(57)【要約】  【課題】  電池電圧以上の電圧をゲート端子に印加することによって放電制御ＦＥＴおよび充電制御ＦＥＴを制御し、エネルギー損失を最小限に押さえる電池パックを提供することにある。  【解決手段】  保護回路３０は、二次電池２の電圧を監視し、当該電圧が定格電圧範囲の下限値以上である場合に、放電制御ＦＥＴのゲート端子に放電を許容する信号を提供する。放電制御ＦＥＴは、この信号を受けると接続状態となって放電電流を通過させ、それ以外の場合は、放電電流を遮断する。さらに、当該電圧が所定の値以上である場合は、前記ゲート端子に電圧変換器１１から電池電圧以上の電圧の信号が提供される。また、保護回路３０は、当該電圧が定格電圧範囲の上限値以下である場合に、充電制御ＦＥＴのゲート端子に充電を許容する信号を提供する。さらに、当該電圧が所定の値以上である場合は、前記ゲート端子に電圧変換器１１からの電圧出力が提供される。【選択図】  図５
2005130664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池が内蔵された電池パックにおいて、
１以上の電圧変換器と、
ゲート端子に提供される信号に応じて、前記二次電池の放電を許容または遮断する放電制御ＦＥＴと、
前記二次電池の電圧が、前記二次電池の定格電圧範囲の下限値以上である場合に、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子に放電を許容する前記信号を出力するよう制御する保護回路とを有し、
前記ゲート端子には前記電圧変換器の出力端子が接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項２】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
前記下限値以上の所定の範囲内で、前記出力端子に提供される出力電圧が前記二次電池の電池電圧より高いことを特徴とする電池パック。
【請求項３】
二次電池が内蔵された電池パックにおいて、
１以上の電圧変換器と、
ゲート端子に提供される信号に応じて、前記二次電池の放電を許容または遮断する放電制御ＦＥＴと、
ゲート端子に提供される信号に応じて、前記二次電池の充電を許容または遮断する充電制御ＦＥＴと、
前記二次電池の電圧が、前記二次電池の定格電圧範囲の下限値以上である場合に、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子に放電を許容する前記信号を出力し、
前記二次電池の電圧が、前記二次電池の定格電圧範囲の上限値以下である場合に、前記充電制御ＦＥＴのゲート端子に充電を許容する前記信号を出力するよう制御する保護回路とを有し、
前記放電制御ＦＥＴのゲート端子および前記充電制御ＦＥＴのゲート端子の少なくとも一方に前記電圧変換器の出力端子が接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項４】
請求項３に記載の電池パックにおいて、
前記放電制御ＦＥＴのゲート端子が前記電圧変換器の出力端子に接続されている場合に、前記下限値以上の所定の範囲内で、前記出力端子に提供される出力電圧が前記二次電池の電池電圧より高いことを特徴とする電池パック。
【請求項５】
請求項３に記載の電池パックにおいて、
前記充電制御ＦＥＴのゲート端子が前記電圧変換器の出力端子に接続されている場合に、前記上限値以下の所定の範囲内で、前記出力端子に提供される出力電圧が前記二次電池の電池電圧より高いことを特徴とする電池パック。
【請求項６】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
前記電圧変換器の出力端子と、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子との間に第１の抵抗器が接続され、
前記信号が出力される前記保護回路の出力端子と、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子との間に第２の抵抗器が接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項７】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
前記信号が出力される前記保護回路の出力端子と、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子との間に抵抗器が接続され、
ダイオードのアノードが前記電圧変換器の出力端子に、カソードが前記放電制御ＦＥＴのゲート端子にそれぞれ接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項８】
請求項１に記載の電池パックにおいて、
第１のダイオードのアノードが前記保護回路の出力端子に、カソードが前記放電制御ＦＥＴのゲート端子にそれぞれ接続され、
第２のダイオードのアノードが前記電圧変換器の出力端子に、カソードが前記放電制御ＦＥＴのゲート端子に接続され、
前記放電制御ＦＥＴのゲート端子と前記放電制御ＦＥＴのソース端子との間に抵抗器が接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項９】
請求項３に記載の電池パックにおいて、
前記電圧変換器の出力端子と、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子との間に接続された放電制御ＦＥＴ用スイッチと、
前記電圧変換器の出力端子と、前記充電制御ＦＥＴのゲート端子との間に接続された充電制御ＦＥＴ用スイッチとをさらに有し、
前記放電を許容する信号を出力する前記保護回路の出力端子と、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子との間に第１の抵抗器が接続され、
前記電圧変換器の出力端子に第１のダイオードのアノードが接続され、
前記放電制御ＦＥＴ用スイッチの一端子に前記第１のダイオードのカソードが接続され、
前記充電を許容する信号を出力する前記保護回路の出力端子と、前記充電制御ＦＥＴのゲート端子との間に第２の抵抗器が接続され、
前記電圧変換器の出力端子に第２のダイオードのアノードが接続され、
前記充電制御ＦＥＴ用スイッチの一端子に前記第２のダイオードのカソードが接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項１０】
請求項９に記載の電池パックにおいて、
前記放電制御ＦＥＴ用スイッチは、第１のｎチャネル型ＦＥＴ、第１のｐチャネル型ＦＥＴ、第３の抵抗器を含み、
前記充電制御ＦＥＴ用スイッチは、第２のｎチャネル型ＦＥＴ、第２のｐチャネル型ＦＥＴ、第４の抵抗器を含み、
前記放電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第１のｐチャネル型ＦＥＴのソース端子に前記第１のダイオードのカソードが接続され、
前記放電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第１のｐチャネル型ＦＥＴのドレイン端子に前記放電制御ＦＥＴのゲート端子が接続され、
前記第３の抵抗器の両端端子は、前記放電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第１のｐチャネル型ＦＥＴのソース端子とゲート端子にそれぞれ接続され、
前記放電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第１のｐチャネル型ＦＥＴのゲート端子が前記放電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第１のｎチャネル型ＦＥＴのドレイン端子に接続され、
前記放電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第１のｎチャネル型ＦＥＴのゲート端子が、前記放電を許容する信号を出力する前記保護回路の出力端子に接続され、
前記放電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第１のｎチャネル型ＦＥＴのソース端子が、前記二次電池のマイナス端子に接続され、
前記充電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第２のｐチャネル型ＦＥＴのソース端子に前記第２のダイオードのカソードが接続され、
前記充電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第２のｐチャネル型ＦＥＴのドレイン端子に前記充電制御ＦＥＴのゲート端子が接続され、
前記第４の抵抗器の両端端子は、前記充電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第２のｐチャネル型ＦＥＴのソース端子とゲート端子にそれぞれ接続され、
前記充電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第２のｐチャネル型ＦＥＴのゲート端子が前記充電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第２のｎチャネル型ＦＥＴのドレイン端子に接続され、
前記充電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第２のｎチャネル型ＦＥＴのゲート端子が、前記充電を許容する信号を出力する前記保護回路の出力端子に接続され、
前記充電制御ＦＥＴ用スイッチの前記第２のｎチャネル型ＦＥＴのソース端子が、前記二次電池のマイナス端子に接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項１１】
請求項９に記載の電池パックにおいて、
前記第１の抵抗器の一端子に第３のダイオードのカソードが接続され、
前記放電を許容する信号を出力する前記保護回路の出力端子に前記第３のダイオードのアノードが接続され、
前記第２の抵抗器の一端子に第４のダイオードのカソードが接続され、
前記充電を許容する信号を出力する前記保護回路の出力端子に前記第４のダイオードのアノードが接続され、
前記放電制御ＦＥＴのゲート端子とソース端子に、第３の抵抗器の両端端子がそれぞれ接続され、
前記充電制御ＦＥＴのゲート端子とソース端子に、第４の抵抗器の両端端子がそれぞれ接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項１２】
二次電池が内蔵された電池パックにおいて、
１以上の電圧変換器と、
ゲート端子に提供される信号に応じて、前記二次電池の放電を許容または遮断する放電制御ＦＥＴと、
ゲート端子に提供される信号に応じて、前記二次電池の充電を許容または遮断する充電制御ＦＥＴと、
前記電圧変換器の出力電圧と前記二次電池の電圧を比較し、その比較結果を電圧比較信号として出力する電圧比較器と、
前記放電制御ＦＥＴのゲート端子への、前記二次電池の電圧の信号の提供を制御する第１の放電制御ＦＥＴ用スイッチと、
