(57)【要約】【課題】低耐圧のＦＥＴを用いることが可能な充放電制御回路及びこれを備えたバッテリ装置を提供する。【解決手段】充放電制御回路は、二次電池の充放電を制御するための充放電制御回路であって、二次電池の電圧を監視するための正極電源端子及び負極電源端子と、一端が負荷及び充電器の負極が接続される外部負極端子に接続された充電制御ＦＥＴのゲートに接続される充電制御端子と、充電制御端子に出力される充電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、外部負極端子の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第１のクランプ回路とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の充放電を制御するための充放電制御回路であって、
前記二次電池の電圧を監視するための正極電源端子及び負極電源端子と、
一端が負荷及び充電器の負極が接続される外部負極端子に接続された充電制御ＦＥＴのゲートに接続される充電制御端子と、
前記充電制御端子に出力される前記充電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、前記外部負極端子の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第１のクランプ回路とを備えることを特徴とする充放電制御回路。
【請求項２】
一端が前記充電制御ＦＥＴの他端に接続された放電制御ＦＥＴのゲートに接続される放電制御端子と、
前記放電制御端子に出力される前記放電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、前記外部負極端子の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第２のクランプ回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の充放電制御回路。
【請求項３】
前記外部負極端子に接続される外部負電圧入力端子をさらに備え、
前記第１のクランプ回路の基準電圧及び前記第２のクランプ回路の基準電圧が前記外部負電圧入力端子に入力される電圧であることを特徴とする請求項２に記載の充放電制御回路。
【請求項４】
前記放電制御ＦＥＴの他端に接続され、前記二次電池の過電流を検出するための過電流検出端子をさらに備え、
前記第１のクランプ回路の基準電圧及び前記第２のクランプ回路の基準電圧が前記過電流検出端子に入力される電圧であることを特徴とする請求項２に記載の充放電制御回路。
【請求項５】
一端が前記充電制御ＦＥＴの他端に接続された放電制御ＦＥＴのゲートに接続される放電制御端子と、
前記放電制御端子に出力される前記放電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、前記放電制御ＦＥＴの他端の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第２のクランプ回路とを備えることを特徴とする請求項１に記載の充放電制御回路。
【請求項６】
前記外部負極端子に接続される外部負電圧入力端子と、
前記放電制御ＦＥＴの他端に接続され、前記二次電池の過電流を検出するための過電流検出端子とをさらに備え、
前記第１のクランプ回路の基準電圧が前記外部負電圧入力端子に入力される電圧であり、
前記第２のクランプ回路の基準電圧が前記過電流検出端子に入力される電圧であることを特徴とする請求項５に記載の充放電制御回路。
【請求項７】
前記外部負極端子に接続される外部負電圧入力端子をさらに備え、
前記第１のクランプ回路の基準電圧が前記外部負電圧入力端子に入力される電圧であり、
前記第２のクランプ回路の基準電圧が前記負極電源端子に入力される電圧であることを特徴とする請求項５に記載の充放電制御回路。
【請求項８】
前記充電器の正極が前記正極電源端子に接続され、前記充電器の負極が前記外部負電圧入力端子に接続され、前記正極電源端子と前記外部負極端子との間の電圧が前記二次電池の電圧よりも高い所定の電圧になると、前記第１及び第２のクランプ回路が動作することを特徴とする請求項３又は６に記載の充放電制御回路。
【請求項９】
前記第１及び第２のクランプ回路の動作を制御する信号が入力される制御端子をさらに備え、
前記制御端子の信号がハイレベルのとき、前記第１及び第２のクランプ回路の動作が停止することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか一項に記載の充放電制御回路。
【請求項１０】
二次電池と、
負荷及び充電器が接続される外部正極端子及び外部負極端子と、
前記二次電池に接続された第１及び第２の充放電制御回路と、
一端が前記外部負極端子に接続された第１の充電制御ＦＥＴと、
一端が前記第１の充電制御ＦＥＴの他端に接続された第１の放電制御ＦＥＴと、
一端が前記第１の放電制御ＦＥＴの他端に接続された第２の充電制御ＦＥＴと、
一端が前記第２の充電制御ＦＥＴの他端に接続され、他端が前記二次電池の負極に接続された第２の放電制御ＦＥＴとを備えたバッテリ装置であって、
前記第１の充放電制御回路は、
前記二次電池の電圧を監視するための正極電源端子及び負極電源端子と、
前記第１の充電制御ＦＥＴのゲートに接続された充電制御端子と、
前記充電制御端子が出力する前記充電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、前記外部負極端子の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第１のクランプ回路とを有することを特徴とするバッテリ装置。
【請求項１１】
前記第１の充放電制御回路は、
前記第１の放電制御ＦＥＴのゲートに接続された放電制御端子と、
