(57)【要約】      （修正有）【課題】電池の電圧に応じて電池と負荷との間に設けられたスイッチング素子をオフすることにより電池を過放電状態から保護する電池保護方法及び電池保護回路に関し、過放電状態を正確に判定できる電池保護方法及び電池保護回路の提供。【解決手段】電池の電圧に応じて該電池１１１と負荷１０１との間に設けられたスイッチング素子１１２をオフすることにより該電池を過放電状態から保護する電池保護方法において、充電電圧が印加されたことを検出し、充電電圧が検出されたときに、スイッチング素子をオンし、電池への充電を可能な状態とすることを特徴とする。【選択図】図１
2006331953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の電圧に応じて該電池と負荷との間に設けられたスイッチング素子をオフすることにより該電池を過放電状態から保護する電池保護方法において、
前記充電電圧が印加されたことを検出し、
前記充電電圧が検出されたときに、前記スイッチング素子をオンし、前記電池への充電を可能な状態とすることを特徴とする電池保護方法。
【請求項２】
前記充電電圧の印加は、充電器の接続が検出されたことを特徴とする請求項１又は２記載の電池保護方法。
【請求項３】
電池の電圧に応じて該電池と負荷との間に設けられたスイッチング素子をオフすることにより該電池を過放電状態から保護する電池保護回路において、
前記充電電圧が印加されたことを検出する充電電圧検出回路部と、
前記充電電圧検出手段により前記充電電圧が検出されたときに、前記スイッチング素子をオンする制御回路部とを有することを特徴とする電池保護回路。
【請求項４】
前記充電電圧検出回路部は、充電器の接続を検出することを特徴とする請求項３記載の電池保護回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池保護方法及び電池保護回路に係り、特に、電池の電圧に応じて電池と負荷との間に設けられたスイッチング素子をオフすることにより電池を過放電状態から保護する電池保護方法及び電池保護回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機には、その駆動電源として電池パックが搭載されている。
【０００３】
電池パックは、電池及び保護ＩＣから構成されている。電池は、リチウムイオン電池などの充放電可能な構成とされている。保護ＩＣは、電池の過充電状態、過放電状態、過電流状態を検出して、電池を負荷や充電器から切断する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図５は従来の電池パックの一例のブロック図を示す。
【０００５】
電池パック１は、電池１１、放電制御用トランジスタ１２、充電制御用トランジスタ１３、保護ＩＣ１４、抵抗Ｒ1、Ｒ2、キャパシタＣ1から構成され、負荷２又は充電器３が接続される。
【０００６】
電池１１は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能な電池から構成されており、正電極が端子Ｔ1に接続され、負電極が放電制御用トランジスタ１２のソースに接続されている。
【０００７】
放電制御用トランジスタ１２は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成されており、ソースが電池１１の負電極に接続されており、ドレインが充電制御用トランジスタ１３のドレインに接続され、ゲートが保護ＩＣ１４に接続されている。
【０００８】
充電制御用トランジスタ１３は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成されており、ソースが端子Ｔ2に接続され、ドレインが放電制御用トランジスタ１２のドレインに接続され、ゲートが保護ＩＣ１４に接続されている。
【０００９】
保護ＩＣ１４は、抵抗Ｒ1とキャパシタＣ1との接続点、放電制御用トランジスタ１２及び充電制御用トランジスタ１３のゲートに接続されているとともに、抵抗Ｒ2を介して端子Ｔ2に接続されており、過充電、過放電、過電流状態を検出し、放電制御用トランジスタ１２、充電制御用トランジスタ１３を制御する。
【００１０】
図６は従来の一例の動作説明図を示す。横軸は電池１１の出力電圧、縦軸は端子Ｔ1と端子Ｔ2との間の電圧を示している。また、Ｖ41は過放電検出電圧、Ｖ42は過放電復帰電圧を示す。
【００１１】
