(57)【要約】【課題】外面の正極端子と負極端子とが接触により短絡しても、電池自体を短絡から保護する。【解決手段】正極端子１２の電位に応答して、電池１１の正極側に設けたスイッチ回路１４が動作する。すなわち、スイッチ回路１４は、取り外された状態においては、通常、オンとなっていて、外部に何らかの導電体が接触するなどして、正極端子１２と負極端子１３との間が短絡された場合には、正極端子１２の電位が低下してスイッチ回路１４がオフとなる。【選択図】  図１
2004247322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極および負極を有する電池と、
機器接続用の正極端子と、
機器接続用であって、前記電池の負極に接続される負極端子と、
前記正極端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離し、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させるためのスイッチ手段とを具備することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
スイッチ手段は、
正極端子と電池の正極との間をオン・オフする第１のスイッチと、
前記正極端子と負極端子との間が外部にて短絡されていなければ、前記電池の正極の電位によってオフ制御され、且つ前記正極端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによってオン制御されて、前記第１のスイッチに制御電圧を与えて該第１のスイッチをオフとする第２のスイッチとを具備することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
正極および負極を有する電池と、
機器接続用の正極端子と、
機器接続用であって、前記電池の負極に接続される負極端子と、
機器接続用のコントロール端子と、
前記コントロール端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すためのスイッチ手段とを具備することを特徴とする電池パック。
【請求項４】
スイッチ手段は、
正極端子と電池の正極との間をオン・オフする第１のスイッチと、
オン状態でコントロール端子を有効として、前記コントロール端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによる前記第１のスイッチのオン制御を可能とするとともに、オフ状態で該コントロール端子を切り離して前記第１のスイッチを強制的にオフ状態とする第２のスイッチと、
前記正極端子、コントロール端子および負極端子の相互間が外部にて短絡されていなければ、前記電池の正極の電位によってオン制御されるとともに、前記正極端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによって、前記電池の負極の電位によってオフ制御されて、前記第２のスイッチを前記電池の正極の電位によってオフ制御する第３のスイッチとを具備することを特徴とする請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
正極および負極を有する電池と、
機器接続用の正極端子と、
機器接続用であって、前記電池の負極に接続される負極端子と、
機器接続用のコントロール端子と、
機器接続用であって、前記電池の正極から電位が供給される電圧センス端子と、
前記電圧センス端子と前記コントロール端子との間が外部にて短絡されたときに前記コントロール端子に与えられる前記電池の正極の電位により、前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すためのスイッチ手段とを具備することを特徴とする電池パック。
【請求項６】
スイッチ手段は、
正極端子と電池の正極との間をオン・オフする第１のスイッチと、
前記コントロール端子の電位によって制御され、該コントロール端子が前記電池の正極
の電位に接続されたときにオン制御されて、前記第１のスイッチをオン制御し、そうでないときには、前記電池の負極の電位によりオフ制御されて、前記第１のスイッチをオフとする第２スイッチとを具備することを特徴とする請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
正極および負極を有する電池と、正極端子と、前記電池の負極に接続される負極端子と、コントロール端子と、前記コントロール端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すための第１のスイッチ手段とを有する電池パックの前記正極端子と負極端子とからの供給電力で動作する負荷手段と、
前記負荷手段に関連して設けられ、該負荷手段側から供給されるコントロール信号により前記電池パックのコントロール端子と負極端子との間の短絡・切り離しを行う第２のスイッチ手段とを具備する電池保護装置。
【請求項８】
正極および負極を有する電池と、正極端子と、前記電池の負極に接続される負極端子と、コントロール端子と、前記電池の正極から電位が供給される電圧センス端子と、前記電圧センス端子と前記コントロール端子との間が外部にて短絡されたときに前記コントロール端子に与えられる前記電池の正極の電位により、前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すための第１のスイッチ手段とを有する電池パックの前記正極端子と負極端子とからの供給電力で動作する負荷手段と、
前記負荷手段に関連して設けられ、該負荷手段側から供給されるコントロール信号により前記電池パックのコントロール端子とセンス端子との間の短絡・切り離しを行う第２のスイッチ手段とを具備する電池保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可搬型電子機器のように電池を用いて動作する機器における電池保護に係り、特に、所定個数の電池を関連回路とともに容器に収容して一体化してなる電池パックおよびこのような電池パックを装填して使用する機器に設けられる電池保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆるＯＡ機器等のような情報処理電子機器においては、携帯可能な電子機器すなわち可搬型電子機器の需要が増えており、このような可搬型電子機器では、ほとんどの場合、商用電源の使用できないような場所でも電池により駆動できるようにしている。
【０００３】
このような電子機器においては、電池として、一般的な、マンガン電池およびアルカリ電池等の乾電池のような一次電池よりも、充電可能な二次電池すなわちニッケル−カドミウム電池およびニッケル−水素電池等が用いられることが多く、また、所要の電力を得るため複数個組み合わせて用いることが多い。そのため、一般に、所定個数の電池を関連回路とともに容器に収容して一体化して電池パックを構成し、この電池パックを電子機器に装填して用いられている。電池自体は、劣化するため一種の消耗品であり、電子機器に対して着脱可能な構成となっている。
【０００４】
電池パックには、機器に接続するための正極端子および負極端子等が設けられており、このような正極端子および負極端子が外部側面等に突設されていることが多い。ところが、電池パックは、着脱可能であるため、通常の電池と同様、電子機器に装填せずに、例えば予備用等として持ち歩くことも少なくない。このような場合、正極端子および負極端子が外面に突設されていると、外部において金属等の導電体接触するなどして、両端子間の短絡を起こすことがある。電池の正極端子−負極端子間の短絡は、電池の劣化、発熱および液漏れ等の原因となる。
【０００５】
そこで、このような電池パックにおいては、正極端子−負極端子間の短絡を未然に防止する必要がある。電池パック等の短絡保護技術としては、従来、ヒューズあるいは自己復帰可能なスイッチ素子用いるものがあった。すなわち、前記ヒューズの場合は、電池の電流の放電パスに直列にヒューズを介挿し、短絡された場合に、前記放電パスを流れる電流またはそれによる発熱により、前記ヒューズが溶断することによって、前記放電パスを切り離す。前記スイッチ素子の場合は、前記放電パスに直列に自己復帰可能なスイッチ素子を介挿し、短絡された場合に、前記放電パスを流れる電流等により、前記スイッチ素子をオフさせることによって、前記放電パスを切り離す。このようにして、短絡時には、速やかに放電パスを切り離し、短絡による電池の発熱および液漏れ等を防止するようにしている。