前記放電制御端子が出力する前記第１の放電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、前記外部負極端子の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第２のクランプ回路とをさらに有することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリ装置。
【請求項１２】
前記第１の充放電制御回路は、前記外部負極端子に接続された外部負電圧入力端子をさらに有し、
前記第１のクランプ回路の基準電圧及び前記第２のクランプ回路の基準電圧が前記外部負電圧入力端子に入力される電圧であることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリ装置。
【請求項１３】
前記第１の充放電制御回路は、前記第１の放電制御ＦＥＴの他端に接続され、前記二次電池の過電流を検出するための過電流検出端子をさらに有し、
前記第１のクランプ回路の基準電圧及び前記第２のクランプ回路の基準電圧が前記過電流検出端子に入力される電圧であることを特徴とする請求項１１に記載のバッテリ装置。
【請求項１４】
前記第１の充放電制御回路は、
前記第１の放電制御ＦＥＴのゲートに接続された放電制御端子と、
前記放電制御端子が出力する前記第１の放電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、前記第１の放電制御ＦＥＴの他端の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第２のクランプ回路とをさらに有することを特徴とする請求項１０に記載のバッテリ装置。
【請求項１５】
前記第１の充放電制御回路は、
前記外部負極端子に接続された外部負電圧入力端子と、
前記第１の放電制御ＦＥＴの他端に接続され、前記二次電池の過電流を検出するための過電流検出端子とをさらに有し、
前記第１のクランプ回路の基準電圧が前記外部負電圧入力端子に入力される電圧であり、
前記第２のクランプ回路の基準電圧が前記過電流検出端子に入力される電圧であることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリ装置。
【請求項１６】
前記第１の充放電制御回路は、前記外部負極端子に接続された外部負電圧入力端子をさらに有し、
前記第１のクランプ回路の基準電圧が前記外部負電圧入力端子に入力される電圧であり、
前記第２のクランプ回路の基準電圧が前記負極電源端子に入力される電圧であることを特徴とする請求項１４に記載のバッテリ装置。
【請求項１７】
前記充電器の正極が前記正極電源端子に接続され、前記充電器の負極が前記外部負電圧入力端子に接続され、前記正極電源端子と前記外部負極端子との間の電圧が前記二次電池の電圧よりも高い所定の電圧になると、前記第１及び第２のクランプ回路が動作することを特徴とする請求項１２又は１５に記載のバッテリ装置。
【請求項１８】
前記第１の充放電制御回路は、前記第２の充電制御ＦＥＴのゲートに接続された制御端子をさらに有し、
前記制御端子の信号がハイレベルのとき、前記第１及び第２のクランプ回路の動作が停止することを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか一項に記載のバッテリ装置。
【請求項１９】
一端が前記第２の放電制御ＦＥＴの他端に接続された第１の過電流検出用抵抗と、一端が前記第１の過電流検出用抵抗の他端に接続され、他端が前記二次電池の負極に接続された第２の過電流検出用抵抗とをさらに備え、
前記第１の充放電制御回路は、前記二次電池の過電流を検出するための第１の過電流検出端子をさらに有し、
前記第１の過電流検出端子が前記第１の過電流検出用抵抗の一端に接続され、前記負極電源端子が前記第１の過電流検出用抵抗の他端に接続されていることを特徴とする請求項１０、１１、１２、１４、及び１６のいずれか一項に記載のバッテリ装置。
【請求項２０】
一端が前記第２の放電制御ＦＥＴの他端に接続された第１の過電流検出用抵抗と、一端が前記第１の過電流検出用抵抗の他端に接続され、他端が前記二次電池の負極に接続された第２の過電流検出用抵抗とをさらに備え、
前記第１の充放電制御回路は、前記二次電池の過電流を検出するための第１及び第２の過電流検出端子をさらに有し、
前記第１の過電流検出端子が前記第１の過電流検出用抵抗の一端に接続され、前記第２の過電流検出端子が前記第１の過電流検出用抵抗の他端に接続され、前記負極電源端子が前記二次電池の負極に接続されていることを特徴とする請求項１０、１１、１２、１４、及び１６のいずれか一項に記載のバッテリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電制御回路及びこれを備えたバッテリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、バッテリ装置は、過充電、過放電、放電過電流、及び充電過電流を検出し、充放電を制御する充放電制御回路を含む充放電制御装置を備え、これにより、二次電池を保護するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、現在では、充放電制御装置を二つ備えたバッテリ装置が用いられるようになってきている。このような充放電制御装置を二つ備えた従来のバッテリ装置５０のブロック図を図８に示す。
【０００４】
バッテリ装置５０は、二次電池ＳＣと、二次電池ＳＣに接続され、互いに同一の構成を有する第１及び第２の充放電制御装置５１ａ及び５１ｂと、外部正極端子ＥＢ＋と、外部負極端子ＥＢ−とを備えている。外部正極端子ＥＢ＋と外部負極端子ＥＢ−との間には、充電器ＣＨが接続される。
【０００５】
