端子Ｎｖｃｈｇと、２次電池Ｖｂａｔによって駆動負荷ＲＬが駆動する際に動作するトランジスタＴ１に接続される端子Ｎ＿ＣＨＧと、２次電池Ｖｂａｔを充電する際に動作するトランジスタＴ２に接続される端子Ｎ＿ＤＩＳと、容量ＣＰ１に接続される端子Ｎ１ａ，Ｎ１ｂと、容量ＣＰ２に接続される端子Ｎ２ａ，Ｎ２ｂとを有する。
【００２１】
バッテリー制御装置１００は、端子Ｎｖｂａｔと端子Ｎｖｃｈｇとの間に、アノードが端子Ｎｖｂａｔに接続された第１のダイオードＤ１と、アノードが端子Ｎｖｃｈｇに接続された第２のダイオードＤ２とを有する。第１および第２のダイオードＤ１，Ｄ２のカソードは接続されており、端子Ｎｖｂａｔと端子Ｎｖｃｈｇとの間の電流の逆流を防止する。
【００２２】
また、バッテリー制御装置１００は、後述するパルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄを生成するパルス発生器１２０を有する。
【００２３】
また、バッテリー制御装置１００は、第１のスイッチ部１０１、第２のスイッチ部１０２、ダイオードＤ１とダイオードＤ２のカソード間に接続された第３のスイッチ部１０３、第４のスイッチ部１０４と、端子Ｎ２ｂと接地電位との間に接続されるスイッチＳＷ１４と、第１のレベルシフト部１０５とを有する。
【００２４】
スイッチ部１０１は、スイッチＳＷ１，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７を有する。スイッチ部１０１は、充電器Ｖｃｈｇによって２次電池Ｖｂａｔを充電するときに、トランジスタＴ１のゲート電圧を昇圧するためにスイッチング動作を行う。
【００２５】
スイッチ部１０２は、スイッチＳＷ２，ＳＷ１０，ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１３を有する。スイッチ部１０２は、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬに放電電流が供給されて駆動負荷ＲＬが駆動するときに、トランジスタＴ２のゲート電圧を昇圧するためにスイッチング動作を行う。
【００２６】
スイッチ部１０３は、スイッチＳＷ８，ＳＷ９を有する。スイッチ部１０３は、２次電池Ｖｂａｔ、もしくは充電器Ｖｃｈｇから動作電圧をレベルシフト部１０５に与える際にスイッチング動作をする。
【００２７】
スイッチ部１０４は、スイッチＳＷ３を有する。スイッチ部１０４は、端子Ｎ＿ＣＨＧと端子Ｎｖｃｈｇとを、ダイオードＤ１，Ｄ２を介さずに短絡するためのスイッチである。
【００２８】
第１のレベルシフト部１０５は、チャージポンプ容量である容量ＣＰ１，ＣＰ２に、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート電圧を昇圧するための昇圧電圧Ｖｏ１，Ｖｏ２を与えるものである。つまり、容量ＣＰ１，ＣＰ２は、レベルシフト部１０５から供給される電圧によって充電される。
【００２９】
レベルシフト部１０５は、スイッチ部１０３のスイッチＳＷ８を通じて電源端子に接続される第１のレベルシフト回路ＡＭＰ１を有する。レベルシフト回路ＡＭＰ１の非反転入力は、抵抗素子Ｒ１を介してスイッチＳＷ８、および電流源Ｉ１（電流値Ｉ）の一端に接続される。電流源Ｉ１の他端は接地電位に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ１の反転入力には、レベルシフト回路ＡＭＰ１の出力がフィードバックするように接続される。
【００３０】
レベルシフト回路ＡＭＰ１の電源端子はスイッチ部１０１のスイッチＳＷ６に接続され、出力端子はスイッチ部１０１のスイッチＳＷ７に接続される。
【００３１】
また、レベルシフト部１０５は、スイッチ部１０３のスイッチＳＷ９を通じて電源端子に接続される第２のレベルシフト回路ＡＭＰ２を有する。レベルシフト回路ＡＭＰ２の非反転入力は、抵抗素子Ｒ２を介してスイッチＳＷ９、および電流源Ｉ１の一端に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ２の反転入力には、レベルシフト回路ＡＭＰ２の出力端子がフィードバックするように接続される。
【００３２】
レベルシフト回路ＡＭＰ２の電源端子はスイッチ部１０２のスイッチＳＷ１２に接続され、出力端子はスイッチ部１０２のスイッチＳＷ１３に接続される。
【００３３】
パルス発生器１２０は、図１に示す波形のパルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄを生成して出力する。パルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄは、それぞれ、図１に示すように各スイッチに入力される
以上のような構成において、駆動負荷ＲＬが２次電池Ｖｂａｔで駆動しているとき、充電器Ｖｃｈｇは端子Ｎｖｃｈｇから切り離される。また、充電器Ｖｃｈｇで２次電池Ｖｂａｔを充電するときは、駆動負荷ＲＬは端子Ｎｖｃｈｇに接続されたままであるが、これによって駆動負荷ＲＬは駆動しないようになっている。
【００３４】
本実施例において、チャージポンプ容量ＣＰ１，ＣＰ２を用いてトランジスタＴ１，Ｔ２のゲート電圧を昇圧するためには、容量ＣＰ１が充電されているとき、つまり容量ＣＰ１に電荷が蓄積されているときは容量ＣＰ２の電荷をトランジスタＴ２のゲート端子に転送する。一方、容量ＣＰ２が充電されているとき、つまり容量ＣＰ２に電荷が蓄積されてているときは容量ＣＰ１の電荷をトランジスタＴ１のゲート端子に転送する。このように、トランジスタＴ１，Ｔ２および容量ＣＰ１，ＣＰ２において、電荷の蓄積と電荷の転送とを交互に行うことで、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート電圧を昇圧することができる。
【００３５】
以下、本実施例に係るバッテリー装置１０の動作を説明する。