【０００６】
また、正極端子および負極端子等の端子部分を特殊な形状とすることによって、専用のコネクタに装着されたとき以外には、外部に接触しにくい構造にすることで対処している場合もある。例えば、電池パックの外面に端子数に応じた複数の凹部を形成し、該凹部の底面にそれぞれ端子部分の導電体金属等からなる接触子を設けて、前記接触子よりもその周囲の絶縁体部分を高くするなど、前記正極端子の接触子と負極端子の接触子との間に絶縁体からなる障壁部を形成するようにして、短絡の危険に対処するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した、端子部分近傍の形状による短絡保護の場合は、単に、電極端子の接触子が外
部金属等に接触しにくいだけであり、接触する危険は充分にある。したがって、仮に、接触した場合には、正極端子−負極端子間の短絡によって、火花が飛んだり、発熱したりする等の問題が発生することはいうまでもない。
【０００８】
ヒューズを用いた保護によって、過剰な発熱等を未然に防ぐことができたとしても、ヒューズ切れの復旧のためのヒューズ交換には手間がかかるという問題がある。
【０００９】
自己復帰可能なスイッチ素子を用いた場合には、短絡が発生してから該スイッチ素子がオフするまでに秒単位の時間が必要なため、電池の劣化が発生する原因となる。
【００１０】
これに対して、電池の負極側にスイッチ回路を挿入し、このようなスイッチ回路を用いて短絡保護回路を構成することも考えられる。図１１に、そのような電池パックおよびその周辺回路を含む短絡保護回路の例を示している。
【００１１】
この場合、機器側において、例えば、商用交流電源からＡＣアダプタにより直流に変換された外部直流電源が入力される外部電源端子DC-INに、前記ＡＣアダプタから、例えば
１６Ｖの直流電力が供給され、電池ＢＴの定格電圧が３Ｖであったとする。スイッチ回路ＳＷがオンになっている場合には、端子Ｔの電位は、電池ＢＴの電圧が、抵抗Ｒ１とサーミスタＴＭとで分圧されているため３Ｖ以下となる。つまり、端子Ｔに接続される機器側の素子の耐圧は１０Ｖ程度でも充分である。スイッチ回路ＳＷがオフになっている場合、正極端子Ｐは、抵抗Ｒ１を通して電源端子DC-INに接続されているため、電位は１６Ｖと
なり、電池ＢＴの正極の電位は１６Ｖとなる。電池電圧が３Ｖであるので、電池ＢＴの負極側の電圧は１６−３の１３Ｖとなり、この状態で端子Ｔの負極端子Ｎとの間の電圧Ｖｔは、１３〜１６Ｖとなる。
【００１２】
これでは、端子Ｔに接続される機器側の回路の耐圧は、１０Ｖでは足りなくなり、回路構成によっては、回路が成立しなくなってしまう。外部電源端子DC-INに、ＡＣアダプタ
から供給される、例えば１６Ｖの直流電力は、電池ＢＴの充電にも使用される。
【００１３】
スイッチ回路ＳＷは、例えばＦＥＴ（電解効果型トランジスタ）を用いて構成される。そのＦＥＴをオン／オフするゲート端子（図示していない）が外部に引出されており、これを機器側で正極端子Ｐの電位と短絡してやることによってオンとなり、電池の出力を外部に取り出すことができるようになる。
【００１４】
ニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池等の二次電池は、充電中に熱を持つので、電池の温度を検出し充電を停止させるなどして、過熱から保護するために、サーミスタＴＭが設けられている。
【００１５】
充電完了後に、自己放電により電池ＢＴが放電するので、その自己放電分を補うためのいわゆるトリクル充電として、外部電源端子DC-INから、抵抗Ｒ２を介して絶えず微少の
充電を行っている。
【００１６】
この場合、外部で、全端子が短絡した場合、スイッチ回路ＳＷのゲートコントロール用の端子は負極端子Ｎと短絡されて、グラウンド電位となるためスイッチ回路ＳＷはオフとなり、外部にて、電池の正極−負極間が短絡されることはない。
【００１７】
もしも、同様の電池パックにおいて、電池の正極側にスイッチ回路が設けられると、そのスイッチ回路のＦＥＴをオン／オフするゲート端子は、機器側で負極電位と短絡することによってオンとなることになる。
【００１８】
その場合、外部で、全端子が短絡した場合、ゲートコントロール用端子は、負極端子と短絡されて、負極電位となるため、スイッチ回路はオンとなり、外部にて、電池の正極−負極間が短絡されるおそれがある。
【００１９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、外面の正極端子と負極端子とが接触により短絡しても、電池自体を短絡から保護することを可能とする電池パックを提供することを目的としている。
【００２０】
さらに、本発明は、保護用のスイッチを内蔵する電池パックを用いても、他の回路に悪影響を与えることなく、機器側から電池パック内部のスイッチのコントロールを可能とする電池保護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】
【００２１】
本発明に係る第１の電池パックは、正極および負極を有する電池と、機器接続用の正極端子と、機器接続用であって、前記電池の負極に接続される負極端子と、前記正極端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離し、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させるためのスイッチ手段とを具備している。
【００２２】
前記スイッチ手段は、前記正極端子と前記電池の正極との間をオン・オフする第１のスイッチと、前記正極端子と負極端子との間が外部にて短絡されていなければ、前記電池の正極の電位によってオフ制御され、且つ前記正極端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによってオン制御されて、前記第１のスイッチに制御電圧を与えて該第１のスイッチをオフとする第２のスイッチとを具備していてもよい。
【００２３】
本発明に係る第２の電池パックは、正極および負極を有する電池と、機器接続用の正極端子と、機器接続用であって、前記電池の負極に接続される負極端子と、機器接続用のコントロール端子と、前記コントロール端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すためのスイッチ手段とを具備している。
【００２４】
前記スイッチ手段は、前記正極端子と前記電池の正極との間をオン・オフする第１のスイッチと、オン状態で前記コントロール端子を有効として、前記コントロール端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによる前記第１のスイッチのオン制御を可能とするとともに、オフ状態で該コントロール端子を切り離して前記第１のスイッチを強制的にオフ状態とする第２のスイッチと、前記正極端子、コントロール端子および負極端子の相互間が外部にて短絡されていなければ、前記電池の正極の電位によってオン制御されるとともに、前記正極端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによって、前記電池の負極の電位によってオフ制御されて、前記第２のスイッチを前記電池の正極の電位によってオフ制御する第３のスイッチとを具備していてもよい。
【００２５】
本発明に係る第３の電池パックは、正極および負極を有する電池と、機器接続用の正極端子と、機器接続用であって、前記電池の負極に接続される負極端子と、機器接続用のコントロール端子と、機器接続用であって、前記電池の正極から電位が供給される電圧センス端子と、前記電圧センス端子と前記コントロール端子との間が外部にて短絡されたときに前記コントロール端子に与えられる前記電池の正極の電位により、前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すためのスイッチ手段とを具備している。