充放電制御装置５１ａ（５１ｂ）は、充放電制御回路５１０ａ（５１０ｂ）と、放電制御ＦＥＴ５２１ａ（５２１ｂ）と、充電制御ＦＥＴ５２２ａ（５２２ｂ）と、抵抗素子５３０ａ（５３０ｂ）及び５４０ａ（５４０ｂ）とを備えている。
【０００６】
充放電制御回路５１０ａ（５１０ｂ）は、正極電源端子ＶＤＤａ（ＶＤＤｂ）と、負極電源端子ＶＳＳａ（ＶＳＳｂ）と、過電流検出端子ＶＩａ（ＶＩｂ）と、放電制御端子ＤＯａ（ＤＯｂ）と、充電制御端子ＣＯａ（ＣＯｂ）と、外部負電圧入力端子ＶＭａ（ＶＭｂ）とを有し、各端子は、図示のように接続されている。
【０００７】
このような二つの充放電制御装置５１ａ及び５１ｂを有するバッテリ装置５０によれば、万が一、第１の充放電制御装置５１ａが動作できなかった場合においても、第２の充放電制御装置５１ｂが動作するため、より安全性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１６８１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図８に示すバッテリ装置５０においては、以下のような問題が発生する。
【００１０】
充電器ＣＨが接続された状態において、第２の充放電制御装置５１ｂによって過充電又は充電過電流が検出され、充電制御ＦＥＴ５２２ｂがオフとなった場合、充放電制御回路５１０ａ（「充電器側の充放電制御回路」ともいう）が制御している放電制御ＦＥＴ５２１ａ及び充電制御ＦＥＴ５２２ａの各ゲート・ソース間に充電器ＣＨの電圧が印加されることとなる。
【００１１】
バッテリ装置５０に接続される充電器ＣＨの電圧は、二次電池ＳＣの電圧（例えば３．８Ｖ）よりも大きい電圧であればよいため、様々な電圧の充電器を用いることができる。したがって、二次電池ＳＣの電圧よりも遥かにに大きい電圧（例えば２０Ｖ）の充電器が使用されることもある。
【００１２】
上述のとおり、放電制御ＦＥＴ５２１ａ及び充電制御ＦＥＴ５２２ａの各ゲート・ソース間には、充電器ＣＨの電圧が印加される場合があることから、放電制御ＦＥＴ５２１ａ及び充電制御ＦＥＴ５２２ａのゲート・ソース間耐圧は、充電器ＣＨの電圧よりも高い必要がある。
【００１３】
したがって、放電制御ＦＥＴ５２１ａ及び充電制御ＦＥＴ５２２ａには、高耐圧のＦＥＴを用いなければならず、かかるＦＥＴは、高オン抵抗、大型、且つ高価となってしまうという課題がある。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、充放電制御装置を二つ備えてバッテリ装置を構成した場合に、充電器側の充放電制御回路によって制御される充放電制御ＦＥＴとして、高耐圧のＦＥＴではなく、低耐圧のＦＥＴを用いることが可能な充放電制御回路及びこれを備えたバッテリ装置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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の充放電制御回路は、二次電池の充放電を制御するための充放電制御回路であって、前記二次電池の電圧を監視するための正極電源端子及び負極電源端子と、一端が負荷及び充電器の負極が接続される外部負極端子に接続された充電制御ＦＥＴのゲートに接続される充電制御端子と、前記充電制御端子に出力される前記充電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、前記外部負極端子の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第１のクランプ回路とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のバッテリ装置は、二次電池と、負荷及び充電器が接続される外部正極端子及び外部負極端子と、前記二次電池に接続された第１及び第２の充放電制御回路と、一端が前記外部負極端子に接続された第１の充電制御ＦＥＴと、一端が前記第１の充電制御ＦＥＴの他端に接続された第１の放電制御ＦＥＴと、一端が前記第１の放電制御ＦＥＴの他端に接続された第２の充電制御ＦＥＴと、一端が前記第２の充電制御ＦＥＴの他端に接続され、他端が前記二次電池の負極に接続された第２の放電制御ＦＥＴとを備えたバッテリ装置であって、前記第１の充放電制御回路は、前記二次電池の電圧を監視するための正極電源端子及び負極電源端子と、前記第１の充電制御ＦＥＴのゲートに接続された充電制御端子と、前記充電制御端子が出力する前記充電制御ＦＥＴをオンさせるハイレベルの信号を、前記外部負極端子の電圧を基準電圧とし、該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする第１のクランプ回路とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、外部負極端子に充電器の負極が接続された状態で、充電制御端子から充電を許可するハイレベルの信号が出力されているとき、充電制御端子からの出力信号によってオンオフ制御される充電制御ＦＥＴのソース電圧が充電器の負極の電圧となった場合でも、上記ハイレベルの信号は、外部負極端子の電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプされた信号となる。すなわち、充電制御ＦＥＴのゲート・ソース間にかかる電圧が上記所定の電圧となるため、この所定の電圧を低く設定すれば、少なくとも充電制御ＦＥＴとして低耐圧のＦＥＴを用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態のバッテリ装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態のバッテリ装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態のバッテリ装置を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施形態のバッテリ装置を示すブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の第２の例のバッテリ装置を示すブロック図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の第３の例のバッテリ装置を示すブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の第４の例を示すバッテリ装置を示すブロック図である。