（１）容量ＣＰ１に電荷を蓄積し、かつ容量ＣＰ２からトランジスタＴ２のゲートに電荷を転送する期間の動作
充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって２次電池Ｖｂａｔを充電する場合や、２次電池からの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１，１０２，１０４の全てのスイッチはスイッチング動作をする。２次電池Ｖｂａｔを充電するためには、トランジスタＴ１をＯＮにしなければならない。トランジスタＴ１のソース端子は２次電池Ｖｂａｔに接続され、ドレイン端子はトランジスタＴ２のドレイン端子に接続される。さらに、トランジスタＴ１のバックゲート端子はソース端子に接続される。
【００３６】
また、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に昇圧電圧を供給するためのレベルシフト部１０５に駆動電圧を供給するスイッチＳＷ８，ＳＷ９は常時オン状態にする。
【００３７】
このような接続においてトランジスタＴ１のゲートをオンするためには、ソース電圧を基準にして、トランジスタＴ１の閾値電圧Ｖｔｈ１以上の電圧をゲートに与えなければならない。つまり、ゲート電圧をＶＢ１＋Ｖｔｈ１に昇圧する必要がある。
【００３８】
例えばＶＢ１＞ＶＢ２の場合、ダイオードＤ１がオンして、レベルシフト部１０５にはＶＢ１が供給される。ここで、レベルシフト部１０５は、トランジスタＴ１のゲート電圧をチャージポンプ動作により昇圧するレベルシフト回路ＡＭＰ１と、トランジスタＴ２のゲート電圧をチャージポンプ動作により昇圧するレベルシフト回路ＡＭＰ２とを有している。レベルシフト回路ＡＭＰ１の電源端子は、スイッチＳＷ８を通じてダイオードＤ１，Ｄ２のカソード間に接続され、非反転入力端子は、抵抗素子Ｒ１を通じて当該電源端子、および一端が接地電位に接続された電流源Ｉ１の他端に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ１の反転入力端子は、その出力端子をフィードバックするように接続される。このような構成において、レベルシフト回路ＡＭＰ１の電圧増幅率をＡｖ１とすると、レベルシフト回路ＡＭＰ１の出力電圧Ｖｏ１は、Ｖｏ１＝（ＶＢ１−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ１／（１＋Ａｖ１）で表すことができる。出力電圧Ｖｏ１を、容量ＣＰ１とスイッチ部１０１とを用いてチャージポンプ動作をすることによって、容量ＣＰ１はＶＢ１−Ｖｏ１（＝Ｖｏｕｔ１）に充電される。
【００３９】
また、ＶＢ１＜ＶＢ２の場合、ダイオードＤ２がオンし、レベルシフト部１０５にはＶＢ２が供給される。したがって、レベルシフト回路ＡＭＰ１の出力電圧Ｖｏ１はＶｏ１＝（ＶＢ２−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ１／（１＋Ａｖ１）で表すことができる。容量ＣＰ１はチャージポンプ動作によって、ＶＢ２−Ｖｏ１（＝Ｖｏｕｔ１）に充電される。
【００４０】
チャージポンプ動作は、パルス発生器１２０からスイッチ部１０１，１０２にパルスが入力されることで行われる。
【００４１】
パルス発生器１２０は、図１に示すタイミングチャートのように、４パターンのパルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄを発生する。なお、パルスφ１，φ１ｄ、ならびにパルスφ２，φ２ｄがオンオフするとき、これらが同時にオンオフすることで突入電流等が発生するのを防止するために、パルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄのそれぞれが論理遷移するタイミングを遅延させている。
【００４２】
容量ＣＰ１が充電される期間では、パルスφ１，φ１ｄによってスイッチＳＷ６，ＳＷ７がオン状態となり、パルスφ２，φ２ｄによってスイッチＳＷ４，ＳＷ５がオフ状態となる。このとき、スイッチＳＷ１，ＳＷ３をオフ状態、スイッチＳＷ８，ＳＷ９をオン状態にしておく。これにより、レベルシフト部１０５の出力電圧Ｖｏ１によって容量ＣＰ１が充電される。
【００４３】
一方、この期間では容量ＣＰ２に蓄積された電圧はスイッチ部１０２のスイッチング動作によりトランジスタＴ２のゲート端子に転送される。つまり、パルスφ２，φ２ｄによりスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３はオフ状態、パルスφ１，φ１ｄによりスイッチＳＷ１０，ＳＷ１１はオン状態になり、容量ＣＰ２に蓄積された電圧がトランジスタＴ２のゲート端子に転送される。
【００４４】
このとき、容量ＣＰ２に電圧を供給するレベルシフト回路ＡＭＰ２はバッテリー装置１０内のレジスタ部（図示せず）から低消費電力モードの信号を受けてその動作を停止する。
【００４５】
つまり、上述した期間において、レベルシフト回路ＡＭＰ１は動作する一方、レベルシフト回路ＡＭＰ２は動作を停止することで、レベルシフト回路ＡＭＰ２で消費される電力を低減することができる。これにより、バッテリー装置１０の消費電力を低減することができる。
（２）容量ＣＰ２に電荷を蓄積し、トランジスタＴ１のゲート端子に電荷を転送する期間の動作
充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって２次電池Ｖｂａｔを充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１，１０２，１０４の全てのスイッチはスイッチング動作をする。２次電池Ｖｂａｔで駆動負荷ＲＬを駆動するためには、トランジスタＴ２をＯＮにしなければならない。トランジスタＴ２のソース端子は駆動負荷ＲＬに接続され、ドレイン端子はトランジスタＴ１のドレイン端子に接続される。さらに、トランジスタＴ２のバックゲート端子はソース端子に接続される。
【００４６】