前記放電制御ＦＥＴのゲート端子への、前記電圧変換器の出力電圧の信号の提供を制御する第２の放電制御ＦＥＴ用スイッチと、
前記充電制御ＦＥＴのゲート端子への、前記二次電池の電圧の信号の提供を制御する第１の充電制御ＦＥＴ用スイッチと、
前記充電制御ＦＥＴのゲート端子への、前記電圧変換器の出力電圧の信号の提供を制御する第２の充電制御ＦＥＴ用スイッチと、
前記二次電池の電圧が、前記二次電池の定格電圧範囲の下限値以上である場合に、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子に前記放電を許容する信号を出力し、
前記二次電池の電圧が、前記二次電池の定格電圧範囲の上限値以下である場合に、前記充電制御ＦＥＴのゲート端子に前記充電を許容する信号を出力するよう制御する保護回路とを有し、
前記保護回路は、前記電圧比較器からの電圧比較信号を受信し、前記電圧変換器の出力電圧および前記二次電池の電圧のうち電圧の高い方を利用して、前記放電を許容する信号または前記充電を許容する信号を出力するように、前記第１の放電制御ＦＥＴ用スイッチ、前記第２の放電制御ＦＥＴ用スイッチ、前記第１の充電制御ＦＥＴ用スイッチ、前記第２の充電制御ＦＥＴ用スイッチの開閉を制御することを特徴とする電池パック。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電池パックにおいて、
第１の抵抗器の両端端子が、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子とソース端子にそれぞれ接続され、
第１のコンデンサの両端端子が、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子とソース端子にそれぞれ接続され、
第２の抵抗器の両端端子が、前記充電制御ＦＥＴのゲート端子とソース端子にそれぞれ接続され、
第２のコンデンサの両端端子が、前記充電制御ＦＥＴのゲート端子とソース端子にそれぞれ接続されることを特徴とする電池パック。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電池パックにおいて、
第１の抵抗器が、前記第２の放電制御ＦＥＴ用スイッチと前記電圧比較器の出力端子との間に配置され、
第２の抵抗器が、前記第２の充電制御ＦＥＴ用スイッチと前記電圧比較器の出力端子との間に配置され、
第３の抵抗器の両端端子が、前記放電制御ＦＥＴのゲート端子とソース端子にそれぞれ接続され、
第４の抵抗器の両端端子が、前記充電制御ＦＥＴのゲート端子とソース端子にそれぞれ接続されることを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リチウムイオン電池等の二次電池の電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池は、過充電や過放電に弱いことから、電池セルと、保護回路とが一体化された電池パックの構成とされるのが普通である。保護回路の機能は、過充電保護、過放電保護および過電流保護の３つの機能がある。簡単にこれらの保護機能について説明する。
【０００３】
過充電保護機能について説明する。リチウムイオン電池を充電していくと、満充電を過ぎても電池電圧が上昇を続ける。この過充電状態になると危険な状態となる可能性が生じる。したがって、充電は、定電流定電圧で行い、充電制御電圧が電池の定格（例えば４．２Ｖ）以下で行う必要がある。しかしながら、充電器の故障や、異機種用充電器の使用によって、過充電の危険性がある。過充電され、電池電圧がある電圧値以上になった場合、保護回路が充電制御ＦＥＴ（Field-Effect Transistor：電界効果トランジスタ）をオフし、充電電流を遮断する。この機能が過充電保護機能である。
【０００４】
ここで、図１４ないし図１６を参照して、過充電保護機能をさらに説明する。図１４は、リチウムイオン電池パック１５０の通常状態を示した略線図である。リチウムイオン電池パック１５０は２つのセル１５２、１５３、放電制御ＦＥＴ１５４、および充電制御ＦＥＴ１５５を有している。制御用ＩＣ１５１は、複数の所定の箇所で電圧を測定し、その測定結果に応じて放電制御ＦＥＴ１５４、および充電制御ＦＥＴ１５５を制御し、一定方向の電流の流れを遮断する。放電制御ＦＥＴ１５４は、制御用ＩＣ１５１から信号線１５６を介して送られる信号により制御され、一方、充電制御ＦＥＴ１５５は、制御用ＩＣ１５１から信号線１５７を介して送られる信号により制御される。
【０００５】
リチウムイオン電池パック１５０は、負荷１５８や充電器１５９に接続される。図１４の下部には、放電制御ＦＥＴ１５４、または充電制御ＦＥＴ１５５を流れる電流の向きを示す矢印Ａ、Ｂが示されている。すなわち、負荷１５８が接続された場合、矢印Ａの向きに放電電流が流れ、充電器１５９が接続された場合、矢印Ｂの向きに充電電流が流れる。
【０００６】
図１５は、上述の過充電保護機能が働いた場合のリチウムイオン電池パック１６０の状態を示す略線図である。制御用ＩＣ１６１は、例えば、セル１６２、１６３のどちらかが４．３Ｖ±５０ｍＶ以上であることを検知し、充電制御ＦＥＴ１６５をオフするよう制御し（放電制御ＦＥＴ１６４はオンの状態）、充電電流が遮断される。ただし、この場合、負荷１６８による放電電流は、寄生ダイオードを通って流れるため、充電器１６９による充電のみが禁止される。
【０００７】
次に、過放電保護機能について説明する。定格放電終止電圧以下まで放電し、電池電圧が例えば２Ｖ〜１．５Ｖ以下の過放電状態になった場合は、電池が故障する場合がある。放電され、電池電圧がある電圧値以下になった場合、保護回路は、放電制御ＦＥＴをオフし、放電電流を遮断する。この機能が過放電保護機能である。
【０００８】
図１６は、上記過放電保護機能が働いた場合のリチウムイオン電池パック１７０の状態を示す略線図である。制御用ＩＣ１７１は、例えば、セル１７２、１７３のどちらかが３．０Ｖ以下であることを検知し、放電制御ＦＥＴ１７４をオフするよう制御し（充電制御ＦＥＴ１７５はオンの状態）、放電電流が遮断される。ただし、この場合、充電器１７９による充電電流は、寄生ダイオードを通って流れるため、負荷１７８による放電のみが禁止される。
【０００９】
次に、過電流保護機能について説明する。電池の＋−端子間が短絡された場合には、大電流が流れてしまい、異常発熱する危険性がある。放電電流がある電流値以上流れた場合には、保護回路は、放電制御ＦＥＴをオフし、放電電流を遮断する。この機能が過電流保護機能である。
【００１０】
過電流保護機能に関しては、図面による説明を省略するが、基本的には、過放電保護機能と同様であり、放電制御ＦＥＴがオフの状態に、充電制御ＦＥＴがオンの状態となるよう制御される。
【００１１】
上述のように、リチウムイオン電池等の二次電池の電池パックにおいては、放電制御ＦＥＴや充電制御ＦＥＴを制御することによって保護機能が実現されてきた。そして、これらのＦＥＴの制御は、そのゲート端子に電池電圧を印加することによって行われている。また、ＦＥＴのドレイン−ソース間の抵抗（オン抵抗）は、このゲート端子に印加される電圧に依存する。
【００１２】
この関係が、図１７のグラフに表されている。例えば、ゲート電圧が３Ｖの場合、ドレイン−ソース間の抵抗は１８．１ｍΩであり、ゲート電圧が１０Ｖの場合、ドレイン−ソース間の抵抗は１２．８ｍΩとなる。ここで、リチウムイオン電池１個の電池パックの場合、電池電圧は、通常は、４．２Ｖから３．０Ｖまで変化する。したがって、ＦＥＴの抵抗は、１５．８ｍΩから１８．１ｍΩまで変化する。
【００１３】
従来においては、放電スイッチや充電スイッチ等を含む保護回路を備え、二次電池と降圧型電圧変換器とを組み合わせて一定電圧を出力する電池パックが下記の特許文献１に記載されている。
【００１４】
【特許文献１】特開平７−７８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、放電制御ＦＥＴや充電制御ＦＥＴのゲート端子に高電圧の信号を印加して、放電時および充電時のＦＥＴの抵抗を低減させようとする発想はいままでになかった。ＦＥＴの抵抗が大きいと、大電流放電時のＦＥＴによる電圧降下が大きくなる等の問題があり、好ましくない。例えば、２Ａ放電時の電圧降下は、ゲート電圧が３Ｖの場合３６．２ｍＶであり、ゲート電圧が４．２Ｖの場合３１．６ｍＶである。ゲート電圧が高ければ、電圧損失・エネルギー損失が少なくなり、結果的に、そのような電池パックを用いる本体の持続時間を長くすることができる。
【００１６】
したがって、この発明の目的は、電池電圧以上の電圧をゲート端子に印加することによって放電制御ＦＥＴおよび充電制御ＦＥＴを制御し、エネルギー損失を最小限に押さえる電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明は、１以上の電圧変換器と、ゲート端子に提供される信号に応じて、二次電池の放電を許容または遮断する放電制御ＦＥＴと、二次電池の電圧が、二次電池の定格電圧範囲の下限値以上である場合に、放電制御ＦＥＴのゲート端子に放電を許容する信号を出力するよう制御する保護回路とを有し、ゲート端子には電圧変換器の出力端子が接続されるように構成された、二次電池内蔵型の電池パックである。
【００１８】
この発明は、１以上の電圧変換器と、ゲート端子に提供される信号に応じて、二次電池の放電を許容または遮断する放電制御ＦＥＴと、ゲート端子に提供される信号に応じて、二次電池の充電を許容または遮断する充電制御ＦＥＴと、二次電池の電圧が、二次電池の定格電圧範囲の下限値以上である場合に、放電制御ＦＥＴのゲート端子に放電を許容する信号を出力し、二次電池の電圧が、二次電池の定格電圧範囲の上限値以下である場合に、充電制御ＦＥＴのゲート端子に充電を許容する信号を出力するよう制御する保護回路とを有し、放電制御ＦＥＴのゲート端子および充電制御ＦＥＴのゲート端子の少なくとも一方に電圧変換器の出力端子が接続されるように構成された、二次電池内蔵型の電池パックである。
【００１９】
この発明は、１以上の電圧変換器と、ゲート端子に提供される信号に応じて、二次電池の放電を許容または遮断する放電制御ＦＥＴと、ゲート端子に提供される信号に応じて、二次電池の充電を許容または遮断する充電制御ＦＥＴと、電圧変換器の出力電圧と二次電池の電圧を比較し、その比較結果を電圧比較信号として出力する電圧比較器と、放電制御ＦＥＴのゲート端子への、二次電池の電圧の信号の提供を制御する第１の放電制御ＦＥＴ用スイッチと、放電制御ＦＥＴのゲート端子への、電圧変換器の出力電圧の信号の提供を制御する第２の放電制御ＦＥＴ用スイッチと、充電制御ＦＥＴのゲート端子への、二次電池の電圧の信号の提供を制御する第１の充電制御ＦＥＴ用スイッチと、充電制御ＦＥＴのゲート端子への、電圧変換器の出力電圧の信号の提供を制御する第２の充電制御ＦＥＴ用スイッチと、二次電池の電圧が、二次電池の定格電圧範囲の下限値以上である場合に、放電制御ＦＥＴのゲート端子に放電を許容する信号を出力し、二次電池の電圧が、二次電池の定格電圧範囲の上限値以下である場合に、充電制御ＦＥＴのゲート端子に充電を許容する信号を出力するよう制御する保護回路とを有し、保護回路は、電圧比較器からの電圧比較信号を受信し、電圧変換器の出力電圧および二次電池の電圧のうち電圧の高い方を利用して、放電を許容する信号または充電を許容する信号を出力するように、第１の放電制御ＦＥＴ用スイッチ、第２の放電制御ＦＥＴ用スイッチ、第１の充電制御ＦＥＴ用スイッチ、第２の充電制御ＦＥＴ用スイッチの開閉を制御するように構成された、二次電池内蔵型の電池パックである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、電池電圧以上の電圧を放電制御ＦＥＴおよび充電制御ＦＥＴのゲート端子に提供することによって、従来の過放電、過充電に対する保護を実現しつつ、放電、充電時のエネルギー損失を最小限に押さえる電池パックが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