【図８】従来のバッテリ装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態のバッテリ装置１０を示すブロック図である。
本実施形態のバッテリ装置１０は、二次電池ＳＣと、第１の充放電制御装置１１と、第２の充放電制御装置１２と、充電器ＣＨ及び負荷（図示せず）が接続される外部正極端子ＥＢ＋及び外部負極端子ＥＢ−とを備えている。
【００２０】
第１の充放電制御装置１１（「充電器側の充放電制御回路」ともいう）は、第１の充放電制御回路１１０と、放電制御ＦＥＴ１２１と、充電制御ＦＥＴ１２２と、過電流検出用抵抗１３０と、抵抗１４０とを備えている。
【００２１】
第１の充放電制御回路１１０は、二次電池ＳＣの電圧を監視するための正極電源端子ＶＤＤ１及び負極電源端子ＶＳＳ１と、過電流検出端子ＶＩ１と、放電制御端子ＤＯ１と、充電制御端子ＣＯ１と、外部負電圧入力端子ＶＭ１とを備えている。
【００２２】
放電制御ＦＥＴ１２１は、ゲートが放電制御端子ＤＯ１に接続されており、放電制御端子ＤＯ１から出力される第１の放電制御信号によりオンオフ制御される。充電制御ＦＥＴ１２２は、ゲートが充電制御端子ＣＯ１に接続されており、充電制御端子ＣＯ１から出力される第１の充電制御信号によりオンオフ制御される。
【００２３】
第２の充放電制御装置１２は、第２の充放電制御回路２１０と、放電制御ＦＥＴ２２１と、充電制御ＦＥＴ２２２と、過電流検出用抵抗２３０と、抵抗２４０とを備えている。
第２の充放電制御回路２１０は、正極電源端子ＶＤＤ２と、負極電源端子ＶＳＳ２と、過電流検出端子ＶＩ２と、放電制御端子ＤＯ２と、充電制御端子ＣＯ２と、外部負電圧入力端子ＶＭ２とを備えている。
【００２４】
放電制御ＦＥＴ２２１は、ゲートが放電制御端子ＤＯ２に接続されており、放電制御端子ＤＯ２から出力される第２の放電制御信号によりオンオフ制御される。充電制御ＦＥＴ２２２は、ゲートが充電制御端子ＣＯ２に接続されており、充電制御端子ＣＯ２から出力される第２の充電制御信号によりオンオフ制御される。
【００２５】
充電制御ＦＥＴ１２２は、一端が外部負極端子ＥＢ−に接続され、放電制御ＦＥＴ１２１は、一端が充電制御ＦＥＴ１２２の他端に接続され、過電流検出用抵抗１３０は、一端が放電制御ＦＥＴ１２１の他端に接続され、充電制御ＦＥＴ２２２は、一端が過電流検出用抵抗１３０の他端に接続され、放電制御ＦＥＴ２２１は、一端が充電制御ＦＥＴ２２２の他端に接続され、過電流検出用抵抗２３０は、一端が放電制御ＦＥＴ２２１の他端に接続され、他端が二次電池ＳＣの負極に接続されている。
【００２６】
第１の充放電制御回路１１０の正極電源端子ＶＤＤ１と第２の充放電制御回路２１０の正極電源端子ＶＤＤ２は、二次電池ＳＣの正極に接続され、第１の充放電制御回路１１０の負極電源端子ＶＳＳ１は、充電制御ＦＥＴ２２２、放電制御ＦＥＴ２２１、及び過電流検出用抵抗２３０を介して二次電池ＳＣの負極に接続され、第２の充放電制御回路２１０の負極電源端子ＶＳＳ２は、二次電池ＳＣの負極に接続されている。
【００２７】
第１の充放電制御回路１１０の外部負電圧入力端子ＶＭ１は、抵抗１４０を介して充電制御ＦＥＴ１２２の一端に接続されている。また、第２の充放電制御回路２１０の外部負電圧入力端子ＶＭ２は、抵抗２４０を介して充電制御ＦＥＴ２２２の一端に接続されている。
第１の充放電制御回路１１０は、さらに、検出制御回路１１１と、出力ドライバ１１２及び１１３と、クランプ回路１１４及び１１５とを備えて構成されている。
【００２８】
検出制御回路１１１は、正極電源端子ＶＤＤ１、負極電源端子ＶＳＳ１、過電流検出端子ＶＩ１、及び外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧を入力として受けている。そして、二次電池ＳＣの放電を許可するときハイレベルの信号を出力ドライバ１１２の入力端に出力し、放電を禁止するときロウレベルの信号を出力ドライバ１１２の入力端に出力し、二次電池ＳＣの充電を許可するときハイレベルの信号を出力ドライバ１１３の入力端に出力し、充電を禁止するときロウレベルの信号を出力ドライバ１１３の入力端に出力する。
出力ドライバ１１２及び１１３の出力端は、それぞれ放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１に接続されている。
【００２９】
クランプ回路１１４及び１１５は、放電制御端子ＤＯ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間及び充電制御端子ＣＯ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間にそれぞれ接続されている。クランプ回路１１４及び１１５は、出力ドライバ１１２の出力端及び出力ドライバ１１３の出力端と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間の電圧が所定の電圧を超えると、外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧（すなわち外部負極端子ＥＢ−の電圧）を基準電圧とし、放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１の電圧を、それぞれ基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする。