また、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に昇圧電圧を供給するレベルシフト部１０５に駆動電圧を供給するスイッチＳＷ８，ＳＷ９は常時オン状態にする。
【００４７】
このような接続においてトランジスタT２のゲートをオンするためには、ソース端子の電圧を基準にして、トランジスタＴ２の閾値電圧Ｖｔｈ２以上の電圧をゲートに与えなければならない。つまり、ゲート電圧をＶＢ２＋Ｖｔｈ２に昇圧する必要がある。
【００４８】
例えばＶＢ１＞ＶＢ２の場合、ダイオードＤ１がオンして、レベルシフト部１０５にはＶＢ１が供給される。ここで、レベルシフト部１０５は、トランジスタＴ１のゲート電圧をチャージポンプ動作により昇圧するレベルシフト回路ＡＭＰ１と、トランジスタＴ２のゲート電圧をチャージポンプ動作により昇圧するレベルシフト回路ＡＭＰ２とを有している。レベルシフト回路ＡＭＰ２の電源端子は、スイッチＳＷ９を通じてダイオードＤ１，Ｄ２のカソード間に接続され、非反転入力端子は、抵抗素子Ｒ２を通じて当該電源端子、および一端が接地電位に接続された電流源Ｉ１の他端に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ２の反転入力端子は、その出力端子をフィードバックするように接続される。このような構成において、レベルシフト回路ＡＭＰ２の電圧増幅率をＡｖ２とすると、レベルシフト回路ＡＭＰ２の出力電圧Ｖｏ２は、Ｖｏ２＝（ＶＢ１−Ｒ２×Ｉ）×Ａｖ２／（１＋Ａｖ２）で表すことができる。出力電圧Ｖｏ２をチャージポンプ容量ＣＰ２とスイッチ部１０２とを用いてチャージポンプ動作をすることによって、容量ＣＰ２の電圧はＶＢ１−Ｖｏ２（＝Ｖｏｕｔ２）に充電される。
【００４９】
また、ＶＢ１＜ＶＢ２の場合、ダイオードＤ２がオンし、レベルシフト部１０５にはＶＢ２が供給される。したがって、レベルシフト回路ＡＭＰ２の出力電圧Ｖｏ２はＶｏ２＝（ＶＢ２−Ｒ２×Ｉ）×Ａｖ２／（１＋Ａｖ２）で表すことができる。容量ＣＰ２はチャージポンプ動作によって、ＶＢ２−Ｖｏ２（＝Ｖｏｕｔ２）に充電される。
【００５０】
容量ＣＰ２が充電される期間では、パルスφ２，φ２ｄによってスイッチＳＷ１２，ＳＷ１３がオン状態となり、パルスφ１ｄ，φ１によってスイッチＳＷ１０，ＳＷ１１がオフ状態となる。このとき、スイッチＳＷ２，ＳＷ３はオフ状態、スイッチＳＷ８，ＳＷ９はオン状態にしておく。これにより、レベルシフト部１０５の出力電圧Ｖｏ２によって容量ＣＰ２が充電される。
【００５１】
一方、この期間では容量ＣＰ１に蓄積された電圧はスイッチ部１０１のスイッチング動作によりトランジスタＴ１のゲート端子に転送される。つまり、パルスφ２ｄ，φ２によりスイッチＳＷ４，ＳＷ５はオン状態、パルスφ１，φ１ｄのパルスによりスイッチＳＷ６，ＳＷ７はオフ状態になり、容量ＣＰ１に蓄積された電圧がトランジスタＴ１のゲート端子に転送される。
【００５２】
このとき、容量ＣＰ１に電圧を供給するレベルシフト回路ＡＭＰ１はバッテリー装置１０内のレジスタ部（図示せず）から低消費電力モードの信号を受けてその動作を停止する。
【００５３】
つまり、上述した期間において、レベルシフト回路ＡＭＰ２は動作する一方、レベルシフト回路ＡＭＰ１は動作を停止することで、レベルシフト回路ＡＭＰ１で消費される電力を低減することができる。これにより、バッテリー装置１０の消費電力を低減することができる。
【００５４】
以上のように、（１），（２）の一連の動作において、バッテリー装置１０の動作中は、トランジスタＴ１，Ｔ２はオン状態となっている。
【００５５】
（３）プリチャージ期間の動作
充電器Ｖｃｈｇの電圧がバッテリー制御装置１００の最小動作電圧未満の時、例えば２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１がほぼ０Ｖになったとき、スイッチＳＷ３をオン状態にする。これにより、トランジスタＴ１のゲートと充電器Ｖｃｈｇとが接続され、トランジスタＴ１をオンさせることができる。オンしたトランジスタＴ１と、トランジスタＴ２のボディダイオードを経由して、２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１は充電器Ｖｃｈｇの電圧ＶＢ２により徐々に充電される。
【００５６】
（４）トランジスタＴ１，Ｔ２がオフする期間の動作（バッテリー装置１０の動作が停止している期間）
例えば、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔを充電して２次電池Ｖｂａｔが満充電状態になった場合や、バッテリー装置１０が駆動負荷ＲＬを駆動していたときに、２次電池Ｖｂａｔが駆動負荷ＲＬを駆動するには十分な電圧がなくなった場合など、充電器Ｖｃｈｇを駆動しないときは、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ１、およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ２をオン状態にしてトランジスタＴ１，Ｔ２をオフにする。
【００５７】
以上の一連の動作により、バッテリー装置１０が動作中、レベルシフト回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２で消費される電力を低減することができ、バッテリー装置１０の消費電力を低減することができる。
【００５８】
＜実施例２＞
図２は、実施例２に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。図１および図２における共通の符号は同一の構成要素を示す。
【００５９】
図２の示すバッテリー装置１０は、図１に示すバッテリー装置１０とバッテリー制御装置１００の構成が異なる。
【００６０】
具体的に、バッテリー制御装置１００において、第３のスイッチ部１０３は、スイッチＳＷ８を有する。また、バッテリー制御装置１００は、第２のレベルシフト部１０６を備えている。
