(57)【要約】【課題】電池電圧の低下による過放電の停止を、少ない素子による簡単な回路構成でコストの低減、小型薄型化を可能にする。【解決手段】電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の過放電防止回路であって、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴと出力端子との間に接続されて放電電流をスイッチングする半導体制御素子ＴＲと、出力側電圧によって半導体制御素子ＴＲの動作バイアスを印加する動作バイアス回路ＺＤ、Ｒ１、Ｒ２とを備え：動作バイアス回路に非線形抵抗素子ＺＤを直列に接続して出力側電圧の低下により半導体制御素子ＴＲをオフにして放電を停止させ、外部からの影響を避ける必要があるリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴに対し、負荷開放により、電気的な外部からの影響を遮断する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の過放電防止回路であって、リチウムイオン二次電池と出力端子との間に接続されて放電電流をスイッチングする半導体制御素子と、出力側電圧によって前記半導体制御素子の動作バイアスを印加する動作バイアス回路とを備え、前記動作バイアス回路に非線形抵抗素子を直列に接続して前記出力側電圧の低下により前記半導体制御素子をオフにして放電を停止させるように構成したことを特徴とするリチウムイオン二次電池の過放電防止回路。
【請求項２】
前記動作バイアス回路は、複数の抵抗と前記非線形抵抗素子の直列接続回路からなる分圧回路であることを特徴とする請求項１記載のリチウムイオン二次電池の過放電防止回路。
【請求項３】
前記非線形抵抗素子は、定電圧ダイオードであることを特徴とする請求項１又は２記載のリチウムイオン二次電池の過放電防止回路。
【請求項４】
前記半導体制御素子は、放電電流を流す極性の単方向半導体制御素子であり、逆極性に充電電流を流す単方向整流素子が並列接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池の過放電防止回路。
【請求項５】
前記半導体制御素子は、電界効果トランジスタからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池の過放電防止回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の過放電防止回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン二次電池は、マイコンや各種の小型家電機器の電源として使用されており、その電圧は充電に伴って上昇し、放電に伴って低下する。リチウムイオン二次電池に負荷（機器）を接続して状態において、残容量がなくなってもさらに放電させると、電池の性能が著しく低下する。このような著しい電池の性能の低下を防ぐためには、残容量がなくなった時点で放電電流を遮断することが必要になる。
【０００３】
２つのサーミスタと２つの抵抗の直並列回路の組み合わせによる分圧回路にリチウムイオン二次電池の出力電圧を印加して、分圧回路の出力電圧を設定電圧と比較して放電末期電圧を補正することにより、電池の電圧が同じであっても、温度によって変化するリチウムイオン二次電池の残容量が少なくなったことを正確に検出できるようにした放電末期電圧の補正回路が提案されている（例えば、特許文献参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６０７４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の回路は、分圧回路の出力電圧を設定電圧より低下したか否かを比較判定するために比較ＩＣが必要であり、コストがかかると共に配置するためのスペースが必要になる。そのため、低コスト化、小型薄型化への対応が難しいという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、電池電圧の低下による過放電の停止を、少ない素子による簡単な回路構成でコストの低減、小型薄型化を可能にするものである。
【０００７】
そのために本発明は、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の過放電防止回路であって、リチウムイオン二次電池と出力端子との間に接続されて放電電流をスイッチングする半導体制御素子と、出力側電圧によって前記半導体制御素子の動作バイアスを印加する動作バイアス回路とを備え、前記動作バイアス回路に非線形抵抗素子を直列に接続して前記出力側電圧の低下により前記半導体制御素子をオフにして放電を停止させるように構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、前記動作バイアス回路は、複数の抵抗と前記非線形抵抗素子の直列接続回路からなる分圧回路であり、前記非線形抵抗素子は、定電圧ダイオードであり、前記半導体制御素子は、放電電流を流す極性の単方向半導体制御素子であり、逆極性に充電電流を流す単方向整流素子が並列接続され、あるいは電界効果トランジスタからなることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るリチウムイオン二次電池の過放電防止回路の実施の形態を示す図であり、ＢＡＴＴはリチウムイオン二次電池、ＴＲはトランジスタ（ＰＮＰ）、ＺＤは定電圧ダイオード、Ｄはダイオード、Ｃ１〜Ｃ４はコンデンサ、Ｒ１〜Ｒ３は抵抗を示す。