また、クランプ回路１１４は、出力ドライバ１１３の入力端に接続されたイネーブル端子１１４ｅを備えている。
【００３０】
次に、バッテリ装置１０の動作について以下に説明する。
ここでは、外部正極端子ＥＢ＋と外部負極端子ＥＢ−との間に充電器ＣＨが接続され、充電制御ＦＥＴ１２２、２２２、及び放電制御ＦＥＴ１２１、２２１が全てオンである状態から、第２の充放電制御装置１２によって過充電又は充電過電流が検出された場合の動作について説明する。
【００３１】
第２の充放電制御装置１２によって過充電又は充電過電流が検出されると、充電制御ＦＥＴ２２２がオフとなる。これにより、過電流検出用抵抗１３０が二次電池ＳＣの負極から切り離された状態となるため、負極電源端子ＶＳＳ１の電圧、過電流検出端子ＶＩ１の電圧、放電制御ＦＥＴ１２１と充電制御ＦＥＴ１２２との接続点の電圧、外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧、及び外部負極端子ＥＢ−の電圧は、いずれも充電器ＣＨの負極の電圧になっていく。したがって、正極電源端子ＶＤＤ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間の電圧は、充電器ＣＨの電圧になっていく。
【００３２】
正極電源端子ＶＤＤ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１（すなわち外部負極端子ＥＢ−）との間の電圧が二次電池ＳＣの電圧（例えば３．８Ｖ）よりも高い所定の電圧（例えば５Ｖ）になると、クランプ回路１１４及び１１５が動作して、外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧（すなわち外部負極端子ＥＢ−の電圧）を基準電圧とし、放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１の電圧をそれぞれ外部負極端子ＥＢ−の電圧よりも所定の電圧（例えば５Ｖ）分高い電圧にクランプする。したがって、放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１から出力されるハイレベルの信号は、上述のようにクランプされた電圧となる。
【００３３】
これにより、放電制御ＦＥＴ１２１及び充電制御ＦＥＴ１２２の各ゲート・ソース間には、充電器ＣＨの電圧ではなく、クランプされた放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１の電圧と充電器ＣＨの負極の電圧との差の電圧、すなわち上記所定の電圧が印加される。該所定の電圧は、充電器の電圧（例えば２０Ｖ）よりも十分に小さくすることができる。
【００３４】
放電制御ＦＥＴ１２１及び充電制御ＦＥＴ１２２のゲート・ソース間耐圧は、上記所定の電圧よりも高ければよいため、所定の電圧が上記のように５Ｖであれば、放電制御ＦＥＴ１２１及び充電制御ＦＥＴ１２２として、例えば、耐圧が６ＶのＦＥＴを用いることが可能となる。したがって、高オン抵抗、大型、且つ高価な高耐圧のＦＥＴを用いる必要がなくなるという効果が得られる。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、充放電制御回路を二つ設けることにより安全性を高くするとともに、充電器側の充放電制御回路によって制御される放電制御ＦＥＴ及び充電制御ＦＥＴとして、低耐圧のＦＥＴを用いることが可能となる。したがって、安価且つ小型なバッテリ装置を提供することができる。
【００３６】
本実施形態においては、放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１の電圧を、外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧を基準電圧として、当該基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする例を示したが、基準電圧として用いる電圧は、外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧には限られない。充電制御ＦＥＴ２２２がオフとなったときに、充電器ＣＨの負極の電圧、すなわち外部負極端子ＥＢ−の電圧となる端子の電圧を基準電圧とすればよく、過電流検出端子ＶＩ１や負極電源端子ＶＳＳ１の電圧を基準電圧として用いることも可能である。また、第１の充放電制御回路１１０に放電制御ＦＥＴ１２１と充電制御ＦＥＴ１２２との接続点の電圧が入力される端子を追加して、該端子の電圧を基準電圧として用いてもよい。
【００３７】
なお、本実施形態では、上述のとおり、クランプ回路１１４が出力ドライバ１１３の入力端に接続されたイネーブル端子１１４ｅを備えている。これは、外部正極端子ＥＢ＋と外部負極端子ＥＢ−との間に充電器ＣＨが接続され、充電制御ＦＥＴ１２２、２２２、及び放電制御ＦＥＴ１２１、２２１が全てオンである状態から、第１及び第２の充放電制御装置１１及び１２のうち、少なくとも第１の充放電制御装置１１によって過充電又は充電過電流が検出されて充電制御ＦＥＴ１２２がオフした場合に、放電制御ＦＥＴ１２１のゲート・ソース間に大きな電圧がかかる状態を回避するためのものである。
【００３８】