電池１１の電圧が過放電検出電圧Ｖ41より小さくなると過放電状態となる。また、保護ＩＣ１４が過放電保護状態となった後、電池１１の電圧が過放電復帰電圧Ｖ42より大きくなると、保護ＩＣ１４は過放電保護状態から復帰して、放電制御用トランジスタ１２がオンする。
【００１２】
充電器３は、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間に接続され、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間の電圧に応じて電池１１の過放電、あるは、過充電状態を検出して、充電を開始あるいは停止する。
【特許文献１】特開平１１−６８５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかるに、従来の電池パック１では、保護ＩＣ１４が過放電状態に陥ると、電池１１の電圧が実際には過放復帰電圧Ｖ42より大きい状態であっても過放電制御用トランジスタ１２の寄生ダイオードＤ12の順方向電圧ＶFにより端子Ｔ１、Ｔ２間電圧が降下し、端子Ｔ１、Ｔ２間電圧が過放電復帰電圧以下になっていると、充電器２は充電を停止し、充電が行えなかった。すなわち、図６に示すΔＶ10の範囲でしか過放電復帰が行なえなかった。
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、過放電状態を正確に判定できる電池保護方法及び電池保護回路に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、電池（１１１）の電圧に応じて電池（１１１）と負荷（１０１、１０２）との間に設けられたスイッチング素子（１１２）をオフすることにより電池（１１１）を過放電状態から保護する電池保護方法において、充電電圧が印加されたことを検出し、充電電圧が検出されたときに、スイッチング素子（１１２）をオンし、電池（１１１）への充電を可能な状態とすることを特徴とする。
【００１６】
充電電圧の印加は、充電器（１０２）の接続が検出されたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は電池（１１１）の電圧に応じて電池（１１１）と負荷（１０１、１０２）との間に設けられたスイッチング素子（１１２）をオフすることにより電池（１１１）を過放電状態から保護する電池保護回路において、充電電圧が印加されたことを検出する充電電圧検出回路部（と、充電電圧検出手段により充電電圧が検出されたときに、スイッチング素子をオンする制御回路部とを有することを特徴とする。
【００１８】
充電電圧検出回路部は、充電器の接続を検出することを特徴とする。
【００１９】
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】
【００２０】
本発明によれば、充電電圧が印加されたことを検出し、充電電圧が検出されたときに、スイッチング素子をオンし、電池への充電を可能な状態とすることにより、電池の状態を確実に検出可能とすることができ、過放電状態でないにもかかわらず、充電が行なえないようなことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の一実施例のブロック構成図を示す。
【００２２】
本実施例では携帯電話機などの電源として搭載される電池パックを例に説明を行なう。電池パック１００は、電池１１１、放電制御用トランジスタ１１２、充電制御用トランジスタ１１３、保護ＩＣ１１４、抵抗Ｒ11、Ｒ12、キャパシタＣ11から構成されている。
【００２３】
電池１１は、例えば、リチウムイオン電池などの充放電可能な電池から構成されており、正電極が端子Ｔ11に接続され、負電極が放電制御用トランジスタ１１２のソースに接続されている。
【００２４】
放電制御用トランジスタ１１２は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成されており、ソースが電池１１１の負電極に接続されており、ドレインが充電制御用トランジスタ１１３のドレインに接続され、ゲートが保護ＩＣ１１４の端子Ｔ22に接続されている。
【００２５】
充電制御用トランジスタ１１３は、ｎチャネルＭＯＳ電界効果トランジスタから構成されており、ソースが端子Ｔ12に接続され、ドレインが放電制御用トランジスタ１１２のドレインに接続され、ゲートが保護ＩＣ１１４の端子Ｔ23に接続されている。
【００２６】