【００２６】
前記スイッチ手段は、前記正極端子と前記電池の正極との間をオン・オフする第１のス
イッチと、前記コントロール端子の電位によって制御され、該コントロール端子が前記電池の正極の電位に接続されたときにオン制御されて、前記第１のスイッチをオン制御し、そうでないときには、前記電池の負極の電位によりオフ制御されて、前記第１のスイッチをオフとする第２スイッチとを具備していてもよい。
【００２７】
本発明に係る第１の電池保護装置は、正極および負極を有する電池と、正極端子と、前記電池の負極に接続される負極端子と、コントロール端子と、前記コントロール端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すための第１のスイッチ手段とを有する電池パックの前記正極端子と負極端子とからの供給電力で動作する負荷手段と、前記負荷手段に関連して設けられ、該負荷手段側から供給されるコントロール信号により前記電池パックのコントロール端子と負極端子との間の短絡・切り離しを行う第２のスイッチ手段とを具備している。
【００２８】
本発明に係る第２の電池保護装置は、正極および負極を有する電池と、正極端子と、前記電池の負極に接続される負極端子と、コントロール端子と、前記電池の正極から電位が供給される電圧センス端子と、前記電圧センス端子と前記コントロール端子との間が外部にて短絡されたときに前記コントロール端子に与えられる前記電池の正極の電位により、前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すための第１のスイッチ手段とを有する電池パックの前記正極端子と負極端子とからの供給電力で動作する負荷手段と、前記負荷手段に関連して設けられ、該負荷手段側から供給されるコントロール信号により前記電池パックのコントロール端子とセンス端子との間の短絡・切り離しを行う第２のスイッチ手段とを具備している。
【００２９】
本発明の第１の電池パックは、スイッチによって、正極端子の電位が、電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離し、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させることにより、外面の正極端子と負極端子とが接触により短絡しても、電池自体を短絡から保護することができる。
【００３０】
また、本発明の第２の電池パックは、コントロール端子を有し、スイッチによって、前記コントロール端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すことができる。
【００３１】
本発明の第３の電池パックは、電圧センス端子とコントロール端子とを有し、スイッチによって、前記電圧センス端子と前記コントロール端子との間が外部にて短絡されたときに前記コントロール端子に与えられる前記電池の正極の電位により、前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すことができる。
【００３２】
本発明の第１の電池保護装置は、コントロール端子と、前記コントロール端子の電位が、電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すための第１のスイッチとを有する電池パックの前記正極端子と負極端子とからの供給電力で負荷を動作させ、前記負荷に関連して設けられる第２のスイッチによって、該負荷側から供給されるコントロール信号に応答して前記電池パックのコントロール端子と負極端子との間の短絡・切り離しを行うことにより、他の回路に悪影響を与えることなく、機器側から電池パック内部のスイッチのコントロールをおこなうことが可能となる。
【００３３】
本発明に係る第２の電池保護装置は、電圧センス端子とコントロール端子との間が外部
にて短絡されたときに前記コントロール端子に与えられる電池の正極の電位により、前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離すための第１のスイッチを有する電池パックの前記正極端子と負極端子とからの供給電力で負荷を動作させ、前記負荷に関連して設けられる第２のスイッチによって、該負荷側から供給されるコントロール信号に応答して前記電池パックのコントロール端子とセンス端子との間の短絡・切り離しを行うことができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、正極端子の電位が、電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間をスイッチにより切り離すなどして、外面の正極端子と負極端子とが接触により短絡しても、電池自体を短絡から保護することを可能とする電池パックを提供することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、コントロール端子の電位が、電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに正極端子と前記電池の正極との間を導通させ、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離す第１のスイッチを有する電池パックの前記正極端子と負極端子とからの供給電力で負荷を動作させ、前記負荷に関連して設けられる第２のスイッチによって、該負荷側から供給されるコントロール信号に応答して前記電池パックのコントロール端子と負極端子との間の短絡・切り離しを行うなどして、他の回路に悪影響を与えることなく、機器側から電池パック内部のスイッチのコントロールを可能とする電池保護装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に係る電池パックおよび電池保護装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３７】
〔実施の形態１〕図１は、本発明の第１の実施の形態による原理的な電池パックの構成を示している。
【００３８】
図１の電池パックは、電池１１、正極端子１２、負極端子１３およびスイッチ回路１４を具備している。電池１１は、所定個数の電池、例えばニッケル−水素電池等の充電可能な二次電池、からなり、正極と負極との間に所要の電圧を得るように接続されている。
【００３９】
正極端子１２および負極端子１３は、電池１１の出力を電池パックの外部、すなわち負荷となる機器に接続するための端子である。スイッチ回路１４は、電池１１の前記正極と正極端子１２との間に介挿され、正極端子１２の電位に応動してオン／オフ動作して、電池１１の前記正極と正極端子１２との間の接続／切り離しを行う。スイッチ回路１４は、正極端子１２の電位が電池１１の前記負極の電位にほぼ等しい電位に低下した際にオフ、それ以外はオンとなる。
【００４０】
図１の電池パックは、機器に対して着脱可能に構成される。この電池パックにおいては、正極端子１２の電位に応答して、電池１１の正極側に設けたスイッチ回路１４が動作する。すなわち、スイッチ回路１４は、取り外された状態においては、通常、オンとなっていて、外部に何らかの導電体が接触するなどして、正極端子１２と負極端子１３との間が短絡された場合には、正極端子１２の電位が低下してスイッチ回路１４がオフとなる。したがって、電池１１は正極−負極間の短絡から保護される。
【００４１】
〔実施の形態２〕図２は、本発明の第２の実施の形態による電池パックの構成を示している。図２には、図１に示した本発明による第１の実施の形態の原理に基づく具体的な構成の例を示している。
【００４２】
図２の電池パックは、正極端子１２、負極端子１３、電池ＢＴ、第１のトランジスタＴＲ１１、第２のトランジスタＴＲ１２、第１の抵抗Ｒ１１および第２の抵抗Ｒ１２を具備している。
【００４３】
正極端子１２および負極端子１３は、図１の場合と全く同様である。電池ＢＴは、例えば複数の電池が組み合わせられてなり、実質的には図１の電池１１と同様である。