すなわち、例えば、充電制御ＦＥＴ１２２、２２２、及び放電制御ＦＥＴ１２１、２２１が全てオンである状態から、充電制御ＦＥＴ１２２のみがオフすると、放電制御ＦＥＴ１２１が外部負極端子ＥＢ−から切り離された状態となる。そのため、放電制御ＦＥＴ１２１の他端（ソース）の電圧は、二次電池ＳＣの負極の電圧と同じ電圧（例えば−３．８Ｖ（正極を０Ｖとした場合））となる。この状態で、放電制御端子ＤＯ１の電圧が外部負極端子ＥＢ−の電圧（例えば−２０Ｖ（外部正極端子ＥＢ＋を０Ｖとした場合））よりも所定の電圧（例えば５Ｖ）分高い電圧（例えば−１５Ｖ）にクランプされると、放電制御ＦＥＴ１２１のゲート・ソース間に大きな電圧（例えば１１．２Ｖ）がかかることとなる。このような状態になると、放電制御ＦＥＴ１２１として、上述のように、例えば耐圧が６ＶのＦＥＴを用いている場合、この耐圧を超える電圧が放電制御ＦＥＴ１２１のゲート・ソース間にかかってしまい、放電制御ＦＥＴ１２１が破壊されてしまうことになる。
【００３９】
そこで、出力ドライバ１１３に入力される検出制御回路１１１からの信号がクランプ回路１１４のイネーブル端子１１４ｅにも入力されるようにし、充電制御ＦＥＴ１２２をオフするためのロウレベルの信号が検出制御回路１１１から出力ドライバ１１３に出力されたときには、イネーブル端子１１４ｅにロウレベルの信号が入力されたことに基づき、クランプ回路１１４がディスエーブルされる構成とすることにより、上記のような状態を回避している。
上記のような状態を回避する別の構成のバッテリ装置を第２及び第３の実施形態として以下に説明する。
【００４０】
図２は、本発明の第２の実施形態のバッテリ装置２０を示すブロック図である。
本実施形態のバッテリ装置２０は、クランプ回路１１４が外部負電圧入力端子ＶＭ１と放電制御端子ＤＯ１との間ではなく、過電流検出端子ＶＩ１と放電制御端子ＤＯ１との間に接続されている点と、クランプ回路１１４がイネーブル端子１１４ｅを備えていない点で、第１の実施形態のバッテリ装置１０と異なっている。
その他の構成については、図１のバッテリ装置１０と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４１】
かかるバッテリ装置２０によれば、クランプ回路１１４は、過電流検出端子ＶＩ１の電圧、すなわち、放電制御ＦＥＴ１２１の他端（ソース）の電圧を基準電圧とし、放電制御端子ＤＯ１の電圧を基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプするため、外部正極端子ＥＢ＋と外部負極端子ＥＢ−との間に充電器ＣＨが接続され、充電制御ＦＥＴ１２２、２２２、及び放電制御ＦＥＴ１２１、２２１が全てオンである状態から、第１の充放電制御装置１１によって過充電又は充電過電流が検出されて充電制御ＦＥＴ１２２のみがオフした場合でも、放電制御ＦＥＴ１２１のゲート・ソース間には所定の電圧しかかからない。
したがって、本実施形態によれば、イネーブル端子１１４ｅを設けることなく、放電制御ＦＥＴ１２１として低耐圧のＦＥＴを用いることができる。
【００４２】
図３は、本発明の第３の実施形態のバッテリ装置３０を示すブロック図である。
本実施形態のバッテリ装置３０は、クランプ回路１１４が外部負電圧入力端子ＶＭ１と放電制御端子ＤＯ１との間ではなく、負極電源端子ＶＳＳ１と放電制御端子ＤＯ１との間に接続されている点、クランプ回路１１４がイネーブル端子１１４ｅを備えていない点、過電流検出用抵抗１３０、２３０を備えていない点、及び過電流検出端子ＶＩ１、ＶＩ２を備えていない点で、第１の実施形態のバッテリ装置１０と異なっている。
その他の構成については、図１のバッテリ装置１０と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４３】
バッテリ装置３０は、上述のとおり、過電流検出用抵抗１３０、２３０及び過電流検出端子ＶＩ１、ＶＩ２を備えておらず、過電流の検出は、第１の充放電制御回路１１０においては、外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧と負極電源端子ＶＳＳ１の電圧との差に基づいて行われ、第２の充放電制御回路２１０においては、外部負電圧入力端子ＶＭ２の電圧と負極電源端子ＶＳＳ２の電圧との差に基づいて行われる。
このように、過電流検出用抵抗１３０、２３０が設けられていないことから、クランプ回路１１４を負極電源端子ＶＳＳ１と放電制御端子ＤＯ１との間に接続している。
【００４４】
かかるバッテリ装置３０によれば、クランプ回路１１４は、負極電源端子ＶＳＳ１の電圧、すなわち、図２に示すバッテリ装置２０と同様、放電制御ＦＥＴ１２１の他端（ソース）の電圧を基準電圧とし、放電制御端子ＤＯ１の電圧を基準電圧よりも所定の電圧分高い電圧にクランプするため、外部正極端子ＥＢ＋と外部負極端子ＥＢ−との間に充電器ＣＨが接続された状態で、充電制御ＦＥＴ１２２のみがオフした場合でも、放電制御ＦＥＴ１２１のゲート・ソース間には所定の電圧しかかからない。
【００４５】
したがって、本実施形態によっても、第２の実施形態のバッテリ装置２０と同様、イネーブル端子１１４ｅを設けることなく、放電制御ＦＥＴ１２１として低耐圧のＦＥＴを用いることができる。
【００４６】
このように、第２及び第３の実施形態によれば、イネーブル端子１１４ｅを設けずに、第１の実施形態と同様、充電器側の充放電制御回路によって制御される放電制御ＦＥＴ及び充電制御ＦＥＴとして、低耐圧のＦＥＴを用いることが可能となり、安価且つ小型なバッテリ装置を提供することができる。
【００４７】
なお、図２に示すバッテリ装置２０において、配線の都合等により、クランプ回路１１４を過電流検出端子ＶＩ１に接続することが困難な場合などには、図３に示すバッテリ装置３０のように、クランプ回路１１４を負極電源端子ＶＳＳ１と放電制御端子ＤＯ１との間に接続するよう構成しても構わない。
【００４８】