保護ＩＣ１１４は、端子Ｔ21に抵抗Ｒ11とキャパシタＣ11との接続点が接続され、端子Ｔ22に放電制御用トランジスタ１１２のゲートが接続され、端子Ｔ23に充電制御用トランジスタ１１３が接続され、端子Ｔ24に抵抗Ｒ12を介して端子Ｔ12が接続されており、端子Ｔ21の電圧に応じて過充電、過放電を検出し、端子Ｔ24に流れる電流に応じて過電流を検出し、これらの検出結果に応じて端子Ｔ22、Ｔ23の電圧を制御し、放電制御用トランジスタ１１２、充電制御用トランジスタ１１３を制御する。
【００２７】
抵抗Ｒ11は、一端が電池１１１の正電極に接続されており、他端が端子Ｔ21に接続されており、電池１１１の電圧を降下させて、端子Ｔ21に供給する。キャパシタＣ11は一端が端子Ｔ21に接続され、他端がキャパシタＣ11の負電極に接続されており、端子Ｔ21の電圧を安定化させる。
【００２８】
図２は保護ＩＣ１１４のブロック構成図を示す。
【００２９】
保護ＩＣ１１４は、過充電検出回路１２１、過放電検出回路１２２、過電流検出回路１２３、制御回路１２４、ドライバ１２５、１２６から構成されている。
【００３０】
過充電検出回路１２１は、基準電圧源１３１及びコンパレータ１３２から構成されている。基準電圧源１３１は、基準電圧Ｖ11を生成する。基準電圧源１３１で生成された基準電圧Ｖ11は、コンパレータ１３２の反転入力端子に供給される。コンパレータ１３２の非反転入力端子は、端子Ｔ21に接続されている。
【００３１】
コンパレータ１３２は端子Ｔ21の電圧が基準電圧Ｖ11より小さいときには出力をローレベルとし、電池１１１が過充電状態となり、端子Ｔ21の電圧が基準電圧Ｖ11より大きいときには出力をハイレベルとする。コンパレータ１３２の出力は、制御回路１２４に供給される。
【００３２】
過放電検出回路１２２は、基準電圧源１４１及びコンパレータ１４２から構成されている。基準電圧源１４１は、基準電圧Ｖ12を生成する。基準電圧源１４１で生成された基準電圧Ｖ12は、コンパレータ１４２の非反転入力端子に供給される。コンパレータ１４２の反転入力端子は、端子Ｔ21に接続されている。
【００３３】
コンパレータ１４２は端子Ｔ21の電圧が基準電圧Ｖ12より大きいときには出力をローレベルとし、電池１１１が過放電状態となり、端子Ｔ21の電圧が基準電圧Ｖ12より小さいときには出力をハイレベルとする。コンパレータ１４２の出力は、制御回路１２４に供給される。
【００３４】
過電流検出回路１２３は、端子Ｔ24に流れる電流を検出し、端子Ｔ24を流れる電流が所定値より小さければ、出力をローレベルとし、電流供給が過電流状態となると端子Ｔ24を流れる電流が所定値より大きくなり、出力がハイレベルとする。過電流検出回路１２３の出力は、制御回路１２４に供給される。
【００３５】
制御回路１２４は、電池１１１が過充電状態となり、過充電検出回路１２１の出力がハイレベルになると、ドライバ１２６を駆動して、端子Ｔ24の電圧をローレベルとする。端子Ｔ24の電圧がローレベルとなることにより、充電制御用トランジスタ１１３がオフされる。充電制御用トランジスタ１１３がオフされることによって、電池１１１と端子Ｔ12との接続が切断され、電池１１１の負電極が開放状態となるので、電池１１１の充電は停止される。
【００３６】
また、制御回路１２４は、電池１１１が過放電状態となり、過放電検出回路１２２の出力がハイレベルになると、ドライバ１２５を駆動して、端子Ｔ23の電圧をローレベルとする。端子Ｔ23の電圧がローレベルとなることにより、放電制御用トランジスタ１１２がオフされる。放電制御用トランジスタ１１２がオフされることによって、電池１１１と端子Ｔ12との接続が切断され、電池１１１の負電極が開放状態となるので、電池１１１の充電は停止される。
【００３７】
さらに、制御回路１２４は、過電流状態となり、過電流検出回路１２３の出力がハイレベルになると、ドライバ１２５又は１２６を駆動して、端子Ｔ23又はＴ24の電圧をローレベルとする。端子Ｔ23又はＴ24の電圧がローレベルとなることにより、放電制御用トランジスタ１１２又は充電制御用トランジスタ１１３がオフされる。放電制御用トランジスタ１１２又は充電制御用トランジスタ１１３がオフされることによって、電池１１１と端子Ｔ12との接続が切断され、電池１１１の負電極が開放状態となるので、電池１１１の充電は停止される。
【００３８】
次に制御回路１２４の充電電圧印加時の動作を説明する。
【００３９】
図３は制御回路１２４の動作フローチャートを示す。
【００４０】