【００４４】
トランジスタＴＲ１１およびＴＲ１２は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）により構成される。トランジスタＴＲ１１は、ソースが電池ＢＴの正極に接続され、ドレインが正極端子１２に接続され、ゲートが抵抗Ｒ１２の一端に接続されている。抵抗Ｒ１２の他端は、負極端子１３、すなわち電池ＢＴの負極に接続されている。トランジスタＴＲ１２は、ソースがトランジスタＴＲ１１のソースに接続され、ドレインがトランジスタＴＲ１１のゲートに接続され、ゲートが抵抗Ｒ１１を介して電池ＢＴの正極、すなわちトランジスタＴＲ１１のソースに接続されている。
【００４５】
図２の破線で示されたダイオードはＦＥＴの寄生ダイオードである。これらトランジスタＴＲ１１およびＴＲ１２と、抵抗Ｒ１１およびＲ１２とにより、図１のスイッチ回路１４に相当するスイッチ回路を構成している。
【００４６】
図２の電池パックにおいて、通常、トランジスタＴＲ１２のゲートは、抵抗Ｒ１１を介して電池ＢＴの正極に接続されているので、トランジスタＴＲ１２のソースとゲートが同電位となり、トランジスタＴＲ１２はオフとなっている。トランジスタＴＲ１１のゲートは抵抗Ｒ２を介して、電池ＢＴの負極に接続されているため、ソースの電位よりも低い０Ｖ（グラウンド電位）になっており、トランジスタＴＲ１１はオンとなって、正極端子１２から電池ＢＴの電力を出力することができる。
【００４７】
正極端子１２と負極端子１３との間が導電体に接触するなどして、短絡した場合、トランジスタＴＲ１２のゲートは、負極端子１３に応じた電位すなわち０Ｖとなり、トランジスタＴＲ１２はオンとなる。トランジスタＴＲ１２がオンとなることによって、トランジスタＴＲ１１のソースとゲートとが同電位となって、トランジスタＴＲ１１がオフとなる。
【００４８】
なお、この電池パックを使用するときは、正極端子１２−負極端子１３間に負荷がかかるので、抵抗が入ることになり、正極端子１２の電位がよほど極端に低下しない限り、トランジスタＴＲ１１はオフとならない。すなわち、正極端子１２の電位が極端に低くなっているかどうかを見てトランジスタＴＲ１１をスイッチしている。
【００４９】
〔実施の形態３〕図３は、本発明の第３の実施の形態による原理的な電池パックの構成を示している。
【００５０】
図３の電池パック１は、図１と同様の電池１１、正極端子１２および負極端子１３に加えて、コントロール端子２１ およびスイッチ回路２２を具備している。また、図３には
、電池パック１が装着される機器２側の正極端子２３、負極端子２４およびコントロール端子２５等も示されている。
【００５１】
図１の場合と同様に、電池１１は、所定個数の電池、例えばニッケル−水素電池等の充電可能な二次電池、からなり、正極と負極との間に所要の電圧を得るように接続されている。正極端子１２および負極端子１３は、電池１１の出力を電池パックの外部、すなわち
負荷となる機器に接続するための端子である。
【００５２】
コントロール端子２１は、スイッチ回路２２に機器２側からのコントロール信号を供給するための端子である。スイッチ回路２２は、電池１１の前記正極と正極端子１２との間に介挿され、正極端子１２およびコントロール端子２１の電位に応動してオン／オフ動作して、電池１１の前記正極と正極端子１２との間の接続／切り離しを行う。スイッチ回路２２は、コントロール端子２１と負極端子１３とが、機器２側のコントロール端子２５および負極端子２４を介して短絡され、コントロール端子２１の電位が電池１１の前記負極の電位にほぼ等しい電位に低下した際にオンとなり、それ以外はオフとなる。さらに、スイッチ回路２２は、図１のスイッチ回路１４とほぼ同様に、コントロール端子２１と負極端子１３とが短絡されていても、正極端子１２の電位が電池１１の前記負極の電位にほぼ等しい電位に低下した際にオフとなる。
【００５３】
機器２の正極端子２３、負極端子２４およびコントロール端子２５は、電池パック１が機器２に装着されたときに、それぞれ電池パック１の正極端子１２、負極端子１３およびコントロール端子２１に接続される。機器２のコントロール端子２５と負極端子２４とは、機器２側において短絡されている。
【００５４】
図３の電池パック１は、機器に対して着脱可能に構成され、コントロール端子２１の電位に応答して、電池１１の正極側に設けたスイッチ回路２２が動作する。図３の電池パック１は、コントロール端子２１のコントロール信号をほぼ負極電位とするとスイッチ回路２２がオンとなり、それ以外ではスイッチ回路２２がオフとなるが、コントロール端子２１が負極電位となっても正極端子１２がほぼ負極電位となった場合にはオフとなる。
【００５５】
すなわち、スイッチ回路２２は、電池パック１が機器２から取り外された状態においては、通常、オフとなっていて、電池パック１が機器２に装着されて、コントロール端子２１と負極端子１３との間が短絡されることによってオンとなり、正極端子１２から正極端子２３を介して、機器２内に電圧が供給される。
【００５６】
コントロール端子２１が負極電位に接続されていない場合には、スイッチ回路２２がオフとなっているため、正極端子１２と負極端子１３とを短絡しても電池１１は短絡しない。コントロール端子２１が負極電位に接続され、スイッチ回路２２がオンとなっているときには、正極端子１２と負極端子１３との間が短絡されると正極端子１２の電位が低下するため、スイッチ回路２２がオフとなる。したがって、電池１１は正極−負極間の短絡から保護される。
【００５７】
〔実施の形態４〕図４は、本発明の第４の実施の形態による電池パックの構成を示している。図４には、図３に示した本発明による第３の実施の形態の原理に基づく具体的な構成の例を示している。
【００５８】
図４の電池パックは、正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１、電池ＢＴ、第１のトランジスタＴＲ２１、第２のトランジスタＴＲ２２、第３のトランジスタＴＲ２３、第１の抵抗Ｒ２１、第２の抵抗Ｒ２２および第３の抵抗Ｒ２３を具備している。
【００５９】
正極端子１２、負極端子１３およびコントロール端子２１は、図３の場合と全く同様である。電池ＢＴは、図２の場合と同様に、例えば複数の電池が組み合わせられてなり、実質的には図１の電池１１と同様である。
【００６０】
トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２およびＴＲ２３は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴにより構成される。
【００６１】
トランジスタＴＲ２１は、ソースが電池ＢＴの正極に接続され、ドレインが正極端子１２に接続され、ゲートが抵抗Ｒ２３を介してソースに接続されている。トランジスタＴＲ２２は、ソースがトランジスタＴＲ２１のゲートに接続され、ドレインがコントロール端子２１に接続され、ゲートが抵抗Ｒ２２を介して電池ＢＴの正極、すなわちトランジスタＴＲ２１のソースに接続されている。トランジスタＴＲ２３は、ドレインがトランジスタＴＲ２２のゲートに接続され、ソースが電池ＢＴの負極および負極端子１３に接続され、ゲートが抵抗Ｒ２１を介して電池ＢＴの正極、すなわちトランジスタＴＲ２１のソースに接続されている。トランジスタＴＲ２３のゲートはトランジスタＴＲ２１のドレインすなわち正極端子１２にも接続されている。
【００６２】
トランジスタＴＲ２１、ＴＲ２２およびＴＲ２３と、抵抗Ｒ２１、Ｒ２２およびＲ２３とにより、図３のスイッチ回路２２に相当するスイッチ回路を構成している。
【００６３】
図４の電池パックにおいて、通常、トランジスタＴＲ１２のゲートは、抵抗Ｒ２３を介してトランジスタＴＲ１２のソースに接続されているため、トランジスタＴＲ１２がオフとなっていて、正極端子１２から電力を出力することはできない。トランジスタＴＲ２３のゲートは、抵抗Ｒ２１を介して、電池ＢＴの正極に接続されているため、トランジスタＴＲ２３はオンとなっている。そのため、トランジスタＴＲ２２のゲートは、電池ＢＴの負極に接続され、トランジスタＴＲ２２のソースは抵抗Ｒ２３を介して電池ＢＴの正極に接続されているため、トランジスタＴＲ２２はオンとなっている。このためコントロール端子２１と負極端子１３との間が短絡されると、トランジスタＴＲ２１のゲート電圧が０Ｖとなり、トランジスタＴＲ２１がオンとなって、正極端子１２から電池ＢＴの電力を出力することができるようになる。