【００６１】
スイッチＳＷ８は、一端がダイオードＤ１，Ｄ２のカソード間に接続され、他端がレベルシフト部１０６に接続される。
【００６２】
レベルシフト部１０６は、スイッチＳＷ８を通じて電源端子に接続される第３のレベルシフト回路ＡＭＰ３を有する。レベルシフト回路ＡＭＰ３の非反転入力は、抵抗素子Ｒ１を介してスイッチＳＷ８に接続されるともに、電流源Ｉ１（電流値Ｉ）を介して接地電位に接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ３の反転入力は、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力端子をフィードバックするように接続される。レベルシフト回路ＡＭＰ３の電源端子はスイッチ部１０１のスイッチＳＷ６およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ１２に接続され、出力端子はスイッチ部１０１のスイッチＳＷ７およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ１３に接続される。
【００６３】
以下、本実施例に係るバッテリー装置１０の動作を説明する。
【００６４】
（１）容量ＣＰ１に電荷を蓄積し、かつ容量ＣＰ２からトランジスタＴ２のゲートに電荷を転送する期間の動作
充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって２次電池Ｖｂａｔを充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１，１０２，１０４の全てのスイッチはスイッチング動作をする。また、トランジスタＴ１，Ｔ２のゲート端子に昇圧電圧を供給するためのレベルシフト部１０６に電源電圧を供給するスイッチＳＷ８は常時オン状態にする。
【００６５】
このような接続においてトランジスタＴ１のゲートをオンさせるためには、ソース端子の電圧を基準にすると、トランジスタＴ１の閾値電圧Ｖｔｈ１以上の電圧をゲートに与えなければならない。つまり、ゲート端子をＶＢ１+Ｖｔｈ１に昇圧する必要がある。
【００６６】
例えばＶＢ１＞ＶＢ２の場合、ダイオードＤ１がオンして、レベルシフト部１０６にはＶＢ１が供給される。ここで、レベルシフト回路ＡＭＰ３の電圧増幅率をＡｖ３とすると、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３は、Ｖｏ３＝（ＶＢ１−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ３／（１＋Ａｖ３）と表すことができる。レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３をチャージポンプ容量ＣＰ１とスイッチ部１０１とを用いてチャージポンプ動作をすることによって、容量ＣＰ１はＶＢ１−Ｖｏ３（＝Ｖｏｕｔ３）に充電される。
【００６７】
また、ＶＢ１＜ＶＢ２の場合、ダイオードＤ２がオンし、レベルシフト部１０６にはＶＢ２が供給される。したがって、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３はＶｏ３＝（ＶＢ２−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ３／（１＋Ａｖ３）で表すことができる。容量ＣＰ１はチャージポンプ動作によって、ＶＢ２−Ｖｏ３（＝Ｖｏｕｔ３）に充電される。
【００６８】
チャージポンプ動作は、パルス発生器１２０からスイッチ部１０１，１０２にパルスが入力されることで行われる。
【００６９】
一方、この期間ではチャージポンプ容量ＣＰ２に蓄積された電圧はスイッチ部１０２のスイッチング動作によりトランジスタＴ２のゲート端子に転送される。つまり、パルスφ２，φ２ｄによりスイッチＳＷ１２、ＳＷ１３はオフ状態、パルスφ１ｄ，φ１によりスイッチＳＷ１０，ＳＷ１１はオン状態となり、容量ＣＰ２に蓄積された電圧がトランジスタＴ２のゲート端子に転送される。このとき、スイッチＳＷ２はオフ状態とする。
【００７０】
（２）容量ＣＰ２に電荷を蓄積、トランジスタＴ１のゲート端子に電荷を転送する期間の動作
バッテリー装置１０の２次電池Ｖｂａｔを充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１，１０２，１０４の全てのスイッチはスイッチング動作をする。２次電池Ｖｂａｔで駆動負荷ＲＬを駆動するためには、トランジスタＴ２をＯＮにする。ここで、トランジスタＴ２のソース端子の電圧を基準にすると、トランジスタＴ２の閾値電圧Ｖｔｈ２以上の電圧をゲートに与えなければならない。つまり、ＶＢ２＋Ｖｔｈ２に昇圧する必要がある。
【００７１】
例えばＶＢ１＞ＶＢ２の場合、ダイオードＤ１がオンして、レベルシフト部１０６にはＶＢ１が供給される。ここで、レベルシフト回路ＡＭＰ３の電圧増幅率をＡｖ３とすると、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３は、Ｖｏ３＝（ＶＢ１−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ３／（１＋Ａｖ３）で表すことができる。レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３をチャージポンプ容量ＣＰ２とスイッチ部１０２とを用いてチャージポンプ動作をすることによって、容量ＣＰ２はＶＢ１−Ｖｏ３（Ｖｏｕｔ３）に充電される。
【００７２】
また、ＶＢ１＜ＶＢ２の場合、ダイオードＤ２がオンし、レベルシフト部１０６にはＶＢ２が供給される。したがって、レベルシフト回路ＡＭＰ３の出力電圧Ｖｏ３はＶｏ３＝（ＶＢ２−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ３／（１＋Ａｖ３）で表すことができる。容量ＣＰ２はチャージポンプ動作によって、ＶＢ２−Ｖｏ３（＝Ｖｏｕｔ３）に充電される。
