(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池端子上の電圧、保護回路の充放電端子上の電圧、および充放電電流の大きさに応じて負荷スイッチを開閉する制御回路を含む、ヒューズに接続された二次電池用充放電保護回路であって、該負荷スイッチと並列に複数の部分スイッチが配置されており、前記充放電端子上に過電圧が発生した場合には、過電圧検出器が制御論理によってすべての部分スイッチを閉じ、前記制御論理はその後、１つずつ前記部分スイッチを開くことを周期的に進め、依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる残りの電圧が、該残りの電圧の所定の閾値電圧よりも高い場合には、前記部分スイッチ全体にわたる前記残りの電圧を監視する電圧検出器が、その時点で次の部分スイッチを開くことを禁止し、少なくとも最後の部分スイッチが依然として閉じている場合には、前記制御論理が前記電池を前記充放電端子から永久的に切断する、ことを特徴とする、二次電池用充放電保護回路。
【請求項２】
前記過電圧検出器の出口は、ＡＮＤ素子の第１の入口に接続されており、前記ＡＮＤ素子の第２の入口はリセット可能なメモリ回路の出口に接続されており、前記メモリ回路の入口は同様に前記過電圧検出器の前記出口に接続されており、過電圧の第１の発生の後、前記サイクルタイムよりも長い所定の時間間隔の間、前記メモリ回路は前記ＡＮＤ素子の前記第２の入口を「１」にセットし、それに引き続き、前記所定の時間間隔中に起こる次の過電圧の発生によって、前記ＡＮＤ素子の出口に「１」を生成し、それによって前記電池の永久的な切断を行う、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記電池を永久的に切断する制御論理は、ヒューズを介して前記電池の端子のうちの１つに接続される、制御されるスイッチを含み、規定された時間間隔内で少なくとも前記最後の部分スイッチが依然として閉じている場合には、前記制御論理が前記スイッチを閉じる、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記制御論理は、その遅延時間が、すべての前記部分スイッチが周期的に開く前記所定の時間間隔よりも長く、前記遅延時間の後、前記電池の永久的な切断を行う信号を送る、タイミング回路を含む、請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記制御論理は、検出した過電圧の発生を記憶するＲＳフリップフロップを含み、該ＲＳフリップフロップの出口は前記タイミング回路の解放入口と切替ロジックの解放入口とに接続され、前記切替ロジックは、クロック信号を受け取り、前記切替ロジックの他方の入口上で前記電圧検出器の出口信号が作動する間は、１つずつ前記部分スイッチを開く制御信号を送ることを周期的に進め、前記出口信号は、前記残りの電圧の前記所定の閾値電圧よりも高い、前記依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる前記残りの電圧に対応している、請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記ＲＳフリップフロップは、そのリセットの入口ポイント上に、前記最後の部分スイッチを制御する信号から取り出したリセット信号を受け取る、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
電池端子上の電圧、前記保護回路の充放電端子上の電圧、および充放電電流の大きさに応じて負荷スイッチを開閉する制御回路を含む、ヒューズに接続された二次電池用充放電保護回路であって、並列に配列した部分スイッチを含む短絡スイッチの配列が、前記充放電端子と並列に配置されており、前記充放電端子上に過電圧が発生した場合には、過電圧検出器が制御論理によってすべての部分スイッチを閉じ、前記制御論理はその後、１つずつ前記部分スイッチを開くことを周期的に進め、依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる残りの電圧が、該残りの電圧の所定の閾値電圧よりも高い場合には、前記部分スイッチ全体にわたる前記残りの電圧を監視する電圧検出器が、その時点で次の部分スイッチを開くことを禁止し、少なくとも最後の部分スイッチが依然として閉じている場合には、前記制御論理が前記電池を前記充放電端子からの永久的な切断を行う、ことを特徴とする、二次電池用充放電保護回路。
【請求項８】