【００６４】
この状態で、正極端子１２と負極端子１３とが短絡された場合、トランジスタＴＲ２３のゲート電圧が０Ｖとなって、トランジスタＴＲ２３のソースと同電位となり、トランジスタＴＲ２３がオフとなる。そうすると、トランジスタＴＲ２２のゲートは、抵抗Ｒ２２を介して電池ＢＴの正極に接続されているので、該ゲート電位は、トランジスタＴＲ２２のソース電位以上となり、トランジスタＴＲ２２はオフとなる。トランジスタＴＲ２２がオフとなることによって、トランジスタＴＲ２１のゲートとコントロール端子２１との間が切り離されるため、トランジスタＴＲ２１のゲート電位は、トランジスタＴＲ２１のソース電位と同じになって、トランジスタＴＲ２１はオフとなる。
【００６５】
このようにして、トランジスタＴＲ２２がオフになることによって、トランジスタＴＲ２１のゲートがコントロール端子から切り離され、抵抗Ｒ２３を介して電池ＢＴの正極に接続され、トランジスタＴＲ２１がオフとなるので、電池ＢＴは短絡から保護される。
【００６６】
〔実施の形態５〕図５は、本発明の第５の実施の形態による原理的な電池パックの構成を示している。
【００６７】
図５の電池パック３は、図３と同様の電池１１、正極端子１２、負極端子１３およびコントロール端子２１に加えて、電圧センス端子３１ 、スイッチ回路３２および抵抗３３
を具備している。また、図５には、電池パック３が装着される機器４側の正極端子２３、負極端子２４、コントロール端子２５および電圧センス端子３４等も示されている。
【００６８】
図３の場合と同様に、電池１１は、所定個数の電池、例えばニッケル−水素電池等の充電可能な二次電池、からなり、正極と負極との間に所要の電圧を得るように接続されている。正極端子１２および負極端子１３は、電池１１の出力を電池パックの外部、すなわち負荷となる機器に接続するための端子である。コントロール端子２１は、スイッチ回路３
２を機器４側からコントロールするための端子である。
【００６９】
電圧センス端子３１は、スイッチ回路３２がオフとなっている場合にも機器４側から電池１１の電圧を検知できるようにするための端子である。スイッチ回路３２は、電池１１の前記正極と正極端子１２との間に介挿され、コントロール端子２１の電位に応動してオン／オフ動作して、電池１１の前記正極と正極端子１２との間の接続／切り離しを行う。スイッチ回路３２は、コントロール端子２１と電圧センス端子３１とが、機器４側のコントロール端子２５および電圧センス端子３４を介して短絡され、コントロール端子２１の電位が電池１１の前記正極の電位にほぼ等しい電位になった際にオンとなり、それ以外はオフとなる。さらに、スイッチ回路３２は、図３のスイッチ回路２２とほぼ同様に、コントロール端子２１と電圧センス端子３１とが短絡されていても、正極端子１２の電位が電池１１の前記負極の電位にほぼ等しい電位に低下した際にオフとなる。
【００７０】
機器４の正極端子２３、負極端子２４、コントロール端子２５および電圧センス端子３４は、電池パック３が機器４に装着されたときに、それぞれ電池パック３の正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１および電圧センス端子３１に接続される。機器４のコントロール端子２５と電圧センス端子３４とは、機器４側において短絡されている。
【００７１】
図５の電池パック３は、機器に対して着脱可能に構成され、コントロール端子２１の電位に応答して、電池１１の正極側に設けたスイッチ回路２２が動作する。図５の電池パック３は、コントロール端子２１のコントロール信号をほぼ正極電位とするとスイッチ回路３２がオンとなり、それ以外ではスイッチ回路３２がオフとなるが、コントロール端子２１が正極電位となっても正極端子１２がほぼ負極電位となった場合にはオフとなる。
【００７２】
すなわち、スイッチ回路３２は、電池パック３が機器４から取り外された状態においては、通常、オフとなっていて、電池パック３が機器４に装着されて、コントロール端子２１と電圧センス端子３１との間が短絡されることによってオンとなり、正極端子１２から正極端子２３を介して、機器２内に電圧が供給される。
【００７３】
コントロール端子２１が正極電位に接続されていない場合には、スイッチ回路３２がオフとなっているため、正極端子１２と負極端子１３とを短絡しても電池１１は短絡しない。コントロール端子２１が正極電位に接続され、スイッチ回路３２がオンとなっているときには、正極端子１２と負極端子１３との間が短絡されると正極端子１２の電位が低下するため、スイッチ回路３２がオフとなる。したがって、電池１１は正極−負極間の短絡から保護される。
【００７４】
〔実施の形態６〕図６は、本発明の第６の実施の形態による電池パックの構成を示している。図６には、図５に示した本発明による第５の実施の形態の原理に基づく具体的な構成の例を示している。
【００７５】
図６の電池パックは、正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１、電圧センス端子３１、電池ＢＴ、第１のトランジスタＴＲ３１、第２のトランジスタＴＲ３２、第１の抵抗Ｒ３１、第２の抵抗Ｒ３２および第３の抵抗Ｒ３３を具備している。
【００７６】
正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１および電圧センス端子３１は、図５の場合と全く同様である。電池ＢＴは、図２の場合と同様に、例えば複数の電池が組み合わせられてなり、実質的には図１の電池１１と同様である。
【００７７】
トランジスタＴＲ３１およびＴＲ３２は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴにより構成される。
【００７８】
トランジスタＴＲ３１は、ソースが電池ＢＴの正極に接続され、ドレインが正極端子１２に接続され、ゲートが抵抗Ｒ３２を介してソースに接続されている。トランジスタＴＲ３２は、ソースが電池ＢＴの負極および負極端子１３に接続され、ドレインがトランジスタＴＲ３１のゲートに接続され、ゲートが抵抗Ｒ３３を介して電池ＢＴの負極、すなわち負極端子１３に接続されている。さらに、トランジスタＴＲ３２のゲートは、コントロール端子２１に直接接続されるとともに、図示極性のダイオードＤ３１を介してトランジスタＴＲ３１のドレインすなわち正極端子１２に接続されている。電圧センス端子３１は、抵抗Ｒ３１を介して電池ＢＴの正極すなわちトランジスタＴＲ３１のソースに接続されている。
【００７９】
トランジスタＴＲ３１、ＴＲ３２およびＴＲ３３と、抵抗Ｒ３１、Ｒ３２およびＲ３３とにより、図５のスイッチ回路３２に相当するスイッチ回路を構成している。抵抗Ｒ３１は、図５の抵抗３３に相当する。
【００８０】
図６の電池パックにおいて、通常、トランジスタＴＲ３２のゲートは、抵抗Ｒ３３を介してトランジスタＴＲ３２のソースと接続されているので、トランジスタＴＲ３２はオフとなっている。トランジスタＴＲ３１のゲートは、抵抗Ｒ３２を介してトランジスタＴＲ３１のソースと接続されているので、トランジスタＴＲ３１はオフとなっていて、正極端子１２から電池ＢＴの電力を出力することができない。コントロール端子２１を電圧センス端子３１に接続すると、トランジスタＴＲ３２のゲート電圧は、電池ＢＴの電圧を抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３３とで分圧した電圧となる。この電圧がトランジスタＴＲ３２をオンとすることができる電圧となるように、予め抵抗Ｒ３１およびＲ３３の抵抗値を設定しておけば、トランジスタＴＲ３２がオンとなって、トランジスタＴＲ３１のゲート電圧が０Ｖとなり、トランジスタＴＲ３１がオンとなって、正極端子１２から電池ＢＴの電力を出力することができるようになる。
【００８１】