【００１０】
図１において、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴに対し、トランジスタＴＲは、出力端子との間に放電電流を流す極性に直列に接続され電圧の低下に伴い放電停止のスイッチング制御を行うＰＮＰ型の単方向半導体制御素子である。定電圧ダイオードＺＤは、電圧の低下に伴い放電停止のスイッチング制御を行う電圧を越えると定電圧を維持し、その電圧以下でオフになる非線形抵抗素子であり、抵抗Ｒ１、Ｒ２は、この定電圧ダイオードＺＤと出力側で直列接続され、トランジスタＴＲのベースバイアス回路を構成するものである。ダイオードＤは、トランジスタＴＲと逆極性に並列接続され、リチウムイオン二次電池の充電電流を流す単方向整流素子である。
【００１１】
リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴは、残容量がなくなってもさらに放電させると、電池の性能が著しく低下する。このような著しい電池の性能の低下を招く電圧に合わせ、定電圧ダイオードＺＤ、抵抗Ｒ１、Ｒ２の値が選定され、その電圧以下で定電圧ダイオードＺＤが高抵抗値になりトランジスタＴＲにベース電流が供給されなくなってトランジスタＴＲは非導通状態となる。
【００１２】
過放電をしないように電池の電圧を比較等でモニタする従来の回路では、放電を停止させていても、モニタ回路にリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴからその動作に必要な微小電流が供給されている。そのため、放電を停止した後であっても、結果的に僅かな電流でも放電が続けられることになる。本実施形態は、トランジスタＴＲの特性の飽和領域（最も電流の流れる電圧）を利用して、オン／オフを行うものであり、電圧が低下してオフにスイッチされると電流は流れなくなる。しかも、その動作バイアスを与える回路を出力側に接続することにより、トランジスタＴＲがオフになった状態では、ベースバイアス回路にも電流が流れなくなり、リチウムイオン二次電池ＢＡＴＴからの放電を完全に停止させることができる。しかも、ＩＣを用いることなく、限りなく半導体１個のコストと最小の回路部品搭載数で構成することができる。
【００１３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、ＰＮＰトランジスタを用いたが、これらの回路をリチウムイオン二次電池ＢＡＴＴの（−）の給電ラインに設けることによりＮＰＮトランジスタを用いて構成することもでき、また、単方向半導体制御素子であるトランジスタとダイオードとの組み合わせに変えて、双方向半導体制御素子であるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を用いて構成することもできる。
さらに、動作バイアス回路に定電圧ダイオードを接続したが、サーミスタなど定電圧ダイオード以外の非線形抵抗素子を組み合わせて使用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電圧の低下により放電を停止させるリチウムイオン二次電池の過放電防止回路であって、リチウムイオン二次電池と出力端子との間に接続されて放電電流をスイッチングする半導体制御素子と、出力側電圧によって半導体制御素子の動作バイアスを印加する動作バイアス回路とを備え、動作バイアス回路に非線形抵抗素子を直列に接続して出力側電圧の低下により半導体制御素子をオフにして放電を停止させるように構成したので、特に低電圧での保護が必要とされ外部からの影響を避ける必要があるリチウムイオン二次電池において、ＩＣなどを用いた放電停止回路を設けなくても、トランジスタの動作可能電圧を利用して、リチウムイオン二次電池の電圧の低下によりそれ以上の放電を切断することができ、所謂負荷開放により、電気的な外部からの影響を遮断することができる。
【００１５】
したがって、リチウムイオン二次電池にとって、有効な保護が可能になり、保護のための回路の簡素化、コンパクト化が可能となる。しかも、従来のＩＣによる構成に比べて実質的に１個のトランジスタによる構成になるので、検出部を削減でき回路消費を最小の状態にし、素子搭載数を削減できるので、小型化、軽量化、コストの低減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリチウムイオン二次電池の過放電防止回路の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
ＢＡＴＴ…リチウムイオン二次電池、ＴＲ…トランジスタ（ＰＮＰ）、ＺＤ…定電圧ダイオード、Ｄ…ダイオード、Ｃ１〜Ｃ４…コンデンサ、Ｒ１〜Ｒ３…抵抗
【図１】
2004349195.tif 000003