前述したように、この発明は電池電圧以上の電圧をゲート電圧として用いるものであるが、そのためには、電池パック内で電池電圧以上の電圧を提供できることが好ましい。そこで、最初に、このような機能を備えた電池パックについて説明する。この発明は、当該機能を備える電池パックにおいて実現されるものである。
【００２２】
電池パックを使用する電子機器は、通常、何種類かの電源電圧を必要とする。例えば、携帯電話内部には、下記に示すような５個の電源電圧が存在しているため、電池パックは、これらに対応する電圧をそれぞれ提供する必要がある。
【００２３】
電圧１：２．９Ｖ〜４．２Ｖ：アンテナ電波発生器用電源
電圧２：３. ０Ｖ：マイコン電源
電圧３：５. ０Ｖ：ディジタルカメラＣＣＤ素子用電源・スピーカ駆動用電源
電圧４：１５Ｖ：液晶ディスプレイ用電源１
電圧５：−１０Ｖ：液晶ディスプレイ用電源２
【００２４】
ここで、図１のブロック図を参照して、上記複数の電圧を提供する電池パック１について説明する。電池パック１は、二次電池２、電圧変換器および保護回路３を備えている。電圧変換器および保護回路３が電気的配線４を介して二次電池２に接続されている。
【００２５】
二次電池２は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッカド電池、リチウム金属電池などである。リチウムイオン電池の場合、例えば角形電池の構成とされ、二次電池２が全体として鉄の電池缶で被覆されている。また、リチウムポリマー電池の場合には、アルミニウムのラミネートフィルムで封止された構成とされている。なお、二次電池２は、今後、開発される種類の二次電池でもよい。
【００２６】
電圧変換器および保護回路３と電気的配線４を介して接続された外部端子６、７および８が電池パック１に対して設けられている。これらの二次電池２および電圧変換器および保護回路３は、プラスチック等の材料からなる比較的固いケース９に内蔵されている。各外部端子は、電気配線５を介して電圧変換器および保護回路３に接続されており、これらの配線により放電、あるいは充電が行われる。
【００２７】
図２は、図１に示す電池パック１の内部配置を示す。例えば基板１０上に電圧変換器および保護回路３の内の電圧変換器１１がマウントされている。また、基板１０の反対面に保護回路がマウントされている。基板１０に隣接して、二次電池２が配置されている。図２の構成と異なり、電圧変換器１１を二次電池２の内部に配しても良い。
【００２８】
電圧変換器１１は、入力電圧（電池電圧）と異なる値の安定化した出力電圧を生成する回路である。電圧変換器１１としては、種々の構成のものを使用できる。すなわち、コンデンサとスイッチ素子を用いたチャージャーポンプ方式、ダイオードとインダクタとコンデンサとスイッチ素子を用いたステップアップコンバータ（ステップダウンコンバータ）、またはトランスとスイッチ素子を用いたスイッチングレギュレータを使用できる。さらに、圧電トランスを用いた圧電インバータ、またはバイポーラトランジスタ素子を用いたシリーズレギュレータを電圧変換器１１として使用しても良い。チャージャーポンプ方式の電圧変換器、スイッチングレギュレータとして、４mm角程度の非常に小型のものが開発されており、電池パック１に保護回路と共に電圧変換器１１を内蔵するのは比較的容易である。
【００２９】
図３は、上述した電池パック１の回路構成を示す。二次電池２の正極と外部端子６が接続され、二次電池２の負極と外部端子８が放電電流用スイッチ１２および充電電流用スイッチ１３を介して接続される。外部端子６および外部端子８の間には、二次電池２の電池電圧が直接出力される。例えば二次電池２の電池電圧は、２．３Ｖ〜４．３Ｖが通常状態の電圧値と設定されている。外部端子６および外部端子７の間には、二次電池２の電池電圧とは異なる値の電圧が提供される。
【００３０】
放電電流用スイッチ１２および充電電流用スイッチ１３は、例えばｎチャネル型ＦＥＴによって構成され、放電電流用スイッチ１２と並列に寄生ダイオード１４が、充電電流用スイッチ１３と並列に寄生ダイオード１５がそれぞれ接続される。放電電流用スイッチ１２および充電電流用スイッチ１３が保護回路１６からの放電制御信号１７および充電制御信号１８によってそれぞれ制御される。
【００３１】
保護回路１６は、一般的な回路構成であり、保護回路１６によって放電電流用スイッチ１２および充電電流用スイッチ１３が制御され、過充電保護、過放電保護および過電流保護がなされる。電池電圧が設定電圧範囲内の通常状態であれば、放電制御信号１７および充電制御信号１８が共に"1"（論理的なレベルを意味する）となり、放電電流用スイッチ１２および充電電流用スイッチ１３がオン状態とされる。したがって、二次電池２から負荷への放電と、充電器から二次電池２への充電が自由に行える。
【００３２】
電池電圧が設定電圧範囲より低いと（例えば、２．５Ｖ以下）、放電制御信号１７が"0"（論理的なレベルを意味する）となり、放電電流用スイッチ１２がオフとされ、放電電流が流れることを禁止する。その後充電器を接続すると、寄生ダイオード１４を介して充電がなされる。
【００３３】
設定電圧範囲より電池電圧が高いと（例えば、４．３Ｖ以上）、充電制御信号１８が"0"となり、充電電流用スイッチ１３がオフとされ、充電が禁止される。負荷への放電は、寄生ダイオード１５を介して行われる。
【００３４】
さらに、外部端子６および外部端子８の間が短絡されると、過大放電電流が流れ、ＦＥＴ（放電電流用スイッチ１２や充電電流用スイッチ１３）が破壊される可能性があるので、放電電流が所定の電流値に達すると、放電制御信号１７が"0"となり、放電電流用スイッチ１２がオフとされ、放電電流が流れることを禁止する。
【００３５】
図４は図３に示す回路構成をより具体的に表した回路図であり、図３の放電電流用スイッチ１２、充電電流用スイッチ１３が、それぞれｎチャネル型ＦＥＴ２１、２２により構成されている。前述の放電制御信号１７は、制御信号線１９を介して放電制御ＦＥＴ（ｎチャネル型ＦＥＴ）２１のゲート端子に提供され、充電制御信号１８は、制御信号線２０を介して充電制御ＦＥＴ（ｎチャネル型ＦＥＴ）２２のゲート端子に提供される。
【００３６】
この発明では、上記構成のように、電圧変換器１１を用いて二次電池２の電池電圧より高い電圧を提供することができる電池パック１において、当該高い電圧を放電制御ＦＥＴ２１および充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に入力することによって、二次電池２のエネルギー損失を最小限に押さえながら、適切な電池パックの保護を実現することができる。
【００３７】
ここで、この発明の第１の実施形態について、図５を参照して説明する。図５は、電池パックの回路構成を示しており、二次電池２、外部端子６、７、８、電圧変換器１１、放電制御ＦＥＴ２１（放電電流用スイッチ）、および充電制御ＦＥＴ２２（充電電流用スイッチ）、寄生ダイオード１４、１５は、図３、図４に関して説明したものと実質的に同じものである。以降、同様の構成要素には、同じ参照符号を付するものとする。この実施形態では、改良された保護回路３０が配置され、さらに抵抗器３１、３２が追加されている。電圧変換器１１は、提供される二次電池２の電圧より高い電圧を供給する昇圧型電圧変換器である。
【００３８】
この実施形態においては、電圧変換器１１の出力端子と保護回路３０の放電制御信号の出力端子との間を接続する抵抗器３１と抵抗器３２の中点が、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続される。抵抗器３１は、電圧変換器１１の出力端子に接続されており、抵抗器３２は、保護回路３０の放電制御信号の出力端子に接続されている。保護回路３０の放電制御信号の出力端子は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続されている。
【００３９】
この例では、安価な抵抗器２個で、放電制御ＦＥＴ２１のゲート電圧を高くし、ＦＥＴ抵抗を小さくする効果がある。
【００４０】
例えば、電圧変換器１１の出力電圧を１０．０Ｖとし、抵抗器３１の抵抗値を２００ｋΩとし、抵抗器３２の抵抗値を１００ｋΩとする。また、電界効果トランジスタＦＥＴの接続・開放切り替えのゲート電圧は１．４Ｖと仮定し、電圧変換器１１の電圧変換最小電圧は、３．０Ｖとする。例えば、これは、電圧変換を開始する電圧である。以下で、各状態における動作例について説明する。
【００４１】
（１）通常状態
二次電池２の電圧は３．６Ｖと仮定する。これは通常状態における値である。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子の電圧は５．７Ｖになる（電圧：３．６＋（１０−３．６）×１÷３  →  ５．７）。このため、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子の電圧は、電圧変換器１１からの出力電圧によって電池電圧よりも高い電圧になり、当該ＦＥＴのドレイン−ソース間抵抗値は、より小さくなる。ここで、通常状態とは、例えば、二次電池の電圧が定格電圧範囲にあることであり、リチウムイオン電池では、２．３Ｖないし４．３Ｖの範囲である。
【００４２】
ただし、後述するように、二次電池２の電圧が、例えば、３．０Ｖ未満では、電圧変換器１１からの出力電圧はゼロＶである。保護回路３０は、二次電池２の電圧を監視し、所定の電圧（この例では、３．０Ｖ）を下回った場合に、電圧変換器１１を制御し、電源オフ等により変換動作を停止させる。これによって、電圧変換器１１の消費電流を抑えることができる。
【００４３】
（２）過放電状態
放電が進行し、二次電池２の放電容量が小さくなると、二次電池２の電圧が低下し、２．３Ｖ以下になる。そうすると、保護回路３０は過放電保護状態と判定し、保護回路３０の放電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。さらに、電圧変換器１１は、電源電圧が低下しているので、電圧の変換を停止し、外部に電圧を出力しないため、出力電圧は、ゼロＶになる。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧はゼロＶになり、放電電流を遮断する。