まれなケースであると思われるが、この状態で、正極端子１２と負極端子１３とが短絡された場合、ダイオードＤ３１を介して電流が流れ、トランジスタＴＲ３２のゲートの電位が下がる。そのためトランジスタＴＲ３２がオフとなって、トランジスタＴＲ３１のゲート電位がソース電位と同じになり、トランジスタＴＲ３１がオフとなる。
【００８２】
〔実施の形態７〕図７は、本発明の第７の実施の形態による原理的な電池保護装置の構成を示している。図７は、図３に示された構成の電池パック１および該電池パック１を装着する機器５で構成される電池保護装置である。
【００８３】
電池パック１は、図３に示された通り、電池１１、正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１ および第１のスイッチ回路２２を具備している。電池１１は、所定個
数の電池、例えばニッケル−水素電池等の充電可能な二次電池、からなり、正極と負極との間に所要の電圧を得るように接続されている。正極端子１２および負極端子１３は、電池１１の出力を電池パック１の外部、すなわち負荷となる機器に接続するための端子である。
【００８４】
コントロール端子２１は、第１のスイッチ回路２２を機器５側からコントロールするための端子である。第１のスイッチ回路２２は、電池１１の前記正極と正極端子１２との間に介挿され、正極端子１２およびコントロール端子２１の電位に応動してオン／オフ動作して、電池１１の前記正極と正極端子１２との間の接続／切り離しを行う。スイッチ回路２２は、コントロール端子２１と負極端子１３とが短絡され、コントロール端子２１の電位が電池１１の前記負極の電位にほぼ等しい電位に低下した際にオンとなり、それ以外はオフとなる。さらに、スイッチ回路２２は、コントロール端子２１と負極端子１３とが短
絡されても、正極端子１２の電位が電池１１の前記負極の電位にほぼ等しい電位に低下した際にオフとなる。
【００８５】
機器５は、図３に示された機器２と同様の正極端子２３、負極端子２４およびコントロール端子２５を有し、さらに第２のスイッチ回路４１を具備している。第２のスイッチ回路４１は、機器５側のコントロール端子２５と負極端子２４との間を、機器５内部のコントロール信号に応答してオン／オフする。
【００８６】
図７の電池パック１は、機器５に対して着脱可能に構成され、コントロール端子２１の電位に応答して、電池１１の正極側に設けた第１のスイッチ回路２２が動作する。電池パック１は、コントロール端子２１の電位をほぼ負極電位とするとスイッチ回路２２がオンとなり、それ以外ではスイッチ回路２２がオフとなるが、コントロール端子２１が負極電位となっても正極端子１２がほぼ負極電位となった場合にはオフとなる。
【００８７】
すなわち、スイッチ回路２２は、電池パック１が機器５から取り外された状態においては、通常、オフとなっていて、電池パック１が機器５に装着されて、さらにスイッチ回路４１が内部のコントロール信号によりオンとなって、コントロール端子２１と負極端子１３との間が短絡されることによってオンとなり、正極端子１２から正極端子２３を介して、機器５内に電圧が供給される。すなわち、スイッチ回路２２は、電池パック１が機器５に装着されていても、スイッチ回路４１が内部のコントロール信号によりオフとなっていれば、コントロール端子２１と負極端子１３との間が短絡されることはなく、スイッチ回路２２はオフとなっていて、正極端子１２から機器５内への電力供給はない。
【００８８】
このようにして、図３と同様の電池パック１を、機器５に装着した状態においても、機器５内部のコントロール信号によって、スイッチ回路４１をオン／オフさせ、それによってスイッチ回路２２をオン／オフさせることができる。
【００８９】
〔実施の形態８〕図８は、本発明の第８の実施の形態による電池パックの構成を示している。図８には、図７に示した本発明による第７の実施の形態の原理に基づく具体的な構成の例を示している。
【００９０】
図８は、図４とほぼ同様の構成の電池パック６および該電池パック６を装着する機器７で構成される電池保護装置である。図８の電池パック６は、正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１、センス端子４２、電池ＢＴ、第１のトランジスタＴＲ２１、第２のトランジスタＴＲ２２、第３のトランジスタＴＲ２３、第１の抵抗Ｒ２１、第２の抵抗Ｒ２２、第３の抵抗Ｒ２３および第４の抵抗Ｒ２４を具備している。
【００９１】
トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２３は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴにより構成される。トランジスタＴＲ２１は、ソースが電池ＢＴの正極に接続され、ドレインが正極端子１２に接続され、ゲートが抵抗Ｒ２３を介してソースに接続されている。トランジスタＴＲ２２は、ソースがトランジスタＴＲ２１のゲートに接続され、ドレインがコントロール端子２１に接続され、ゲートが抵抗Ｒ２２を介して電池ＢＴの正極、すなわちトランジスタＴＲ２１のソースに接続されている。トランジスタＴＲ２３は、ドレインがトランジスタＴＲ２２のゲートに接続され、ソースが電池ＢＴの負極および負極端子１３に接続され、ゲートが抵抗Ｒ２１を介して電池ＢＴの正極、すなわちトランジスタＴＲ２１のソースに接続されている。トランジスタＴＲ２３のゲートはトランジスタＴＲ２１のドレインすなわち正極端子１２にも接続されている。センス端子４２は、抵抗Ｒ２４を介して電池ＢＴの正極すなわちトランジスタＴＲ２１のソースに接続されている。
【００９２】
機器７は、正極端子２３、負極端子２４、コントロール端子２５、センス端子４３、第４のトランジスタＴＲ２４、第５のトランジスタＴＲ２５、第６のトランジスタＴＲ２６、第５の抵抗Ｒ２５、第６の抵抗Ｒ２６、第７の抵抗Ｒ２７および第８の抵抗Ｒ２８を具備している。
【００９３】
トランジスタＴＲ２４〜ＴＲ２６は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴにより構成される。トランジスタＴＲ２４は、ソースが負極端子２４に接続され、ドレインがコントロール端子２５に接続され、ゲートが抵抗Ｒ２８を介して正極端子２３に接続されている。トランジスタＴＲ２４のゲートは抵抗Ｒ２５を介して負極端子２４と同電位の負極電位（グラウンド）にも接続されている。トランジスタＴＲ２５は、ソースがセンス端子４３に接続され、ドレインがトランジスタＴＲ２４のゲートに接続され、ゲートが正極端子２３に接続されている。トランジスタＴＲ２５のゲートは抵抗Ｒ２７を介して負極電位にも接続されている。トランジスタＴＲ２６は、ソースが負極電位に接続され、ドレインがトランジスタＴＲ２４のゲートに接続され、ゲートが抵抗Ｒ２６を介して負極電位に接続されている。機器７の内部のコントロール信号はトランジスタＴＲ２６のゲートに与えられる。
【００９４】
トランジスタＴＲ２１〜ＴＲ２６は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴにより構成される。機器７の正極端子２３、負極端子２４、コントロール端子２５およびセンス端子４３は、電池パック６が機器７に装着された時点で、電池パック６の正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１およびセンス端子４２にそれぞれ接続される。
【００９５】
図８の電池パック６が機器７に装着されたばかりの時点では、トランジスタＴＲ２１はオフとなっているので、正極端子１２から機器に電源を供給することはできない。トランジスタＴＲ２５のソースは抵抗Ｒ２４を介して電池ＢＴの正極から電池電圧がかかっており、トランジスタＴＲ２５のゲートは抵抗Ｒ２７を介して負極電位に接続されているので、トランジスタＴＲ２５はオンとなる。トランジスタＴＲ２４のゲート電圧は、電池ＢＴの出力電圧を抵抗Ｒ２４と抵抗Ｒ２５とで分圧した電圧となり、この電圧がトランジスタＴＲ２４をオンとする電圧になるように予め両抵抗値を設定しておくことにより、トランジスタＴＲ２４がオンとなる。トランジスタＴＲ２４がオンとなると、コントロール端子２５と負極端子２４との間、すなわちコントロール端子２１と負極端子１３との間が接続されるので、正極端子１２から電池ＢＴの電力が出力される。
