(57)【要約】【課題】温度保護を容易に実施できる電池パックを提供する。【解決手段】電池保護ＩＣ１１に電池パック１０の温度保護のための端子が存在してもしなくても、Ｎ型ＦＥＴ１５及び抵抗１７によって電池パック１０は温度保護を実施できるので、この端子の存在に電池パック１０の温度保護の実施は関係しない。よって、電池パック１０は温度保護を容易に実施できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度スイッチＩＣを備える電池パックにおいて、
電池の充放電経路に直列に設けられる充電制御ＦＥＴ及び放電制御ＦＥＴと、
異常温度を検出すると、出力電流を流す前記温度スイッチＩＣと、
前記出力電流に基づき、電圧を発生する第一抵抗と、
前記第一抵抗に発生する前記電圧により、前記充電制御ＦＥＴをオフさせるトランジスタと、
前記電池が過充電状態になると、前記充電制御ＦＥＴがオフするよう動作する電池保護ＩＣと、
を備えることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記電池保護ＩＣは、前記電池が過充電状態になると、前記充電制御ＦＥＴがオフするよう動作し、前記電池が過放電状態になると、前記放電制御ＦＥＴがオフするよう動作する、
ことを特徴とする請求項１記載の電池パック。
【請求項３】
前記トランジスタの出力電流の電流経路に設けられる第二抵抗、
をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の電池パック。
【請求項４】
前記第二抵抗は、前記電池保護ＩＣによって内蔵される、
ことを特徴とする請求項３記載の電池パック。
【請求項５】
前記第一抵抗及び前記トランジスタは、前記温度スイッチＩＣによって内蔵される、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度スイッチＩＣを備える電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電池パックについて説明する。図５は、従来の電池パックを示すブロック図である。
【０００３】
電池保護ＩＣ９１は、電池９８の電圧に基づき、Ｎ型ＦＥＴ９３〜９４をそれぞれ制御する。電池９８が過充電状態であることを示す過充電電圧、及び、電池９８が過放電状態であることを示す過放電電圧が予め設定されていて、電池９８の電圧が過充電電圧以上になると、充電制御端子ＣＯの電圧はローレベルに制御され、Ｎ型ＦＥＴ９４はオフし、電池９８への充電が停止する。また、電池９８の電圧が過放電電圧以下になると、放電制御端子ＤＯの電圧はローレベルに制御され、Ｎ型ＦＥＴ９３はオフし、電池９８からの放電が停止する。
【０００４】
また、温度スイッチＩＣ９２は、温度に基づき、Ｎ型ＦＥＴ９４を制御する。異常温度が予め設定されていて、温度が異常温度になると、温度スイッチＩＣ９２の出力端子ＤＥＴ（電池保護ＩＣ９１の制御端子ＤＳ）がハイレベルになり、充電制御端子ＣＯの電圧はローレベルに制御され、Ｎ型ＦＥＴ９４はオフし、電池９８への充電が停止する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２０８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された技術では、電池パックの温度保護のために、電池保護ＩＣ９１に制御端子ＤＳが必要になる。つまり、電池パックの電池保護ＩＣ９１に制御端子ＤＳが存在すれば、この技術が電池パックに適用されることができ、存在しなければ、適用されることができない。
【０００７】