【００４４】
（３）過放電復帰（最低電圧の通常状態）
充電器から二次電池２への充電が開始され、二次電池２の放電容量が増大すると、二次電池電圧が高くなり、２．３Ｖ以上となる。この場合に、保護回路３０は通常状態と判定し、放電制御信号の出力端子の電圧を電池電圧（２．３Ｖ以上）に切り替える。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は１．５３Ｖになり、接続状態に切り替わる（電圧：２．３×２÷３  →  １．５３）。
【００４５】
ところで、仮に、抵抗器３１の抵抗値を１００ｋΩに変更すると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は１．１５Ｖになり、ＦＥＴを接続状態に切り替えることができない。このような事情から、抵抗器３１の抵抗値は、抵抗器３２の約２倍であることが好ましい。
【００４６】
（４）電圧変換器復帰状態（電圧変換器動作可能最低電圧の通常状態）
さらに充電を続行し、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が３．０Ｖになると、電圧変換器１１は、電圧の変換を開始し、外部に１０Ｖの電圧を出力する。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は、５．３Ｖになり、抵抗値がより小さくなる（電圧：３＋（１０−３）×１÷３  →  ５．３）。
【００４７】
（５）過充電状態
さらに、定格電圧を超えた高い電圧で充電を続行すると、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が４．３Ｖ以上になる。この場合、保護回路３０は、過電圧充電状態と判定し、充電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。このとき、充電電流は遮断され、充電停止する。このときの放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は、約６Ｖ以上である（電圧：４．３＋（１０−４．３）×１÷３  →  ６．２Ｖ）。よって、放電電流は、流れることが可能な状態である。
【００４８】
第１の実施形態では、放電電流を許容、または遮断するためのスイッチ（放電制御ＦＥＴ２１）にのみ電池電圧より高い電圧が提供されているが、後の実施形態に示すように、充電電流を許容、または遮断するためのスイッチ（充電制御ＦＥＴ２２）にも上記高い電圧が提供されうる。また、第１の実施形態とは逆に、充電制御ＦＥＴ２２にのみ、上記高い電圧を提供するように構成することも可能である。
【００４９】
次に、この発明の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、電池パックの回路構成を示しており、二次電池２、外部端子６、７、８、電圧変換器１１、放電制御ＦＥＴ２１、充電制御ＦＥＴ２２、および寄生ダイオード１４、１５は、図３、図４に関して説明したものと実質的に同じものである。この実施形態では、改良された保護回路４０が配置され、ダイオード４１、および抵抗器４２が配置されている。
【００５０】
この実施形態は、図５に示した第１の実施形態と比較して、電圧変換器１１の出力端子に接続されている抵抗器がダイオード４１に変更されている。ダイオード４１のアノード端子は電圧変換器１１の出力端子に接続されており、カソード端子は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続されている。
【００５１】
保護回路４０の放電制御信号の出力端子と放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子が抵抗器４２を介して接続される。この実施形態は、抵抗器１個とダイオード１個で、放電制御ＦＥＴ２１のゲート電圧を高くし、ＦＥＴ抵抗を小さくするものである。前述の第１の実施形態よりＦＥＴのゲート電圧を高くすることができ、ＦＥＴ抵抗低減効果がより大きい。
【００５２】
例えば、電圧変換器１１の出力電圧を１０．０Ｖとし、抵抗器４２の抵抗値を１００ｋΩとする。また、電界効果トランジスタＦＥＴの接続・開放切り替えのゲート電圧は、１．４Ｖと仮定し、電圧変換器１１の電圧変換最小電圧は、３．０Ｖとする。例えば、これは、電圧変換を開始する電圧である。さらに、ダイオードの順方向電圧降下は、０．６Ｖとする。以下で、各状態における動作について説明する。
【００５３】
（１）通常状態
二次電池２の電圧は、３．６Ｖと仮定する。これは通常状態における値である。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は９．４Ｖになる（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）。このため、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は、電池電圧よりも高い電圧になるため、ＦＥＴのドレイン−ソース間抵抗値がより小さくなる。
【００５４】
（２）過放電状態
放電が進行し、二次電池２の放電容量が小さくなると、二次電池２の電圧が低下し、２．３Ｖ以下になる。この場合、保護回路４０は、過放電保護状態と判定し、放電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。さらに、電圧変換器１１は、電源電圧が低下しているので、電圧の変換を停止し、外部に電圧を出力しないため、出力電圧は、ゼロＶになる。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧はゼロＶになり、放電電流を遮断する。
【００５５】
（３）過放電復帰（最低電圧の通常状態）
充電器から二次電池２に対して充電が開始され、二次電池２の放電容量が増大すると、二次電池２の電圧が高くなり、２．３Ｖ以上になる。この場合、保護回路４０は、通常状態と判定し、放電制御信号の出力端子の電圧を電池電圧（２．３Ｖ以上）に切り替える。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は２．３Ｖになり、接続状態に切り替わる。ダイオード４１は、逆方向の電流を流さないため、電圧変換器１１の出力電圧のゼロＶは、ＦＥＴのゲート端子電圧に無関係になる。
【００５６】
（４）電圧変換器復帰状態（電圧変換器動作可能最低電圧の通常状態）
さらに充電を続行して二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が３．０Ｖになると、電圧変換器１１は、電圧の変換を開始し、外部に１０Ｖの電圧を出力する。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は９．４Ｖになり、抵抗値がより小さくなる（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）。
【００５７】
（５）過充電状態
さらに、定格電圧を超えた高い電圧で充電を続行し、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が４．３Ｖになると、保護回路４０は過電圧充電状態と判定し、充電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。このとき、充電電流は遮断され、充電停止する。なお、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は約９．６Ｖである（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）。よって、放電電流は、流れることが可能な状態である。
【００５８】
次に、この発明の第３の実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、電池パックの回路構成を示しており、二次電池２、外部端子６、７、８、電圧変換器１１、放電制御ＦＥＴ２１、充電制御ＦＥＴ２２、および寄生ダイオード１４、１５は、図３、図４に関して説明したものと実質的に同じものである。この実施形態では、改良された保護回路５０が配置され、ダイオード５１、５２、および抵抗器５３が配置されている。
【００５９】
この実施形態は、図６の第２の実施形態と比較して、保護回路５０の放電制御信号の出力端子に接続されている抵抗器がダイオード５２に変更されている。ダイオード５１のアノード端子は電圧変換器１１の出力端子に接続されており、カソード端子は放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続されている。一方、ダイオード５２のアノード端子は保護回路５０の放電制御信号の出力端子に接続されており、カソード端子は放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続されている。抵抗器５３の両端端子は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子とソース端子に接続されている。
【００６０】
この実施形態は、ダイオード２個で、放電制御ＦＥＴ２１のゲート電圧を高くし、ＦＥＴ抵抗を小さくする効果がある。第２の実施形態と比較すると、電池電圧の通常状態において、電圧変換器１１の出力端子から保護回路５０の放電制御信号の出力端子に流れる電流が小さくなっている。よって、消費電流が小さい。
【００６１】
ここで、抵抗器５３の抵抗値は、例えば、約１００ｋΩ〜約４．７ＭΩである。一般的には、約３．３ＭΩが好ましい。電圧変換器１１の出力電圧は、１０．０Ｖとし、放電制御ＦＥＴ２１の接続・開放切り替えのゲート電圧は、１．４Ｖと仮定する。また、電圧変換器１１の電圧変換最小電圧は、３．０Ｖとし（これは、電圧変換を開始する電圧である）、ダイオードの順方向電圧降下は、０．６Ｖとする。この場合の、各状態における動作について説明する。
【００６２】
（１）通常状態
この場合の動作は、第２の実施形態の通常状態における動作と同様である。
【００６３】
（２）過放電状態
放電が進行し、二次電池２の放電容量が小さくなると、二次電池２の電圧が低下し、２．３Ｖ以下になると、保護回路５０は過放電保護状態と判定し、保護回路５０の放電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。さらに、電圧変換器１１は、電源電圧が低下しているので、電圧の変換を停止し、外部に電圧を出力しないため、出力電圧はゼロＶになる。さらに、抵抗器５３は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子とソース端子間の電圧を放電させ、ゼロＶにする。よって、当該ＦＥＴのゲート端子電圧は、ゼロＶになり、放電電流を遮断する。
【００６４】
（３）過放電復帰（最低電圧の通常状態）