制御回路１２４は、ステップＳ１−１で端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に充電電圧が印加されたことが検出されると、ステップＳ１−２で端子Ｔ22の電圧を強制的にハイレベルとする。ステップＳ１−２で端子Ｔ22の電圧が強制的にハイレベルになると、放電制御用トランジスタ１１２が強制的にオンされる。放電制御用トランジスタ１１２がオンする。このとき、電池１１１が過充電状態でなければ、充電制御用トランジスタ１１３もオンするため、電池１１１は、端子Ｔ11及び端子Ｔ12を介して充電器に接続される。
【００４１】
電池１１１が端子Ｔ11及び端子Ｔ12を介して充電器に接続されることにより充電器により電池１１１の過放電状態を検出できる。このとき、放電制御用トランジスタ１１２がオンされているので、電池１１１は、放電制御用トランジスタ１１２の寄生ダイオードＤ112を通さずに端子Ｔ11、Ｔ12に接続され、よって、充電器は電池１１１の電圧を正確に検出して、充電を行なうことが可能となる。例えば、電池１１１が寄生ダイオードＤ112を通して端子Ｔ11、Ｔ12に接続された場合には、電池１１１の電圧からダイオードＤ112の順方向電圧ＶFを減算した電圧が端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に接続される。このため、実際の電池１１１の電圧より低い電圧で電池１１１の状態が判断され、電池１１１の電圧だけでは過放電状態ではないにもかかわらず、過放電状態と判断される。本実施例では、充電器が接続されたときには、まず、放電制御用トランジスタ１１２が強制的にオンし、端子Ｔ11、Ｔ12には、放電制御用トランジスタ１１２の寄生ダイオードＤ112の順方向電圧ＶFが印加されない、電池１１１の電圧が印加されるので、電池１１１の過放電状態を確実に検出することができる。
【００４２】
図４は本発明の一実施例の動作波形図を示す。横軸は電池１１１の出力電圧、縦軸は端子Ｔ11と端子Ｔ12との間の電圧を示している。また、Ｖ31は過放電検出電圧、Ｖ32は過放電復帰電圧を示す。
【００４３】
電池１１１の電圧が過放電検出電圧Ｖ31より小さくなると過放電状態となる。また、保護ＩＣ１１４が過放電保護状態となった後、電池１１１の電圧が過放電復帰電圧Ｖ32より大きくなると、保護ＩＣ１１４は過放電保護状態から復帰して、充電器１０２により充電が可能となる。このとき、本実施例では、充電器１０２が端子Ｔ11と端子Ｔ12との間に接続されると、電池１１１の電圧によらずに保護ＩＣ１１４が一端、強制的に過放電保護状態から復帰される。
【００４４】
このため、電池１１１の電圧範囲ΔＶ0で保護ＩＣ１１４を過放電保護状態から復帰させる。保護ＩＣ１１４が過放電保護状態から復帰されると、放電制御用トランジスタ１１２がオンするので、過放電制御用トランジスタ１１２の寄生ダイオードＤ112を介さずに充電器１０２に接続されるため、寄生ダイオードＤ112の順方向電圧ＶFの減衰のない、略、電池１１１の電圧が充電器１０２に印加されることになる。このため、充電器１０２は電池１１１の電圧を正確に検出して、電池１１１が過放電状態か否かを判断し、充電を開始又は停止することができる。
【００４５】
よって、低電圧状態ではあるが、過放電状態ではない電池１１１に対しても充電を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例のブロック構成図である。
【図２】保護ＩＣ１１４のブロック構成図である。
【図３】制御回路１２４の動作フローチャートである。
【図４】本発明の一実施例の動作波形図である。
【図５】従来の一例のブロック構成図である。
【図６】従来の一例の動作説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  電池パック、１０１  負荷、１０２  充電器
１１１  電池、１１２  放電制御用トランジスタ、１１３  充電制御用トランジスタ
１１４  保護ＩＣ
１２１  過充電検出回路、１２２  過放電検出回路、１２３  過電流検出回路
１２４  制御回路、１２５、１２６  ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006331953.tif 000006
【図５】
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【図６】
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