第１〜第３の実施形態において、クランプ回路１１４及び１１５としては、例えば、降伏電圧が上記所定の電圧であるツェナーダイオードを用いることができる。このようなツェナーダイオードを用いれば、出力ドライバ１１２の出力端及び出力ドライバ１１３の出力端と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間の電圧が降伏電圧を超えたときのみクランプ回路１１４及び１１５が動作するため、このときだけクランプ回路１１４及び１１５に電流が流れ、それ以外のときには流れないことから、消費電流が不必要に増加することはない。
【００４９】
しかしながら、ツェナーダイオードを半導体基板上に他の素子と共に集積することは困難なため、ダイオード接続したＭＯＳトランジスタ等のインピーダンス素子を複数直列に接続したものをクランプ回路１１４及び１１５として用いる場合もある。
【００５０】
この場合、クランプ回路１１４及び１１５に常時電流が流れることとなるため、消費電流の増大につながってしまう。
そこで、このような問題を解決したバッテリ装置を第４の実施形態として、以下に説明する。
【００５１】
図４は、本発明の第４の実施形態のバッテリ装置４０−１を示すブロック図である。
本実施形態のバッテリ装置４０−１は、第１の実施形態のバッテリ装置１０に対し、以下の点が異なっている。
【００５２】
クランプ回路１１４及び１１５と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間に、それぞれスイッチ素子４１及び４２が設けられ、さらに、検出制御回路１１１がスイッチ制御信号ＳＷＣを出力し、これらスイッチ素子４１及び４２のオンオフを制御する構成となっている。
【００５３】
その他の構成については、図１のバッテリ装置１０と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
動作についても、第１の実施形態のバッテリ装置１０とほぼ同じであるが、クランプ回路１１４及び１１５の動作と停止の仕方が第１の実施形態と異なる。
【００５４】
検出制御回路１１１は、正極電源端子ＶＤＤ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１（外部負極端子ＥＢ−）の電圧をモニターし、両者間の電圧が二次電池ＳＣの電圧よりも高い所定の電圧になったことを検出すると、スイッチ制御信号ＳＷＣを第１のレベルにして、スイッチ素子４１及び４２をオンにする。これにより、クランプ回路１１４及び１１５が動作して、放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１の電圧を、それぞれ基準電圧である外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧（外部負極端子ＥＢ−の電圧）よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする。
【００５５】
また、正極電源端子ＶＤＤ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間の電圧が上記所定の電圧を下回ったことを検出すると、スイッチ制御信号ＳＷＣを第２のレベルにして、スイッチ素子４１及び４２をオフにする。これにより、放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１の電圧をクランプする必要がないときには、クランプ回路１１４及び１１５の動作が停止する。
【００５６】
かかる構成により、不要な消費電流の増加を防止することが可能となる。
以上のように、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、消費電流を抑制することができる。
【００５７】
図５に、第４の実施形態の第２の例のバッテリ装置４０−２のブロック図を示す。
バッテリ装置４０−２は、図４のバッテリ装置４０−１に対し、以下の点が異なっている。なお、以下の点以外の構成については、図４のバッテリ装置４０−１と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
バッテリ装置４０−２においては、第１の充放電制御回路１１０が制御端子ＣＴＬをさらに備えており、制御端子ＣＴＬは、第２の充放電制御回路２１０の充電制御端子ＣＯ２に接続されている。そして、制御端子ＣＴＬに入力される信号に基づいて生成されるスイッチ制御信号ＳＷＣにより、スイッチ素子４１及び４２のオンオフを制御する。
【００５９】
充電制御端子ＣＯ２がハイレベルの信号を出力しているとき、すなわち、充電制御ＦＥＴ２２２がオンしているとき、スイッチ制御信号ＳＷＣが第２のレベルとなり、これにより、スイッチ素子４１及び４２はオフとなる。したがって、クランプ回路１１４及び１１５の動作が停止する。
【００６０】
一方、充電制御端子ＣＯ２がロウレベルの信号を出力しているとき、すなわち、充電制御ＦＥＴ２２２がオフしているとき、スイッチ制御信号ＳＷＣが第１のレベルとなり、これにより、スイッチ素子４１及び４２はオンとなる。したがって、クランプ回路１１４及び１１５が動作して、放電制御端子ＤＯ１及び充電制御端子ＣＯ１の電圧を、それぞれ基準電圧である外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧（外部負極端子ＥＢ−の電圧）よりも所定の電圧分高い電圧にクランプする。
【００６１】
図４に示すバッテリ装置４０−１では、検出制御回路１１１内に、正極電源端子ＶＤＤ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧をモニターし、両者間の電圧を検出する回路（図示せず）を設けなければならないのに対し、本例のバッテリ装置４０−２によれば、端子が一つ増えるものの、そのような回路を設ける必要がなく、簡易な構成で、スイッチ素子４１及び４２のオンオフを制御することができる。
【００６２】
図６に、第４の実施形態の第３の例のバッテリ装置４０−３のブロック図を示す。