充電器から二次電池２へ充電が開始され、二次電池２の放電容量が増大すると、二次電池２の電圧が高くなり、２．３Ｖ以上となった場合、保護回路５０は通常状態と判定し、保護回路５０の放電制御信号の出力端子の電圧を電池電圧（２．３Ｖ以上）に切り替える。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は１．７Ｖになり、接続状態に切り替わる（電圧：２．３−０．６  →  １．７Ｖ）。ダイオード５１は、逆方向の電流を流さないため、電圧変換器１１の出力電圧のゼロＶは、ＦＥＴのゲート端子電圧に無関係になる。
【００６５】
（４）電圧変換器復帰状態（電圧変換器動作可能最低電圧の通常状態）
さらに充電を続行し、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が３．０Ｖになると、電圧変換器１１は、電圧の変換を開始し、外部に１０Ｖの電圧を出力する。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は９．４Ｖになり、抵抗値がより小さくなる（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）。このとき、電圧変換器１１の出力端子からダイオード５１とダイオード５２を介して、保護回路５０の放電制御信号の出力端子に電流が流れることはない。
【００６６】
（５）過充電状態
この場合の動作は、第２の実施形態の通常状態における動作と同様である。
【００６７】
次に、この発明の第４の実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、電池パックの回路構成を示しており、二次電池２、外部端子６、７、８、電圧変換器１１、放電制御ＦＥＴ２１、充電制御ＦＥＴ２２、および寄生ダイオード１４、１５は、図３、図４に関して説明したものと実質的に同じものである。この実施形態では、改良された保護回路６０が配置され、ダイオード６１、６４、抵抗器６３、６６、放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２、および充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５が追加されている。
【００６８】
この実施形態では、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子と充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子の両方に、電圧変換器１１の出力端子電圧が接続される機能を有する。このため、電池電圧が通常状態におけるＦＥＴ２個を合わせた抵抗値が小さく、より放電効率が高い。ダイオード６１のアノード端子は電圧変換器１１の出力端子に接続され、カソード端子は放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２を介して放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続される。一方、ダイオード６４のアノード端子は電圧変換器１１の出力端子に接続され、カソード端子は充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５を介して、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に接続される。
【００６９】
保護回路６０の放電制御信号の出力端子は、抵抗器６３を介して、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続される。また、保護回路６０の充電制御信号の出力端子は、抵抗器６６を介して、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に接続されている。保護回路６０は、放電可能状態において、放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２を接続状態に制御し、充電可能状態において、充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５を接続状態に制御する。
【００７０】
ここで、電圧変換器１１の出力電圧を１０．０Ｖ、電界効果トランジスタＦＥＴの接続・開放切り替えのゲート電圧を１．４Ｖと仮定する。また、電圧変換器１１の電圧変換最小電圧は、３．０Ｖとし（これは、例えば、電圧変換を開始する電圧である）、ダイオードの順方向電圧降下は、０．６Ｖとする。この場合の、各状態における動作について説明する。
【００７１】
（１）通常状態
二次電池２の電圧は、３．６Ｖと仮定する。これは通常状態である。また、放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２は接続状態である。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は９．４Ｖになる（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）。同様に、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧は、９．４Ｖである。このため、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は、電池電圧よりも高い電圧になるため、ＦＥＴのドレイン−ソース間抵抗値がより小さくなる。充電制御ＦＥＴ２２についても同様である。
【００７２】
（２）過放電状態
放電が進行し、二次電池２の放電容量が小さくなると、二次電池２の電圧が低下し、２．３Ｖ以下になる。この場合、保護回路６０は過放電保護状態と判定し、保護回路６０の放電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。さらに、保護回路６０は、放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２を開放状態に切り替える。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧はゼロＶになり、放電電流を遮断する。
【００７３】
（３）過放電復帰（最低電圧の通常状態）
充電器から二次電池２へ充電が開始され、二次電池２の放電容量が増大すると、二次電池２の電圧が高くなり、２．３Ｖ以上になる。この場合、保護回路６０は通常状態と判定し、保護回路６０の放電制御信号の出力端子の電圧を電池電圧（２．３Ｖ以上）に切り替える。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は２．３Ｖになり、接続状態に切り替わる。放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５は接続状態である。ダイオードには、逆方向の電流が流れないため、電圧変換器１１の出力電圧のゼロＶは、ＦＥＴのゲート端子電圧に無関係になる。
【００７４】
（４）電圧変換器復帰状態（電圧変換器動作可能最低電圧の通常状態）
さらに充電を続行し、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が３．０Ｖになると、電圧変換器１１は、電圧の変換を開始して、外部に１０Ｖの電圧を出力する。放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５は接続状態である。そうなると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は９．４Ｖになり、抵抗値がより小さくなる（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）。さらに、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧も９．４Ｖになる。
【００７５】
（５）過充電状態
さらに、定格電圧を超えた高い電圧で充電を続行し、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が４．３Ｖになる。この場合、保護回路６０は過電圧充電状態と判定し、保護回路６０の充電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。保護回路６０はまた、所定の制御信号を送信して充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５を開放状態に切り替え、その結果、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧はゼロＶになる。このとき、充電電流は遮断され、充電停止する。この場合の放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は約９．４Ｖであり（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）、放電電流は、流れることが可能な状態である。
【００７６】
図９の回路図は、図８と等価な回路図であり、図８の放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５を、より具体的な回路例で示したものである。図９の例では、これらのスイッチ（６２、６５）は、それぞれ、１つのｎチャネル型ＦＥＴ、１つのｐチャネル型ＦＥＴ、１つの抵抗器、および２つのダイオードから構成されている。
【００７７】
図９に示す回路の構成においては、図８の構成と同様、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子と充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子の両方に、電圧変換器１１の出力端子電圧が接続される。また、ダイオード６１のアノード端子が電圧変換器１１の出力端子に接続され、カソード端子が放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２のｐチャネル型ＦＥＴのソース端子に接続される。放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２のｐチャネル型ＦＥＴのドレイン端子は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続されている。放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２の抵抗器の両端端子は、上記ｐチャネル型ＦＥＴのゲート端子とソース端子に接続されている。
【００７８】
放電制御ＦＥＴ用スイッチ６２のｎチャネル型ＦＥＴのドレイン端子は、ｐチャネル型ＦＥＴのゲート端子に接続されており、ゲート端子は、保護回路６０の放電制御信号の出力端子に接続されている。また、ソース端子は、二次電池２のマイナス端子に接続される。保護回路６０の放電制御信号の出力端子は、抵抗器６３を介して、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続されている。