【００９６】
トランジスタＴＲ２５のゲート電圧が電池ＢＴの電圧となるため、トランジスタＴＲ２５がオフとなるが、トランジスタＴＲ２４のゲート電圧は電池ＢＴの出力電圧を抵抗Ｒ２８と抵抗Ｒ２５とで分圧した電圧となるため、この電圧がトランジスタＴＲ２４をオンとする電圧になるように予め両抵抗値を設定しておくことにより、トランジスタＴＲ２４はオンのままとなる。
【００９７】
機器７の内部からのコントロール信号として、トランジスタＴＲ２６をオンとすることができるような電圧をトランジスタＴＲ２６のゲートに与えると、トランジスタＴＲ２６がオンとなって、トランジスタＴＲ２４のゲート電圧は０Ｖとなり、トランジスタＴＲ２４がオフとなって、電池パック６内のトランジスタＴＲ２１をオフとすることができる。前記コントロール信号をハイインピーダンスまたは０Ｖとすることによって、トランジスタＴＲ２６はオフとなり、トランジスタＴＲ２４がオンとなるためトランジスタＴＲ２１をオンに戻すことができる。
【００９８】
〔実施の形態９〕図９は、本発明の第９の実施の形態による原理的な電池保護装置の構成を示している。
【００９９】
図９は、図５に示された構成の電池パック３および該電池パック３を装着する機器８で構成される電池保護装置である。電池パック３は、図５に示された通り、電池１１、正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１ 、電圧センス端子３１、第１のスイッ
チ回路３２および抵抗３３を具備している。
【０１００】
電池１１は、所定個数の電池、例えばニッケル−水素電池等の充電可能な二次電池、からなり、正極と負極との間に所要の電圧を得るように接続されている。正極端子１２および負極端子１３は、電池１１の出力を電池パック３の外部、すなわち負荷となる機器に接続するための端子である。
【０１０１】
コントロール端子２１は、第１のスイッチ回路３２を機器８側からコントロールするための端子である。電圧センス端子３１は、スイッチ回路３２がオフとなっている場合にも機器４側から電池１１の電圧を検知できるようにするための端子である。
【０１０２】
第１のスイッチ回路３２は、電池１１の前記正極と正極端子１２との間に介挿され、コントロール端子２１の電位に応動してオン／オフ動作して、電池１１の前記正極と正極端子１２との間の接続／切り離しを行う。スイッチ回路３２は、コントロール端子２１と電圧センス端子３１とが短絡され、コントロール端子２１の電位が電池１１の前記正極の電位にほぼ等しい電位になった際にオンとなり、それ以外はオフとなる。さらに、スイッチ回路３２は、コントロール端子２１と電圧センス端子３１とが短絡されても、正極端子１２の電位が電池１１の前記負極の電位にほぼ等しい電位に低下した際にオフとなる。
【０１０３】
機器８は、図５に示された機器４と同様の正極端子２３、負極端子２４、コントロール端子２５および電圧センス端子３４を有し、さらに第２のスイッチ回路５１を具備している。
【０１０４】
第２のスイッチ回路５１は、機器８側のコントロール端子２５と電圧センス端子３４との間を、機器８内部のコントロール信号に応答してオン／オフする。図９の電池パック３は、機器８に対して着脱可能に構成され、コントロール端子２１の電位に応答して、電池１１の正極側に設けた第１のスイッチ回路２２が動作する。電池パック３は、コントロール端子２１の電位をほぼ正極電位とするとスイッチ回路３２がオンとなり、それ以外ではスイッチ回路３２がオフとなるが、コントロール端子２１が正極電位となっても正極端子１２がほぼ負極電位となった場合にはオフとなる。
【０１０５】
すなわち、スイッチ回路３２は、電池パック３が機器８から取り外された状態においては、通常、オフとなっていて、電池パック３が機器８に装着されて、さらにスイッチ回路５１が内部のコントロール信号によりオンとなって、コントロール端子２１と電圧センス端子３１との間が短絡されることによってオンとなり、正極端子１２から正極端子２３を介して、機器８内に電圧が供給される。すなわち、スイッチ回路３２は、電池パック３が機器８に装着されていても、スイッチ回路５１が内部のコントロール信号によりオフとなっていれば、コントロール端子２１と電圧センス端子３１との間が短絡されることはなく、スイッチ回路３２はオフとなっていて、正極端子１２から機器８内への電力供給はない。
【０１０６】
このようにして、図５と同様の電池パック３を、機器８に装着した状態においても、機器８内部のコントロール信号によって、スイッチ回路５１をオン／オフさせ、それによってスイッチ回路３２をオン／オフさせることができる。
【０１０７】
〔実施の形態１０〕図１０は、本発明の第１０の実施の形態による電池パックの構成を示
している。図１０には、図９に示した本発明による第９の実施の形態の原理に基づく具体的な構成の例を示している。
【０１０８】
図１０は、図６とほぼ同様の構成の電池パック９および該電池パック９を装着する機器１０で構成される電池保護装置である。図１０の電池パック９は、正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１、電圧センス端子３１、電池ＢＴ、第１のトランジスタＴＲ３１、第２のトランジスタＴＲ３２、第１の抵抗Ｒ３１、第２の抵抗Ｒ３２および第３の抵抗Ｒ３３を具備している。
【０１０９】
トランジスタＴＲ３１およびＴＲ３２は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴにより構成される。
【０１１０】
トランジスタＴＲ３１は、ソースが電池ＢＴの正極に接続され、ドレインが正極端子１２に接続され、ゲートが抵抗Ｒ３２を介してソースに接続されている。トランジスタＴＲ３２は、ソースが電池ＢＴの負極および負極端子１３に接続され、ドレインがトランジスタＴＲ３１のゲートに接続され、ゲートが抵抗Ｒ３３を介して電池ＢＴの負極、すなわち負極端子１３に接続されている。さらに、トランジスタＴＲ３２のゲートは、コントロール端子２１に直接接続されるとともに、図示極性のダイオードＤ３１を介してトランジスタＴＲ３１のドレインすなわち正極端子１２に接続されている。電圧センス端子３１は、抵抗Ｒ３１を介して電池ＢＴの正極すなわちトランジスタＴＲ３１のソースに接続されている。
【０１１１】
機器１０は、正極端子２３、負極端子２４、コントロール端子２５、電圧センス端子３４、第３のトランジスタＴＲ３３、第４のトランジスタＴＲ３４、第４の抵抗Ｒ３４、第５の抵抗Ｒ３５および第６の抵抗Ｒ３６を具備している。
【０１１２】
トランジスタＴＲ３３およびＴＲ３４は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴにより構成される。
【０１１３】
トランジスタＴＲ３３は、ソースが負極端子２４に接続され、ドレインがコントロール端子２５に接続され、ゲートが抵抗Ｒ３５を介して負極電位に接続されている。正極端子２３と電圧コントロール端子２５との間には抵抗Ｒ３４が接続されている。トランジスタＴＲ３４は、ソースが電圧センス端子３４に接続され、ドレインがコントロール端子２５に接続され、ゲートが正極端子２３に接続されている。トランジスタＴＲ３４のゲートは抵抗Ｒ３６を介して負極電位にも接続されている。機器１０の内部のコントロール信号はトランジスタＴＲ３３のゲートに与えられる。
【０１１４】
トランジスタＴＲ３３およびＴＲ３４は、スイッチ素子であり、この場合ゲート電位によりソース−ドレイン間がオン／オフ制御されるＦＥＴにより構成される。
【０１１５】
機器１０の正極端子２３、負極端子２４、コントロール端子２５および電圧センス端子３４は、電池パック９が機器１０に装着された時点で、電池パック９の正極端子１２、負極端子１３、コントロール端子２１および電圧センス端子３１にそれぞれ接続される。
【０１１６】
図１０の電池パック９が機器１０に装着されたばかりの時点では、トランジスタＴＲ３１はオフとさなっているので、正極端子１２から機器１０に電力を供給することはできない。トランジスタＴＲ３４のソースは抵抗Ｒ３４により電池ＢＴの電圧がかかっており、トランジスタ３４のゲートは抵抗Ｒ３６を介して負極電位に接続されているので、トランジスタＴＲ３４はオンとなる。そのため、コントロール端子２５と電圧センス端子３４とをそれぞれ介してコントロール端子２１と電圧センス端子３１とが接続されるので正極端