【００７３】
一方、この期間ではチャージポンプ容量ＣＰ１に蓄積された電圧はスイッチ部１０１のスイッチング動作によりトランジスタＴ１のゲート端子に転送される。つまり、パルスφ２ｄ，φ２によりスイッチＳＷ４，ＳＷ５はオン状態、パルスφ１，φ１ｄによりスイッチＳＷ６，ＳＷ７はオフ状態になり、容量ＣＰ１に蓄積された電圧がトランジスタＴ１のゲート端子に転送される。このとき、スイッチＳＷ１はオフ状態とする。
【００７４】
以上のように、（１），（２）の一連の動作において、バッテリー装置１０の動作中は、トランジスタＴ１，Ｔ２はオン状態となっている。
【００７５】
（３）プリチャージ期間の動作
充電器Ｖｃｈｇの電圧がバッテリー制御装置１００の最小動作電圧未満の時、例えば２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１がほぼ０Ｖになったとき、スイッチＳＷ３をオン状態にする。これにより、トランジスタＴ１のゲートと充電器Ｖｖｈｇとが接続され、トランジスタＴ１をオンさせることができる。オンしたトランジスタＴ１と、トランジスタＴ２のボディダイオードを経由して、２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１は充電器Ｖｃｈｇの電圧ＶＢ２により徐々に充電される。
【００７６】
（４）トランジスタＴ１，Ｔ２がオフする期間の動作（バッテリー装置１０の動作が停止している期間）
例えば、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔを充電して２次電池Ｖｂａｔが満充電状態になった場合や、バッテリー装置１０が駆動負荷ＲＬを駆動していたときに、２次電池Ｖｂａｔが駆動負荷ＲＬを駆動するには十分な電圧がなくなった場合など、充電器Ｖｃｈｇを駆動しないときは、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ１、およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ２をオン状態にしてトランジスタＴ１，Ｔ２をオフにする。
【００７７】
以上の一連の動作において、レベルシフト部１０６ではレベルシフト回路ＡＭＰ３のみが動作するので、バッテリー装置１０のさらなる低消費電力化を図ることができる。また、レベルシフト部１０６の回路面積を小さくすることができる。
【００７８】
＜実施例３＞
図３は、実施例３に係るバッテリー装置の構成を示すブロック図である。図１および図３における共通の符号は同一の構成要素を示す。
【００７９】
バッテリー装置１０は、第１の高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＴ３（以下、トランジスタＴ３と記載する。）と、第２の高耐圧ＰＭＯＳトランジスタＴ４（以下、トランジスタＴ４と記載する。）と、電圧値がＶＢ１である２次電池Ｖｂａｔと、電圧値がＶＢ２である充電器Ｖｃｈｇと、バッテリー制御装置１００とを備えている。
【００８０】
トランジスタＴ３は、２次電池Ｖｂａｔと充電器Ｖｃｈｇとの間に接続され、駆動負荷ＲＬを駆動する際に動作し、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬへの電流経路の導通制御を行う。トランジスタＴ４は、２次電池Ｖｂａｔと充電器Ｖｃｈｇとの間に接続され、２次電池を充電する際に動作し、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔへの電流経路の導通制御を行う。
【００８１】
トランジスタＴ３のゲート・ソース間には、ゲート電圧を放電するための抵抗素子Ｒ３が接続される。トランジスタＴ４のゲート・ソース間には、ゲート電圧を放電するための抵抗素子Ｒ４が接続される。トランジスタＴ３のゲート・ソース間には寄生容量Ｃｇｓ３が存在し、トランジスタＴ４のゲート・ソース間には寄生容量Ｃｇｓ４が存在している。また、トランジスタＴ３，Ｔ４のそれぞれのゲートを過渡的な大電流から保護するために、ダイオードＤ３，Ｄ４がそれぞれ設けられる。
【００８２】
バッテリー制御装置１００において、端子Ｎ１ａは、端子Ｎｖｂａｔと接続される端子Ｎｖｂａｔ２を介して２次電池に接続される。端子Ｎ１ｂは、トランジスタＴ３のゲートに接続される。端子Ｎ２ａは、端子Ｎｖｃｈｇと接続される端子Ｎｖｐａｃｋを介して充電器Ｖｃｈｇおよび駆動負荷ＲＬに接続される。端子Ｎ２ｂは、トランジスタＴ４のゲートに接続される。なお、端子Ｎ＿ＣＨＧ，Ｎ＿ＤＩＳはオープンとなっている。
【００８３】
スイッチ部１０１は、２次電池Ｖｂａｔから駆動負荷ＲＬに放電電流が供給されて駆動負荷ＲＬが駆動するときに、トランジスタＴ３のゲート電圧を昇圧するためにスイッチング動作を行う。
【００８４】
スイッチ部１０２は、充電器Ｖｃｈｇによって２次電池Ｖｂａｔを充電するときに、トランジスタＴ４のゲート電圧を昇圧するためにスイッチング動作を行う。
【００８５】
スイッチ部１０３は、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート端子に所定の電圧を与えるために必要な電圧を発生させるレベルシフト部１０５に電源電圧を供給する。
【００８６】
スイッチ部１０４は、端子Ｎｖｂａｔと端子Ｎｖｃｈｇとを、ダイオードＤ１，Ｄ２を介さずに短絡するためのスイッチである。
【００８７】
なお、スイッチＳＷ１４は、バッテリー装置１０が後述するプリチャージ期間の動作を行うときに、トランジスタＴ４のゲート端子を接地電位にするように導通制御される。
【００８８】
このように、図３のバッテリー制御装置１００の内部構成は、図１に示すバッテリー制御装置１００からパルス発生回路１２０およびパルスφ１，φ１ｄ，φ２，φ２ｄを省略したものである。
【００８９】
以下、２次バッテリー装置１０を高耐圧ＰＭＯＳスイッチトランジスタに適用した場合の動作を説明する。