【００７９】
ダイオード６４のアノード端子は電圧変換器１１の出力端子に接続され、カソード端子は充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５のｐチャネル型ＦＥＴのソース端子に接続される。当該ｐチャネル型ＦＥＴのドレイン端子は、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に接続されている。充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５の抵抗器の両端端子は、ｐチャネル型ＦＥＴのゲート端子とソース端子に接続されている。充電制御ＦＥＴ用スイッチ６５のｎチャネル型ＦＥＴのドレイン端子は、ｐチャネル型ＦＥＴのゲート端子に接続されている。このｎチャネル型ＦＥＴのゲート端子は、保護回路６０の充電制御信号の出力端子に接続されている。また、ソース端子は、二次電池２のマイナス端子に接続される。
【００８０】
保護回路６０の充電制御信号の出力端子は、抵抗器６６を介して、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に接続されている。
【００８１】
次に、この発明の第５の実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、電池パックの回路構成を示しており、二次電池２、外部端子６、７、８、電圧変換器１１、放電制御ＦＥＴ２１、充電制御ＦＥＴ２２、および寄生ダイオード１４、１５は、図３、図４に関して説明したものと実質的に同じものである。この実施形態では、改良された保護回路７０が配置され、ダイオード７１、７４、７５、７８、抵抗器７３、７７、７９、８０、放電制御ＦＥＴ用スイッチ７２、および充電制御ＦＥＴ用スイッチ７６が追加されている。
【００８２】
この実施形態は、放電制御ＦＥＴ２１と充電制御ＦＥＴ２２の両方に電圧変換器１１からの出力電圧が提供されるものである。このため、電池電圧が通常状態である場合、２つのＦＥＴを合わせた抵抗値が小さく、より放電効率が高い。
【００８３】
ダイオード７１のアノードは電圧変換器１１の出力端子に接続され、カソードは、放電制御ＦＥＴ用スイッチ７２を介して放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続されている。一方、ダイオード７５のアノードは電圧変換器１１の出力端子に接続され、カソードは、充電制御ＦＥＴ用スイッチ７６を介して充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に接続されている。
【００８４】
保護回路７０の放電制御信号の出力端子は、ダイオード７４と抵抗器７３を介して放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続されており、保護回路７０の充電制御信号の出力端子は、ダイオード７８と抵抗器７７を介して充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に接続されている。また、保護回路７０は、放電可能状態において、放電制御ＦＥＴ用スイッチ７２を接続可能に制御し、充電可能状態において、充電制御ＦＥＴ用スイッチ７６を接続可能に制御する。
【００８５】
この実施形態は、第４の実施形態と比較して消費電流を小さくすることができる。この例では、電池電圧の通常状態において、電圧変換器１１の出力端子から抵抗器７３を介して保護回路７０の放電制御信号の出力端子に流れる電流を小さくしている。これは、ダイオード７４が一定方向に電流を流さないからである。
【００８６】
さらに、電圧変換器１１の出力端子から抵抗器７７を介して保護回路７０の充電制御信号の出力端子に流れる電流を小さくしている。これは、ダイオード７８が一定方向に電流を流さないからである。
【００８７】
ここで、電圧変換器１１の出力電圧を１０．０Ｖに、電界効果トランジスタＦＥＴの接続・開放切り替えのゲート電圧を、１．４Ｖと仮定する。また、電圧変換器１１の電圧変換最小電圧は、３．０Ｖとし（これは、電圧変換を開始する電圧である）、ダイオードの順方向電圧降下は０．６Ｖとする。この場合の、各状態における動作について説明する。
【００８８】
（１）通常状態
二次電池２の電圧は、３．６Ｖと仮定する。これは通常状態である。また、放電制御ＦＥＴ用スイッチ７２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ７６は接続状態である。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は９．４Ｖになる（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）。ここで、保護回路７０の放電制御信号の出力端子の電圧は約３．６Ｖである。ダイオード７４があるため、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は９．４Ｖは、保護回路７０の放電制御信号の出力端子には印加されない。このため、保護回路７０が破壊されることはない。
【００８９】
同様に、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧は、９．４Ｖである。このため、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は、電池電圧よりも高い電圧になるため、ＦＥＴのドレイン−ソース間抵抗値がより小さくなる。
【００９０】
（２）過放電状態
放電が進行し、二次電池２の放電容量が小さくなると、二次電池２の電圧が低下し、２．３Ｖ以下になる。この場合、保護回路７０は過放電保護状態と判定し、保護回路６０の放電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。さらに、保護回路７０は、放電制御ＦＥＴ用スイッチ７２を開放状態に切り替える。放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子とソース端子間に接続されている抵抗器７９は、ゲート電圧をゼロＶにする働きがある。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧はゼロＶになり、放電電流を遮断する。
【００９１】
（３）過放電復帰（最低電圧の通常状態）
充電器から二次電池２へ充電が開始され、二次電池２の放電容量が増大すると、二次電池２の電圧が高くなり、２．３Ｖ以上になる。この場合、保護回路７０は通常状態と判定し、保護回路７０の放電制御信号の出力端子の電圧を電池電圧（２．３Ｖ以上）に切り替える。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は２．３Ｖになり、接続状態に切り替わる。放電制御ＦＥＴ用スイッチ７２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ７６は接続状態である。ダイオードには、逆方向の電流が流れないため、電圧変換器１１の出力電圧のゼロＶは、ＦＥＴのゲート端子電圧に無関係になる。
【００９２】
（４）電圧変換器復帰状態（電圧変換器動作可能最低電圧の通常状態）
さらに充電を続行し、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が３．０Ｖになると、電圧変換器１１は、電圧の変換を開始して、外部に１０Ｖの電圧を出力する。放電制御ＦＥＴ用スイッチ７２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ７６は接続状態である。そうなると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は９．４Ｖになり、抵抗値がより小さくなる（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）。さらに、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧も９．４Ｖになる。
【００９３】
（５）過充電状態
さらに、定格電圧を超えた高い電圧で充電を続行し、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が４．３Ｖになる。この場合、保護回路７０は過電圧充電状態と判定し、保護回路７０の充電制御信号の出力端子の電圧をゼロＶに切り替える。保護回路７０はまた、所定の制御信号を送信して充電制御ＦＥＴ用スイッチ７６を開放状態に切り替える。充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子とソース端子間に接続されている抵抗器８０は、ゲート電圧をゼロＶにする働きがある。その結果、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧はゼロＶになる。このとき、充電電流は遮断され、充電停止する。この場合の放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は約９．４Ｖであり（電圧：１０−０．６  →  ９．４Ｖ）、放電電流は、流れることが可能な状態である。
【００９４】
図１１の回路図は、図１０と等価な回路図であり、図１０の放電制御ＦＥＴ用スイッチ７２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ７６を、より具体的な回路例で示したものである。図１１の例では、これらのスイッチ（７２、７６）は、それぞれ、１つのｎチャネル型ＦＥＴ、１つのｐチャネル型ＦＥＴ、１つの抵抗器、および２つのダイオードから構成されている。
【００９５】
次に、この発明の第６の実施形態について、図１２を参照して説明する。図１２は、電池パックの回路構成を示しており、二次電池２、外部端子６、７、８、電圧変換器１１、放電制御ＦＥＴ２１、充電制御ＦＥＴ２２、および寄生ダイオード１４、１５は、図３、図４に関して説明したものと実質的に同じものである。この実施形態では、改良された保護回路９０が配置され、電圧比較器９１、抵抗器９６、９９、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２、９３、充電制御ＦＥＴ用スイッチ９４、９５、およびコンデンサ９７、９８が追加されている。
【００９６】
この実施形態は、電圧変換器１１の出力電圧と電池電圧を比較し、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子と充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に、電圧の高い方の端子を接続するようにする。このため、電池電圧が通常状態において、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子と充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子には、常に最大の電圧が印加されるようになる。電圧比較器９１は、電圧変換器１１の出力電圧と二次電池２の電圧を比較し、その電圧比較信号１００を保護回路９０に出力する。