子１２から電力が供給される。トランジスタＴＲ３４のゲート電圧が、電池ＢＴの電圧となるので、トランジスタＴＲ３４はオフとなるが、抵抗Ｒ３４を介してコントロール端子２５は正極端子２３と接続されることになり、トランジスタＴＲ３２のゲート電圧は、電池ＢＴの電圧を抵抗Ｒ３４と抵抗Ｒ３３とで分圧した電圧となり、この電圧がトランジスタＴＲ３２をオンとする電圧になるように予め設定しておくことにより、トランジスタＴＲ３２がオンとなったままとなる。
【０１１７】
コントロール信号としてトランジスタＴＲ３３をオンとすることができるような電圧を加えると、トランジスタＴＲ３３がオンとなって、コントロール端子２１の電圧は０Ｖとなる。そのため、トランジスタＴＲ３２がオフとなって、トランジスタＴＲ３１をオフとすることができる。コントロール信号をハイインピーダンスまたは０Ｖとすることによって、トランジスタＴＲ３３はオフとなり、トランジスタＴＲ３２がオンとなるため、トランジスタＴＲ３１をオンに戻すことができる。
【０１１８】
また、本発明は、充電可能な二次電池を用いた電池パックおよび電池保護装置にのみ限定されているわけではなく、乾電池等の一次電池を用いた電池パックについても同様にして保護することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による原理的な電池パックの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態による電池パックの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態による原理的な電池パックの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態による電池パックの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態による原理的な電池パックの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第６の実施の形態による電池パックの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第７の実施の形態による原理的な電池保護装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第８の実施の形態による電池保護装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第９の実施の形態による原理的な電池保護装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態による電池保護装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の電池パックの構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１，３，６，９…電池パック
２，４，５，８，７，１０…機器
１１，ＢＴ…電池
１２，２３…正極端子
１３，２４…負極端子
１４，２２，３２，４１，５１…スイッチ回路
２１，２５…コントロール端子
３１，３４…電圧センス端子
３３，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１〜Ｒ２８，Ｒ３１〜Ｒ３６…抵抗
４２，４３…センス端子
ＴＲ１１，ＴＲ１２，ＴＲ２１〜ＴＲ２６，ＴＲ３１〜ＴＲ３４…トランジスタ
Ｄ３１…ダイオード
【図１】
2004247322.tif 000003
【図２】
2004247322.tif 000004
【図３】
2004247322.tif 000005
【図４】
2004247322.tif 000006
【図５】
2004247322.tif 000007
【図６】
2004247322.tif 000008
【図７】
2004247322.tif 000009
【図８】
2004247322.tif 000010
【図９】
2004247322.tif 000011
【図１０】
2004247322.tif 000012
【図１１】
2004247322.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月23日(2004.6.23)
【手続補正１】
【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】
正極および負極を有する電池と、
機器接続用の正極端子と、
機器接続用であって、前記電池の負極に接続される負極端子と、
前記正極端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離し、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させるためのスイッチ手段と
を具備することを特徴とする電池パック。
【請求項２】
前記スイッチ手段は、
正極端子と電池の正極との間をオン・オフする第１のスイッチと、
前記正極端子と負極端子との間が外部にて短絡されていなければ、前記電池の正極の電位によってオフ制御され、且つ前記正極端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによってオン制御されて、前記第１のスイッチに制御電圧を与えて該第１のスイッチをオフとする第２のスイッチと
を具備することを特徴とする請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
正極および負極を有する電池と、機器接続用の正極端子と、機器接続用であって前記電池の負極に接続される負極端子とを備えた電池パックに内蔵される電池保護回路において、
前記正極端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離し、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させるためのスイッチ手段
を具備することを特徴とする電池保護回路。
【請求項４】
前記スイッチ手段は、
前記正極端子と前記電池の正極との間をオン・オフする第１のスイッチと、
前記正極端子と負極端子との間が外部にて短絡されていなければ、前記電池の正極の電位によってオフ制御され、且つ前記正極端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによってオン制御されて、前記第１のスイッチに制御電圧を与えて該第１のスイッチをオフとする第２のスイッチと
を具備することを特徴とする請求項３に記載の電池保護回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明に係る第１の電池パックは、正極および負極を有する電池と、機器接続用の正極端子と、機器接続用であって、前記電池の負極に接続される負極端子と、前記正極端子の電位が、前記電池の負極にほぼ等しいほど低下したときに前記正極端子と前記電池の正極との間を切り離し、それ以外のときに前記正極端子と前記電池の正極との間を導通させるためのスイッチ手段とを具備している。
本発明に係る第１の電池パックの上記構成は、電池パックに内蔵される電池保護回路に適用してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
前記スイッチ手段は、前記正極端子と前記電池の正極との間をオン・オフする第１のスイッチと、前記正極端子と負極端子との間が外部にて短絡されていなければ、前記電池の正極の電位によってオフ制御され、且つ前記正極端子が前記電池の負極にほぼ等しい電位に低下することによってオン制御されて、前記第１のスイッチに制御電圧を与えて該第１のスイッチをオフとする第２のスイッチとを具備していてもよい。
上記スイッチ手段についての構成は、電池パックに内蔵される電池保護回路におけるスイッチ手段に適用してもよい。