ここで、制御端子ＤＳの存在に関らずに電池パックが温度保護を容易に実施できることが、望まれている。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、温度保護を容易に実施できる電池パックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、温度スイッチＩＣを備える電池パックにおいて、電池の充放電経路に直列に設けられる充電制御ＦＥＴ及び放電制御ＦＥＴと、異常温度を検出すると、出力電流を流す前記温度スイッチＩＣと、前記出力電流に基づき、電圧を発生する第一抵抗と、前記第一抵抗に発生する前記電圧により、前記充電制御ＦＥＴをオフさせるトランジスタと、前記電池が過充電状態になると、前記充電制御ＦＥＴがオフするよう動作する電池保護ＩＣと、を備えることを特徴とする電池パックを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、電池保護ＩＣに電池パックの温度保護のための端子が存在してもしなくても、ＦＥＴ及び第一抵抗によって電池パックは温度保護を実施できるので、この端子の存在に電池パックの温度保護の実施は関係しない。よって、電池パックは温度保護を容易に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】電池パックを示すブロック図である。
【図２】電池保護ＩＣを示すブロック図である。
【図３】温度スイッチＩＣを示すブロック図である。
【図４】電池パックを示すブロック図である。
【図５】従来の電池パックを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１３】
まず、電池パックの構成について説明する。図１は、電池パックを示すブロック図である。図２は、電池保護ＩＣを示すブロック図である。図３は、温度スイッチＩＣを示すブロック図である。
【００１４】
電池パック１０は、図１に示すように、電池保護ＩＣ１１、温度スイッチＩＣ１２、Ｎ型ＦＥＴ１３〜１５、抵抗１６〜１７、及び、電池１８を備える。また、電池パック１０は、外部端子ＥＢ＋、及び、外部端子ＥＢ−を備える。
【００１５】
電池保護ＩＣ１１は、図２に示すように、基準電圧生成回路４１〜４２、過充電検出コンパレータ４４、及び、過放電検出コンパレータ４３、を備える。また、電池保護ＩＣ１１は、電源端子、接地端子、充電制御端子ＣＯ、及び、放電制御端子ＤＯを備える。
【００１６】
温度スイッチＩＣ１２は、図３に示すように、温度電圧生成回路５５、基準電圧生成回路５１〜５２、高温検出コンパレータ５３、低温検出コンパレータ５４、ＮＯＲ回路５６、及び、ＰＭＯＳトランジスタ５７を備える。温度電圧生成回路５５は、図示しないが、ＰＮＰバイポーラトランジスタ等によって構成される。また、温度スイッチＩＣ１２は、電源端子、接地端子、及び、出力端子ＤＥＴを備える。
【００１７】
電池保護ＩＣ１１の電源端子は、電池１８の正極端子に接続され、接地端子は、電池１８の負極端子に接続され、放電制御端子ＤＯは、Ｎ型ＦＥＴ１３のゲートに接続され、充電制御端子ＣＯは、Ｎ型ＦＥＴ１４のゲートに抵抗１６を介して接続される。温度スイッチＩＣ１２の電源端子は、電池１８の正極端子に接続され、接地端子は、電池１８の負極端子に接続され、出力端子ＤＥＴは、Ｎ型ＦＥＴ１５のゲートに接続される。
【００１８】
抵抗１６は、充電制御端子ＣＯと、Ｎ型ＦＥＴ１４のゲートとＮ型ＦＥＴ１５のドレインとの接続点と、の間に設けられる。抵抗１７は、出力端子ＤＥＴとＮ型ＦＥＴ１５のゲートとの接続点と、外部端子ＥＢ−と、の間に設けられる。Ｎ型ＦＥＴ１３のソース及びバックゲートは、電池１８の負極端子に接続され、ドレインは、Ｎ型ＦＥＴ１４のドレインに接続される。Ｎ型ＦＥＴ１４のソース及びバックゲートは、外部端子ＥＢ−に接続される。Ｎ型ＦＥＴ１５のソース及びバックゲートは、外部端子ＥＢ−に接続される。外部端子ＥＢ＋は、電池１８の正極端子に接続される。
【００１９】
基準電圧生成回路４１〜４２と過充電検出コンパレータ４４と過放電検出コンパレータ４３とは、電源端子と接地端子との間に設けられる。過充電検出コンパレータ４４の非反転入力端子は、基準電圧生成回路４２の出力端子に接続され、反転入力端子は、電源端子に接続され、出力端子は、充電制御端子ＣＯに接続される。過放電検出コンパレータ４３の非反転入力端子は、電源端子に接続され、反転入力端子は、基準電圧生成回路４１の出力端子に接続され、出力端子は、放電制御端子ＤＯに接続される。
【００２０】