【００９７】
保護回路９０は、電池電圧が通常状態であり、放電電流を流す場合においては、電圧変換器１１の出力電圧と電池電圧の高い方の電圧を放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子に接続する。一方、電池電圧が通常状態であり、充電電流を流す場合においては、電圧変換器１１の出力電圧と電池電圧の高い方の電圧を充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子に接続する。また、保護回路９０は、電池電圧が過放電電圧状態であり、放電電流を遮断する場合においては、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧をゼロＶに切り替え、電池電圧が過充電電圧状態であり、充電電流を遮断する場合においては、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧をゼロＶに切り替える。
【００９８】
この実施形態では、抵抗器９６は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子とソース端子に接続されており、抵抗器９９は、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子とソース端子に接続されている。また、コンデンサ９７は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子とソース端子に接続されており、コンデンサ９８は、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子とソース端子に接続されている。コンデンサ９７は、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２をオフに切り替えてから、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９３をオンに切り替えるまでの間の短い時間において、ＦＥＴのゲート電圧の低下とＦＥＴ開放動作を防止するために設けられている。
【００９９】
放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２と放電制御ＦＥＴ用スイッチ９３の両方をオンにすると、電圧変換器１１の出力端子の電流が二次電池２に放電され、その結果、電圧変換器１１の出力端子の電圧が低下し、好ましくない。
【０１００】
コンデンサ９８は、充電制御ＦＥＴ用スイッチ９５をオフに切り替えてから、充電制御ＦＥＴ用スイッチ９４をオンに切り替えるまでの間の短い時間において、ＦＥＴのゲート電圧の低下とＦＥＴ開放動作を防止するために設けられている。
【０１０１】
電圧変換器１１の出力端子の電圧が二次電池２の電圧よりも高くなったとき、保護回路９０は、放電オン信号１０１をオフ状態に切り替えた後、放電オン信号１０２をオン状態に切り替える。このとき、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２がオフ状態に切り替えられた後、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９３がオン状態に切り替えられる。このように、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２と放電制御ＦＥＴ用スイッチ９３のオン状態が交代する場合、短い時間において、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２と放電制御ＦＥＴ用スイッチ９３の両方がオフ状態になるように構成されている。こうした構成により、電圧変換器１１の出力電流が二次電池２に放電され、電圧変換器１１の出力電流が増大して、電圧変換器１１の出力端子の電圧が低下することを防止している。コンデンサ９７は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子とソース端子に接続されているため、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧が低下して、開放状態になることを防止する。
【０１０２】
ここで、電圧変換器１１の出力電圧を１０．０Ｖに、電界効果トランジスタＦＥＴの接続・開放切り替えのゲート電圧を、１．４Ｖと仮定する。また、電圧変換器１１の電圧変換最小電圧は、３．０Ｖとする（これは、電圧変換を開始する電圧である）。この場合の、各状態における動作について説明する。
【０１０３】
（１）通常状態
二次電池２の電圧は、３．６Ｖと仮定する。これは通常状態である。電圧比較器９１の電圧比較信号１００はオンであり、電圧変換器１１の電圧の方が高いと判定している。保護回路９０は、放電オン信号１０２と充電オン信号１０４をオン状態にしている。したがって、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９３と充電制御ＦＥＴ用スイッチ９５は接続状態である。
【０１０４】
放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ９４は開放状態である。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は１０Ｖになる。同様に、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧は１０Ｖである。このとき、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は、電池電圧よりも高い電圧になるため、ＦＥＴのドレイン−ソース間抵抗値がより小さくなる。充電制御ＦＥＴ２２についても同様である。
【０１０５】
（２）過放電状態
放電が進行し、二次電池２の放電容量が小さくなると、二次電池２の電圧が低下し、２．３Ｖ以下になる。この場合、保護回路９０は、過放電保護状態と判定し、放電オン信号１０１をオフ状態に切り替える。このとき、放電オン信号１０２は既にオフ状態である。したがって、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９３は、ともに開放状態である。抵抗器９６は、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子とソース端子の電圧をゼロＶに固定する。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧はゼロＶになり、放電電流を遮断する。なお、充電制御ＦＥＴ用スイッチ９４は接続状態であり、充電制御ＦＥＴ用スイッチ９５は開放状態である。よって、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧は約２Ｖになり、充電電流を遮断しない。
【０１０６】
（３）過放電復帰（最低電圧の通常状態）
充電器から二次電池２へ充電が開始され、二次電池２の放電容量が増大すると、二次電池２の電圧が高くなり、２．３Ｖ以上になる。そうすると、保護回路９０は通常状態と判定し、放電オン信号１０１をオン状態に切り替える。放電オン信号１０２はオフ状態である。よって、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は２．３Ｖ以上になり、接続状態に切り替わる。また、電圧比較器９１の電圧比較信号１００はオフであり、二次電池２の電圧の方が高いと判定している。よって、放電制御ＦＥＴ用スイッチ９２と充電制御ＦＥＴ用スイッチ９４が接続状態となる。
【０１０７】
（４）電圧変換器復帰状態（電圧変換器動作可能最低電圧の通常状態）
さらに、充電を続行し、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が３．０Ｖになると、電圧変換器１１は、電圧の変換を開始して外部に１０Ｖの電圧を出力する。電圧比較器９１の電圧比較信号１００はオンであり、電圧変換器１１の電圧の方が高いと判定している。そこで、保護回路９０は、放電オン信号１０１をオフ状態に切り替えた後、放電オン信号１０２をオン状態に切り替える。さらに、保護回路９０は、充電オン信号１０３をオフ状態に切り替えた後、充電オン信号１０４をオン状態に切り替える。そうすると、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は１０Ｖになり、抵抗値がより小さくなる。さらに、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧も１０Ｖになる。
【０１０８】
（５）過充電状態
さらに、定格電圧を超えた高い電圧で充電を続行した結果、二次電池２の放電容量が増大し、二次電池２の電圧が４．３Ｖになると、保護回路９０は、過電圧充電状態と判定し、充電オン信号１０４をオフ状態に切り替える。充電オン信号１０３は既にオフ状態である。これにより、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧はゼロＶになる。このとき、充電電流は遮断され、充電停止する。なお、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧は、約１０Ｖである。
【０１０９】
次に、この発明の第７の実施形態について、図１３を参照して説明する。図１３は、電池パックの回路構成を示しており、二次電池２、外部端子６、７、８、電圧変換器１１、放電制御ＦＥＴ２１、充電制御ＦＥＴ２２、および寄生ダイオード１４、１５は、図３、図４に関して説明したものと実質的に同じものである。この実施形態では、改良された保護回路１１０が配置され、電圧比較器１１１、抵抗器１１６、１１７、１１８、１１９、放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１２、１１３、および充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１４、１１５が追加されている。
【０１１０】
この実施形態は、図１２と比較して、コンデンサ２個が削除され、抵抗器２個が追加されている。抵抗器１１８は、電圧変換器１１の出力端子と放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１３の間に配置され、抵抗器１１９は、電圧変換器１１の出力端子と充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１５の間に配置されている。
【０１１１】