バッテリ装置４０−３は、図４のバッテリ装置４０−１に対し、以下の点が異なっている。なお、以下の点以外の構成については、図４のバッテリ装置４０−１と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
バッテリ装置４０−３においては、第１の充放電制御装置１１の過電流検出用抵抗１３０が、放電制御ＦＥＴ１２１と充電制御ＦＥＴ２２２との間ではなく、放電制御ＦＥＴ２２１と過電流検出用抵抗２３０との間に接続されている。
【００６４】
本例のバッテリ装置４０−３によれば、充電器ＣＨが接続された状態で、充電制御ＦＥＴ２２２がオフした場合でも、第１の充放電制御回路１１０の負極電源端子ＶＳＳ１の電圧は、二次電池ＳＣの負極の電圧となるため、正極電源端子ＶＤＤ１と負極電源端子ＶＳＳ１との間の電圧は、充電器ＣＨの電圧ではなく、二次電池ＳＣの電圧となる。したがって、検出制御回路１１１の耐圧を下げることができるため、第１の充放電制御回路１１０を安価に製造することが可能となる。
【００６５】
なお、本例においては、検出制御回路１１１を、負極電源端子ＶＳＳ１又は過電流検出端子ＶＩ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧をモニターして、正極電源端子ＶＤＤ１と外部負極端子ＥＢ−との間の電圧が二次電池ＳＣの電圧よりも高い所定の電圧になったことを検出するように構成しても良い。
【００６６】
図７に、第４の実施形態の第４の例のバッテリ装置４０−４のブロック図を示す。
バッテリ装置４０−４は、図６のバッテリ装置４０−３に対し、以下の点が異なっている。なお、以下の点以外の構成については、図６のバッテリ装置４０−３と同一であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６７】
バッテリ装置４０−４においては、第１の充放電制御回路１１０が過電流検出端子ＶＩ１2をさらに備え、過電流検出端子ＶＩ１2が過電流検出用抵抗１３０と過電流検出用抵抗２３０の接続点に接続されている。また、第１の充放電制御回路１１０の負極電源端子ＶＳＳ１が二次電池ＳＣの負極に接続されている。
【００６８】
本例のバッテリ装置４０−４によれば、負極電源端子ＶＳＳ１が過電流検出用抵抗２３０を介さずに直接二次電池ＳＣの負極に接続されているため、二次電池ＳＣの電圧を精度良く検出することが可能となる。
【００６９】
なお、第４の実施形態である図４〜７に示すバッテリ装置４０−１〜４０−４では、図１に示す第１の実施形態のバッテリ装置１０と同様に、クランプ回路１１４及び１１５の基準電圧を外部負電圧入力端子ＶＭ１の電圧とし、クランプ回路１１４が出力ドライバ１１３の入力端に接続されたイネーブル端子１１４ｅを備えている例を示した。しかし、これらバッテリ装置４０−１〜４０−４においても、図２及び図３に示すバッテリ装置２０及び３０のように、クランプ回路１１４にイネーブル端子１１４ｅを設けず、クランプ回路１１４の基準電圧として過電流検出端子ＶＩ１や負極電源端子ＶＳＳ１の電圧を用いることももちろん可能である。
【００７０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、図４、図６、及び図７に示すバッテリ装置４０−１、４０−３、及び４０−４では、外部負電圧入力端子ＶＭ１と正極電源端子ＶＤＤ１との間の電圧に基づいてスイッチ素子４１及び４２を制御する例を示したが、外部負電圧入力端子ＶＭ１に限らず、充電制御ＦＥＴ２２２がオフとなったときに充電器ＣＨの負極の電圧、すなわち外部負極端子ＥＢ−の電圧となる別の端子と正極電源端子ＶＤＤ１との間の電圧に基づいてスイッチ素子４１及び４２を制御するようにしてもよい。
【００７１】
また、図１及び図４〜図７に示すバッテリ装置１０、４０−１〜４０−４では、充放電制御回路１１０が放電制御端子ＤＯ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間及び充電制御端子ＣＯ１と外部負電圧入力端子ＶＭ１との間にそれぞれクランプ回路１１４及び１１５を備える例を示したが、充電制御ＦＥＴ２２２がオフとなったことを検出して充電制御ＦＥＴ１２２をオフにするように構成すれば、放電制御ＦＥＴ１２１のゲート・ソース間電圧のみをクランプすれば良い。すなわち、充放電制御回路１１０は、クランプ回路１１４のみを備える構成としても良い。
【００７２】
また、充放電制御装置１１、１２は、それぞれ放電制御ＦＥＴ１２１及び充電制御ＦＥＴ１２２と放電制御ＦＥＴ２２１及び充電制御ＦＥＴ２２２を備える例を示したが、それぞれ１つの双方向導通型ＦＥＴを備えた構成としても良い。その場合も、充放電制御装置１１は、充放電制御装置１２に接続された双方向導通型ＦＥＴがオフとなったとき、充放電制御装置１１に接続された双方向導通型ＦＥＴがクランプ回路によって保護されるように構成すればよい。
【符号の説明】
【００７３】
１０、２０、３０、４０−１、４０−２、４０−３、４０−４  バッテリ装置
１１、１２  充放電制御装置
１１０、２１０  充放電制御回路
１１４、１１５  クランプ回路
１１４ｅ  イネーブル端子
１２１、２２１  放電制御ＦＥＴ
１２２、２２２  充電制御ＦＥＴ
１１１  検出制御回路
ＶＤＤ１、ＶＤＤ２  正極電源端子
ＶＳＳ１、ＶＳＳ２  負極電源端子
ＶＩ１、ＶＩ２、ＶＩ１2  過電流検出端子
ＤＯ１、ＤＯ２  放電制御端子
ＣＯ１、ＣＯ２  充電制御端子
ＶＭ１、ＶＭ２  外部負電圧入力端子
ＳＣ  二次電池
ＣＨ  充電器
ＥＢ＋  外部正極端子
ＥＢ−  外部負極端子
【図１】
2018038252.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018038252.tif 000009
【図８】
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