温度電圧生成回路５５と基準電圧生成回路５１〜５２と高温検出コンパレータ５３と低温検出コンパレータ５４とＮＯＲ回路５６とは、電源端子と接地端子との間に設けられる。高温検出コンパレータ５３の非反転入力端子は、基準電圧生成回路５１の出力端子に接続され、反転入力端子は、温度電圧生成回路５５の出力端子に接続される。低温検出コンパレータ５４の非反転入力端子は、温度電圧生成回路５５の出力端子に接続され、反転入力端子は、基準電圧生成回路５２の出力端子に接続される。ＮＯＲ回路５６の第一入力端子は、高温検出コンパレータ５３の出力端子に接続され、第二入力端子は、低温検出コンパレータ５４の出力端子に接続され、出力端子は、ＰＭＯＳトランジスタ５７のゲートに接続される。ＰＭＯＳトランジスタ５７のソース及びバックゲートは、電源端子に接続され、ドレインは、出力端子ＤＥＴに接続される。
【００２１】
温度スイッチＩＣ１２は、異常温度を検出すると、出力電流を流す。出力電流に基づき、抵抗１７は電圧を発生する。Ｎ型ＦＥＴ１５は、抵抗１７に発生する電圧により、充電制御のためのＮ型ＦＥＴ１４をオフさせる。また、電池１８が過充電状態になると、電池保護ＩＣ１１はＮ型ＦＥＴ１４がオフするよう動作し、電池１８が過放電状態になると、放電制御のためのＮ型ＦＥＴ１３がオフするよう動作する。
【００２２】
次に、電池パック１０の動作について説明する。
【００２３】
［電池１８が過充電状態である時の動作］電池パック１０に充電器（図示せず）が接続される。基準電圧生成回路４２は、電池１８が過充電状態であることを示す過充電電圧に対応した基準電圧ＶＲＥＦ２を生成する。過充電検出コンパレータ４４は、電池１８の電圧の分圧電圧と基準電圧ＶＲＥＦ２とを比較し、比較結果により、出力電圧を反転させる。具体的には、電池１８の電圧の分圧電圧が基準電圧ＶＲＥＦ２以上になると、過充電検出コンパレータ４４の出力電圧は反転してローレベルになる。すると、Ｎ型ＦＥＴ１４はオフし、電池１８への充電が停止する。
【００２４】
［電池１８が過放電状態である時の動作］電池パック１０に負荷（図示せず）が接続される。基準電圧生成回路４１は、電池１８が過放電状態であることを示す過放電電圧に対応した基準電圧ＶＲＥＦ１を生成する。過放電検出コンパレータ４３は、電池１８の電圧の分圧電圧と基準電圧ＶＲＥＦ１とを比較し、比較結果により、出力電圧を反転させる。具体的には、電池１８の電圧の分圧電圧が基準電圧ＶＲＥＦ１以下になると、過放電検出コンパレータ４３の出力電圧は反転してローレベルになる。すると、Ｎ型ＦＥＴ１３はオフし、電池１８からの放電が停止する。
【００２５】
［高温時の動作］温度電圧生成回路５５は、温度に基づいた温度電圧ＶＴＥＭＰを生成する。温度電圧生成回路５５は、温度が高くなると温度電圧ＶＴＥＭＰが低くなる特性を有する。基準電圧生成回路５１は、検出されるべき高温の異常温度に対応した基準電圧ＶＲＥＦ３を生成する。高温検出コンパレータ５３は、温度電圧ＶＴＥＭＰと基準電圧ＶＲＥＦ３とを比較し、比較結果により、出力電圧を反転させる。具体的には、温度が高くなることにより、温度電圧ＶＴＥＭＰが低くなり、温度電圧ＶＴＥＭＰが基準電圧ＶＲＥＦ３以下になると、高温検出コンパレータ５３の出力電圧はハイレベルになる。つまり、温度が高温の異常温度以上になると、高温検出コンパレータ５３の出力電圧はハイレベルになる。すると、ＮＯＲ回路５６の出力電圧はローレベルになり、ＰＭＯＳトランジスタ５７がオンして抵抗１７に電流を流し、抵抗１７に電圧が発生し、出力端子ＤＥＴの電圧はハイインピーダンス状態からハイレベルになる。すると、Ｎ型ＦＥＴ１５はオンし、Ｎ型ＦＥＴ１４はオフし、電池１８への充電が停止する。
【００２６】
［低温時の動作］基準電圧生成回路５２は、検出されるべき低温の異常温度に対応した基準電圧ＶＲＥＦ４を生成する。低温検出コンパレータ５４は、温度電圧ＶＴＥＭＰと基準電圧ＶＲＥＦ４とを比較し、比較結果により、出力電圧を反転させる。具体的には、温度が低くなることにより、温度電圧ＶＴＥＭＰが高くなり、温度電圧ＶＴＥＭＰが基準電圧ＶＲＥＦ４以上になると、低温検出コンパレータ５４の出力電圧はハイレベルになる。つまり、温度が低温の異常温度以下になると、低温検出コンパレータ５４の出力電圧はハイレベルになる。すると、前述のように、電池１８への充電が停止する。
【００２７】