【００９０】
（１）トランジスタＴ３，Ｔ４のゲートに所定の電圧を供給する期間の動作
充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈによって２次電池Ｖｂａｔを充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動する場合、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ７、スイッチ部１０２のＳＷ１０，ＳＷ１２，ＳＷ１３はスイッチング動作をするが、スイッチＳＷ１，ＳＷ５，ＳＷ２，ＳＷ１１，ＳＷ３は常時オフ状態にする。
【００９１】
トランジスタＴ３，Ｔ４をＯＮにするためには、ソース端子の電圧を基準にして、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート電圧を、それぞれ、閾値電圧Ｖｔｐ３，Ｖｔｐ４分だけ低くしなければならない。ここで、トランジスタＴ３のソース端子を２次電池Ｖｂａｔ、トランジスタＴ４のソース端子を充電器Ｖｃｈｇに接続するために、スイッチＳＷ１，ＳＷ５，ＳＷ２，ＳＷ１１は常時オフ状態、スイッチＳＷ４，ＳＷ１０をオフ状態に設定する。
【００９２】
一方、レベルシフト部１０５の、レベルシフト回路ＡＭＰ１およびレベルシフト回路ＡＭＰ２にはそれぞれ、２次電池Ｖｂａｔ、もしくは充電器Ｖｃｈｇから電源電圧が供給される。このとき、レベルシフト回路ＡＭＰ１の出力電圧Ｖｏ１、およびレベルシフト回路ＡＭＰ２の出力電圧Ｖｏ２は、２次電池Ｖｂａｔおよび充電器Ｖｃｈｇの電圧ＶＢ１，ＶＢ２を基準とすると、
Ｖｏ１＝−（ＶＢ１−Ｒ１×Ｉ）×Ａｖ１／（１＋Ａｖ１）
Ｖｏ２＝−（ＶＢ２−Ｒ２×Ｉ）×Ａｖ１／（１＋Ａｖ１）
と表すことができる。
【００９３】
なお、Ａｖ１は、レベルシフト回路ＡＭＰ１，ＡＭＰ２の電圧増幅率である。出力電圧Ｖｏ１はトランジスタＴ３のゲート端子、出力電圧Ｖｏ２はトランジスタＴ４のゲート端子に供給される。これにより、トランジスタＴ３のゲート・ソース間電圧はＶｏ１−ＶＢ１となり、閾値電圧Ｖｔｐ３以下であり、トランジスタＴ４のゲート・ソース間電圧はＶｏ２−ＶＢ２となり、閾値電圧Ｖｔｐ４以下であるため、トランジスタＴ３，Ｔ４はオン状態になる。
【００９４】
これにより、バッテリー装置１０の２次電池Ｖｂａｔを充電器Ｖｃｈｇからの充電電流Ｉｃｈで充電する場合や、２次電池Ｖｂａｔからの放電電流Ｉｄｃｈによって駆動負荷ＲＬを駆動することができる。
【００９５】
なお、レベルシフト回路ＡＭＰ１から出力された出力電圧Ｖｏ１がトランジスタＴ３に供給されているとき、レベルシフト回路ＡＭＰ２は動作を停止し、レベルシフト回路ＡＭＰ２から出力された出力電圧Ｖｏ２がトランジスタＴ４に供給されているとき、レベルシフト回路ＡＭＰ１は動作を停止する。
【００９６】
（２）トランジスタＴ３，Ｔ４のゲートをオフするとともに、駆動負荷ＲＬの駆動を停止する期間の動作
この期間では、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート・ソース間電圧を、それぞれの閾値電圧Ｖｔｐ３，Ｖｔｐ４以上にすること、つまり、ゲートとソースの電圧を同電位にすることが必要である。
【００９７】
そのため、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ４、スイッチ部１０２のスイッチＳＷ１０をオン状態にする。これにより、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート・ソース間が短絡され、トランジスタＴ３，Ｔ４はそれぞれオフする。
【００９８】
また、トランジスタＴ３，Ｔ４のゲート端子に蓄積されている電圧が、それぞれのゲート端子に接続された抵抗素子Ｒ３，Ｒ４とゲート・ソース間の寄生容量Ｃｇｓ３，Ｃｇｓ４とによりソース端子に確実に放電される。
【００９９】
（３）プリチャージ期間の動作
充電器Ｖｃｈｇの電圧がバッテリー制御装置１００の最小動作電圧未満の時、例えば２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１がほぼ０Ｖになったとき、スイッチＳＷ１４をオン状態にし、トランジスタＴ４をオンする。オンしたトランジスタＴ４と、トランジスタＴ３のボディダイオードを経由して、２次電池Ｖｂａｔの電圧ＶＢ１は充電器Ｖｃｈｇの電圧ＶＢ２により徐々に充電される。
【０１００】
（４）トランジスタＴ３，Ｔ４をオフする期間の動作
例えば、充電器Ｖｃｈｇから２次電池Ｖｂａｔを充電して２次電池Ｖｂａｔが満充電状態になった場合や、バッテリー装置１０が駆動負荷ＲＬを駆動していたときに、２次電池Ｖｂａｔが駆動負荷ＲＬを駆動するのに十分な電圧がなくなった場合など、充電器Ｖｃｈｇを駆動しないときは、スイッチ部１０１のスイッチＳＷ１、およびスイッチ部１０２のスイッチＳＷ２をオン状態にしてトランジスタＴ３，Ｔ４をオフにする。
【０１０１】
以上、本実施例に係るバッテリー制御装置１００では、充放電用トランジスタをＰＭＯＳトランジスタに適用することができるため、バッテリー装置１０は、従来例にない生産性及び拡張性を有する。また、本実施例では、ＰＭＯＳトランジスタＴ３，Ｔ４を昇圧するためのチャージポンプ容量が不要であり、チャージポンプ動作も不要であるため、さらなる低消費電力化を図るとともに、回路面積の縮小化を図ることができる。
【０１０２】
なお、上述した各実施例において、スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３は一例であり、スイッチＳＷ４〜ＳＷ７、およびスイッチＳＷ１０〜ＳＷ１３は好適には、図４に示すようなＰ型ＭＯＳトランジスタで構成されていてもよい。
【０１０３】