電圧変換器１１の出力端子の電圧が二次電池２の電圧よりも高くなったとき、保護回路１１０は、放電オン信号１２２をオン状態に切り替えた後、放電オン信号１２１をオフ状態に切り替える。これにより、放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１３がオン状態に切り替えられた後、放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１２がオフ状態に切り替えられる。
【０１１２】
このように、放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１２と放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１３のオン状態が交代する場合、短い時間において、放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１２と放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１３の両方がオン状態になるように構成される。このような構成により、放電制御ＦＥＴ２１のゲート端子電圧が低下して、開放状態になることを防止する。なお、放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１２と放電制御ＦＥＴ用スイッチ１１３の両方がオン状態の場合、抵抗器１１８があるため、極めて小さい電流しか流れない。このため、電圧変換器１１の出力端子の電圧が低下するという問題は発生しない。
【０１１３】
充電側のスイッチについても同様である。電圧変換器１１の出力端子の電圧が二次電池２の電圧より高くなったとき、保護回路１１０は、充電オン信号１２４をオン状態に切り替えた後、充電オン信号１２３をオフ状態に切り替える。これにより、充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１５がオン状態に切り替えられた後、充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１４がオフ状態に切り替えられる。このように、充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１４と充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１５のオン状態が交代する場合、短い時間において、充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１４と充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１５の両方がオン状態になるように構成される。このような構成により、充電制御ＦＥＴ２２のゲート端子電圧が低下して、開放状態になることを防止する。なお、充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１４と充電制御ＦＥＴ用スイッチ１１５の両方がオン状態の場合、抵抗器１１９があるため、極めて小さい電流しか流れない。
【０１１４】
ここで、この発明に係る電池パックの効果に関連して詳細に説明する。
【０１１５】
（１）二次電池の保護回路のＦＥＴ抵抗低減による本体持続時間の増大
電圧変換器の出力電圧は５．０Ｖとすると、これが、二次電池電圧４．２Ｖより高いため、ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値をより小さくすることができる。ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値が小さい場合、放電しているときのＦＥＴによる電圧降下が小さくなり、本体の持続時間が増大する。
【０１１６】
（２）二次電池の保護回路のＦＥＴ抵抗低減によるコストダウン
ＦＥＴのゲート電圧を高く設定することができるため、比較的ドレイン端子−ソース端子間の抵抗値が大きなＦＥＴを選択することができる。そのため、より安価な、またはより小型なＦＥＴを選択することができる。
【０１１７】
例えば、最大放電電流が４Ａと大きく、ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値が１６ｍΩ以下である必要がある場合について説明する。ＦＥＴ抵抗がそれよりも大きいと、ＦＥＴが発熱し、ＦＥＴの抵抗が増大し、過大電流検出し、放電電流を遮断したり、ＦＥＴ破壊したりする。電圧変換器を用いない従来の回路においては、ゲート電圧３．０Ｖのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値が１６ｍΩ以下のＦＥＴを選択する必要があった。
【０１１８】
一方、電圧変換器を用いたこの発明の回路においては、ゲート電圧５．０Ｖのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値が１６ｍΩ以下のＦＥＴを選択できる。ここで、ＦＥＴの抵抗値は、シリコン面積に半比例する。したがって、シリコン面積が大きいＦＥＴの方が抵抗が小さい。また、シリコン面積が大きいＦＥＴの方が製造コストは高い。ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値は、ゲート電圧に依存するため、この発明の回路においては、比較的小さなシリコンを有するＦＥＴでも問題ない。このため、より安いＦＥＴを選択することができる。
【０１１９】
（３）二次電池の保護回路のＦＥＴ抵抗低減による電池性能劣化の防止と長寿命化
リチウムイオン二次電池は、温度が４０℃以上の高温にしないことが性能劣化防止と長寿命化につながる。例えば、電池温度が５０℃を１ヶ月間、保つと放電容量が約１割減少することがある。そこで、電池温度は、３０℃以下に保つことが性能保持に重要である。ここで、二次電池の保護回路のＦＥＴ抵抗が大きい場合、大電流放電したときにＦＥＴの発熱が増大する。ＦＥＴの発熱が大きいと、電池が加熱され、電池温度が高温になる。よって、二次電池の保護回路のＦＥＴ抵抗を低減すれば、大電流放電しても電池が高温になることを防止できる。つまり、この回路においては、ＦＥＴのゲート電圧を高く保ち、ＦＥＴの抵抗を下げるため、電池が劣化し難い。
【０１２０】
（４）二次電池の保護回路のＦＥＴ抵抗低減による充電時間の増大
また、ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値が小さい場合、充電しているときのＦＥＴによる電圧降下が小さくなり、電池に印加する電圧が高くなるため、充電がより短時間に終了する。
【０１２１】
（５）二次電池の保護回路のＦＥＴ抵抗一定化による過大電流遮断値の安定
電池電圧が３Ｖ以上、かつ４．３Ｖ以下の場合、電池電圧に関わらず、ＦＥＴのゲート電圧が例えば、５Ｖ付近に調整されるため、ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間抵抗値がある程度一定の値をとる。ＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間抵抗値は、温度依存性を有するが、抵抗値の増大は１割程度である（２５℃の場合と６０℃の場合を比較）。ここで、二次電池の保護回路が２個のＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の電圧が設定電圧以上のときに放電電流を遮断する仕様の場合、遮断する過大放電電流値の範囲が小さくなる。
【０１２２】
例えば、下記の条件の場合、遮断する過大放電電流値は、５．１４Ａになる。
（Ａ）ＦＥＴのゲート電圧が約５．０Ｖ  （電圧変換器の出力電圧）
（Ｂ）ＦＥＴのゲート電圧５．０Ｖのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値  １４．６ｍΩ
（Ｃ）二次電池の保護回路がＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の電圧が１５０ｍＶ以上の場合に、放電電流を遮断する。
【０１２３】
ところが、下記の条件の場合、遮断する過大放電電流値は、４．１４Ａ〜４．７５Ｖになる。
（Ａ）ＦＥＴのゲート電圧が電池電圧と同じ  ３．０Ｖ〜４．２Ｖ
（Ｂ）ＦＥＴのゲート電圧３．０Ｖのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値  １８．１ｍΩ
（Ｃ）ＦＥＴのゲート電圧４．２Ｖのドレイン端子−ソース端子間の抵抗値  １５．８ｍΩ
（Ｄ）二次電池の保護回路がＦＥＴのドレイン端子−ソース端子間の電圧が１５０ｍＶ以上の場合に、放電電流を遮断する。
【０１２４】
よって、遮断する過大放電電流値は、ＦＥＴのゲート電圧が電圧変換器出力電圧の場合の方が安定し、精度が高くなる。遮断する過大放電電流値の範囲が狭いと、二次電池の劣化保護と本体の負荷電流確保に有利である。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】複数の電圧を提供する電池パックの構造を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電池パックの内部配置を示す略線図である。
【図３】図１に示す電池パックの回路構成を示す略線図である。
【図４】図３に示す電池パックの回路構成をより具体的に表した略線図である。
【図５】この発明の第１の実施形態に係る電池パックの回路構成を表す略線図である。
【図６】この発明の第２の実施形態に係る電池パックの回路構成を表す略線図である。
【図７】この発明の第３の実施形態に係る電池パックの回路構成を表す略線図である。
【図８】この発明の第４の実施形態に係る電池パックの回路構成を表す略線図である。
【図９】図８の回路構成をより具体的な態様で表した回路構成を表す略線図である。
【図１０】この発明の第５の実施形態に係る電池パックの回路構成を表す略線図である。
【図１１】図１０の回路構成をより具体的な態様で表した回路構成を表す略線図である。
【図１２】この発明の第６の実施形態に係る電池パックの回路構成を表す略線図である。
【図１３】この発明の第７の実施形態に係る電池パックの回路構成を表す略線図である。
【図１４】リチウムイオン電池パックの正常状態を示す略線図である。
【図１５】過充電保護機能が働いた場合の、リチウムイオン電池パックの正常状態を示す略線図である。
【図１６】過放電保護機能が働いた場合の、リチウムイオン電池パックの正常状態を示す略線図である。
【図１７】ゲート電圧と、ドレイン−ソース間の抵抗との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
【０１２６】
２・・・二次電池、３０，４０，５０，６０，７０，９０，１１０・・・保護回路、１１・・・電圧変換器、２１・・・放電制御ＦＥＴ、２２・・・充電制御ＦＥＴ、９１，１１１・・・電圧比較器
【図１】
2005130664.tif 000003
【図２】
2005130664.tif 000004
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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