このようにすると、電池保護ＩＣ１１に電池パック１０の温度保護のための端子が存在してもしなくても、Ｎ型ＦＥＴ１５及び抵抗１７によって電池パック１０は温度保護を実施できるので、この端子の存在に電池パック１０の温度保護の実施は関係しない。よって、電池パック１０は温度保護を容易に実施できる。
【００２８】
また、抵抗１６及びＮ型ＦＥＴ１５に流れる電流は、抵抗１６によって制限される。よって、Ｎ型ＦＥＴ１５がオンする時の消費電流が少なくなる。
【００２９】
なお、図１では、Ｎ型ＦＥＴ１３〜１４が外部端子ＥＢ−と電池１８の負極端子との間に設けられたが、図４に示すように、Ｐ型ＦＥＴ２３〜２４が外部端子ＥＢ＋と電池１８の正極端子との間に設けられても良い。この時、抵抗２６は、充電制御端子ＣＯと、Ｐ型ＦＥＴ２４のゲートとＰ型ＦＥＴ２５のドレインとの接続点と、の間に設けられる。抵抗２７は、出力端子ＤＥＴとＰ型ＦＥＴ２５のゲートとの接続点と、外部端子ＥＢ＋と、の間に設けられる。Ｐ型ＦＥＴ２３のソース及びバックゲートは、電池１８の正極端子に接続され、ドレインは、Ｐ型ＦＥＴ２４のドレインに接続される。Ｐ型ＦＥＴ２４のソース及びバックゲートは、外部端子ＥＢ＋に接続される。Ｐ型ＦＥＴ２５のソース及びバックゲートは、外部端子ＥＢ＋に接続される。また、温度スイッチＩＣ１２におけるオープンドレイン型の出力回路は、図３では、ＰＭＯＳトランジスタ５７であるが、図示しないが、ＮＭＯＳトランジスタになる。
【００３０】
また、Ｎ型ＦＥＴ１５は、抵抗１７に発生する電圧によって充電制御のためのＮ型ＦＥＴ１４をオフさせるための素子であり、図示しないが、バイポーラトランジスタでも良い。
【００３１】
また、抵抗１６及びＮ型ＦＥＴ１５に流れる電流が問題とならない程度に少ない場合、図示しないが、抵抗１６は削除されても良い。
【００３２】
また、図示しないが、抵抗１６は電池保護ＩＣ１１によって内蔵されても良い。
【００３３】
また、図示しないが、抵抗１７及びＮ型ＦＥＴ１５は温度スイッチＩＣ１２によって内蔵されても良い。
【００３４】
また、図２に示すように、電池パック１０の保護機能として過充電コンパレータ４４及び過放電コンパレータ４３が必要になる。しかし、図示しないが、電池パック１０の仕様上、保護機能として過放電検出機能が不要になる場合、過放電コンパレータ４３は削除されても良い。
【００３５】
また、図３に示すように、電池パック１０の保護機能として高温検出コンパレータ５３及び低温検出コンパレータ５４が必要になっている。しかし、図示しないが、電池パック１０の仕様上、保護機能として低温検出機能が不要になる場合、低温検出コンパレータ５４は削除されても良い。
【００３６】
また、上記のように、高温検出コンパレータ５３が削除されても良い。
【００３７】
また、温度スイッチＩＣ１２において、ＰＮＰバイポーラトランジスタやＮＰＮバイポーラトランジスタに基づく温度電圧ＶＴＥＭＰの温度係数、高温検出コンパレータ５３の非反転入力端子及び反転入力端子のそれぞれの接続先、低温検出コンパレータ５４の非反転入力端子及び反転入力端子のそれぞれの接続先、これらのコンパレータの後段の反転論理回路の有無、及び、オープンドレイン型の出力回路におけるＰＭＯＳトランジスタとＮＭＯＳトランジスタとのいずれか、が適宜回路設計されることにより、温度スイッチＩＣ１２が異常温度を検出すると、出力端子ＤＥＴの電圧は強制的にハイインピーダンス状態からハイレベルになったりローレベルになったりする。
【００３８】
また、図２では、基準電圧生成回路４１〜４２が設けられ、各回路が基準電圧ＶＲＥＦ１〜２をそれぞれ出力しているが、図示しないが、１個の基準電圧生成回路が設けられ、その回路が基準電圧ＶＲＥＦ１〜２を出力しても良い。図３の基準電圧回路５１〜５２も同様である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  電池パック
１１  電池保護ＩＣ
１２  温度スイッチＩＣ
１３〜１５  Ｎ型ＦＥＴ
１６〜１７  抵抗
１８  電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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