また、実施例１，２におけるトランジスタＴ１，Ｔ２、および実施例３におけるトランジスタＴ３，Ｔ４はバッテリー制御装置１００内に内蔵されてもよいし、バッテリー装置１０の外部に設けられていてもよい。また、上記各実施例におけるバッテリー制御装置１００は、好適には半導体集積回路で構成されてもよい。
【０１０４】
また、上記各実施例において、２次電池Ｖｂａｔは、例えば、複数個のリチウムイオン２次電池などを直列接続されて構成されるバッテリー・セルでもよい。また、充電器Ｖｃｈｇは、例えば２次電池Ｖｂａｔを充電するための充電器であって、好適にはＡＣ−ＤＣ変換されたスイッチング電源で構成されてもよい。
【０１０５】
また、上記実施例１，２において、パルス発生器１２０はバッテリー制御装置１００内に内蔵されてもよいし、バッテリー制御装置１００の外部にあってもよい。また、パルス発生器１２０は、バッテリー装置１０の外部に設けられていてもよい。つまり、チャージポンプ動作に必要なパルスがスイッチ部１０１，１０２に入力されればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明に係るバッテリー装置は、リチウム電池等で構成される２次電池を内蔵するバッテリー装置の省電力化、及び生産性と拡張性の改善に有用である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０        バッテリー装置
１００      バッテリー制御装置
１０１      第１のスイッチ部
１０２      第２のスイッチ部
１０３      第３のスイッチ部
１０５      第１のレベルシフト部
１０６      第２のレベルシフト部
ＡＭＰ１    第１のレベルシフト回路
ＡＭＰ２    第２のレベルシフト回路
ＡＭＰ３    第３のレベルシフト回路
Ｖｂａｔ    ２次電池
Ｖｃｈｇ    充電器
ＣＰ１      第１の容量
ＣＰ２      第２の容量
Ｄ１        第１のダイオード
Ｄ２        第２のダイオード
ＲＬ        駆動負荷（負荷）
Ｔ１        第１の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ（第１のＮＭＯＳトランジスタ）
Ｔ２        第２の高耐圧ＮＭＯＳトランジスタ（第２のＮＭＯＳトランジスタ）
Ｔ３        第１の高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ（第１のＰＭＯＳトランジスタ）
Ｔ４        第２の高耐圧ＰＭＯＳトランジスタ（第２のＰＭＯＳトランジスタ）
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電流を供給する２次電池と、
前記２次電池を充電する充電器と、
前記充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第１のＮＭＯＳトランジスタと、
前記２次電池から前記負荷への電流経路の導通制御を行う第２のＮＭＯＳトランジスタと、
アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、
アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードと、
前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第１の容量と、
前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第２の容量と、
前記第１および第２の容量への電荷の蓄積、ならびに前記第１および第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートへの電荷の転送をそれぞれ制御することによって、前記２次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置とを備えている
ことを特徴とするバッテリー装置。
【請求項２】
前記バッテリー制御装置は、
前記第１の容量に蓄積された電荷を前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送するか否かを制御する第１のスイッチ部と、
前記第２の容量に蓄積された電荷を前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送するか否かを制御する第２のスイッチ部と、
一端が前記第１および第２のダイオードのカソード間に接続された第３のスイッチ部と、
前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第１の容量に蓄積するための電荷を出力する第１のレベルシフト回路と、前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第２の容量に蓄積するための電荷を出力する第２のレベルシフト回路とを有する第１のレベルシフト部とを備えている
ことを特徴とする請求項１のバッテリー装置。
【請求項３】
前記第１のレベルシフト部は、
前記第１のレベルシフト回路が前記第１の容量を充電し、かつ前記第２のスイッチ部が前記第２の容量に蓄積された電荷を前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送しているとき、前記第２のレベルシフト回路の動作を停止する一方、
前記第２のレベルシフト回路が前記第２の容量を充電し、かつ前記第１のスイッチ部が前記第１の容量に蓄積された電荷を前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送しているとき、前記第１のレベルシフト回路の動作を停止する
ことを特徴とする請求項２のバッテリー装置。
【請求項４】
前記第１乃至第３のスイッチ部は、ＰＭＯＳトランジスタで構成される
ことを特徴とする請求項２のバッテリー装置。
【請求項５】
前記バッテリー制御装置は、
前記第１の容量に蓄積された電荷を前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送するか否かを制御する第１のスイッチ部と、
前記第２の容量に蓄積された電荷を前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送するか否かを制御する第２のスイッチ部と、
一端が前記第１および第２のダイオードのカソード間に接続された第３のスイッチ部と、
前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第１および第２の容量に蓄積するための電荷を出力する第３のレベルシフト回路を有する第２のレベルシフト部とを備えている
ことを特徴とする請求項１のバッテリー装置。
【請求項６】
前記バッテリー制御装置は、
前記第３のレベルシフト回路が前記第１の容量を充電しているとき、前記第２の容量に蓄積された電荷を第２のＮＭＯＳトランジスタに転送する一方、
前記第３のレベルシフト回路が前記第２の容量を充電しているとき、前記第１の容量に蓄積された電荷を第１のＮＭＯＳトランジスタに転送する
ことを特徴とする請求項５のバッテリー装置。
【請求項７】
前記第１乃至第３のスイッチ部は、ＰＭＯＳトランジスタで構成される
ことを特徴とする請求項５のバッテリー装置。
【請求項８】
負荷に電流を供給する２次電池と、
前記２次電池を充電する充電器と、
前記２次電池から前記負荷への電流経路の導通制御を行う第１のＰＭＯＳトランジスタと、
前記充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第２のＰＭＯＳトランジスタと、
アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、
アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードと、
前記第１および第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給する電圧を制御することによって、前記２次電池の充放電を制御するバッテリー制御装置とを備えている
ことを特徴とするバッテリー装置。
【請求項９】
前記バッテリー制御装置は、
前記第１のＰＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を供給するか否かを制御する第１のスイッチ部と、
前記第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を供給するか否かを制御する第２のスイッチ部と、
一端が前記第１および第２のダイオードのカソード間に接続された第３のスイッチ部と、
前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第１のＰＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を出力する第１のレベルシフト回路と、前記第３のスイッチ部の他端に接続され、前記第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに電圧を出力する第２のレベルシフト回路とを有する第１のレベルシフト部とを備えている
ことを特徴とする請求項８のバッテリー装置。
【請求項１０】
前記第１のレベルシフト部は、
前記第１のレベルシフト回路から出力された電圧が前記第１のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給されているとき、前記第２のレベルシフト回路の動作を停止する一方、
前記第２のレベルシフト回路から出力された電圧が前記第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給されているとき、前記第１のレベルシフト回路の動作を停止する
ことを特徴とする請求項９のバッテリー装置。
【請求項１１】
前記第１乃至第３のスイッチ部は、ＰＭＯＳトランジスタで構成される
ことを特徴とする請求項９のバッテリー装置。
【請求項１２】
充電器から２次電池への電流経路の導通制御を行う第１のＮＭＯＳトランジスタと、
前記２次電池から負荷への電流経路の導通制御を行う第２のＮＭＯＳトランジスタと、
前記第１のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第１の容量と、
前記第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートに転送される電荷を蓄積する第２の容量とともに用いられ、
アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、
アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードとを備え、
前記第１および第２の容量への電荷の蓄積、ならびに前記第１および第２のＮＭＯＳトランジスタのゲートへの電荷の転送をそれぞれ制御することによって、前記２次電池の充放電を制御する
ことを特徴とするバッテリー制御装置。
【請求項１３】
２次電池から負荷への電流経路の導通制御を行う第１のＰＭＯＳトランジスタと、
充電器から前記２次電池への電流経路の導通制御を行う第２のＰＭＯＳトランジスタとともに用いられ、
アノードが前記２次電池の一端に接続された第１のダイオードと、
アノードが前記充電器の一端に接続され、カソードが前記第１のダイオードのカソードに接続された第２のダイオードとを備え、
前記第１および第２のＰＭＯＳトランジスタのゲートに供給する電圧を制御することによって、前記２次電池の充放電を制御する
ことを特徴とするバッテリー制御装置。
【国際調査報告】
2014024337.tif 000007
2014024337.tif 000008
2014024337.tif 000009
2014024337.tif 000010