前記過電圧検出器の出口は、ＡＮＤ素子の第１の入口に接続されており、前記ＡＮＤ素子の第２の入口はリセット可能なメモリ回路の出口に接続されており、前記メモリ回路の入口は同様に前記過電圧検出器の前記出口に接続されており、過電圧の第１の発生の後、前記サイクルタイムよりも長い所定の時間間隔の間、前記メモリ回路は前記ＡＮＤ素子の前記第２の入口を「１」にセットし、それに引き続き、前記所定の時間間隔中に起こる次の過電圧の発生によって、前記ＡＮＤ素子の出口に「１」を生成し、それによって前記電池の永久的な切断を行う、請求項７に記載の回路。
【請求項９】
前記電池を永久的に切断する制御論理は、ヒューズを介して前記電池の端子のうちの１つに接続され、制御されるスイッチを含み、規定された時間間隔内で少なくとも前記最後の部分スイッチが依然として閉じている場合には、前記制御論理が前記スイッチを閉じる、請求項７に記載の回路。
【請求項１０】
前記制御論理は、その遅延時間が、すべての前記部分スイッチが周期的に開く前記所定の時間間隔よりも長く、前記遅延時間の後、前記電池の永久的な切断を行う信号を送るタイミング回路を含む、請求項９に記載の回路。
【請求項１１】
前記制御論理は、検出した過電圧の発生を記憶するＲＳフリップフロップを含み、該ＲＳフリップフロップの出口は前記タイミング回路の解放入口と切替ロジックの解放入口とに接続され、前記切替ロジックは、クロック信号を受け取り、前記切替ロジックの他方の入口上で前記電圧検出器の出口信号が作動する間は、１つずつ部分スイッチを開く制御信号を送ることを周期的に進め、前記出口信号は、前記残りの電圧の前記閾値電圧よりも高い、前記依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる前記残りの電圧に対応している、請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記ＲＳフリップフロップは、そのリセットの入口ポイント上に、前記最後の部分スイッチを制御する信号から取り出したリセット信号を受け取る、請求項１１に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本願は、２００２年１月２４日出願の米国特許出願第１０／０５７，４９０号に関係している。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池用充放電保護回路に関し、より詳細には、電池電圧、保護回路の充放電端子上の電圧、および充放電電流の大きさに応じて負荷スイッチを開閉する制御回路を含む、ヒューズで保護された回路に関する。
【０００３】
【従来の技術】
充放電保護回路は、特に携帯電話用のいわゆるバッテリーパックにおいて用いられ、とりわけバッテリーの充放電の最高／最低電圧および最大許容充放電電流を監視する。限界を超える場合には、負荷スイッチが開く。このような保護回路の一例は、参照によって本明細書に援用される２００２年１月２４日出願の米国特許出願第１０／０５７，４９０号である。米国特許出願第１０／０５７，４９０号の保護回路は、特に、単一のリチウムイオン電池と、携帯電話の回路との間に配置することができる。
【０００４】
携帯電話のメーカーはすべて、自らの携帯電話とその携帯電話のバッテリーパックとに専用の電池充電器を提供している。しかしながら、別のメーカーが製造した電池充電器を用いて電池の充電が試みられることがある。米国特許出願第１０／０５７，４９０号の主題は、例えば欠陥のある電池充電器または別のメーカーからの電池充電器によって生成される高すぎる充電電圧をとりわけ検出して確実に電池を切り離し、そのような過電圧で破壊される前に危険な過充電を回避する、保護回路である。この特許出願の保護回路は、明らかに、短時間の過電圧の発生と長時間の過電圧の発生とを区別することができず、したがって、その過電圧は、電池を永久的に充放電端子から切断してしまい、その場合は、単に増大した開放電圧まで充電された電池充電器のコンデンサによって生じるものであったとしてもまた、破壊される可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述のタイプの充放電保護回路ではあるが、充放電端子上での短時間の過電圧の発生と長時間の過電圧の発生とを区別することができる、充放電保護回路を実現することである。前者の場合には、過電圧は確実に短絡しなければならず、後者の場合には、電池を永久的に切断しなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的にしたがって、二次電池用充放電保護回路を実現した。ヒューズによって固定されたこの回路は、制御回路を含む。制御回路は、電池端子上の電圧、保護回路の充放電端子上の電圧、および充放電電流の大きさに応じて負荷スイッチを開閉する。前記回路は、負荷スイッチと並列にいくつかの部分スイッチが配置されており、充放電端子上に過電圧が発生した場合には、過電圧検出器が制御論理によってすべての部分スイッチを閉じ、制御論理はその後、１つずつ部分スイッチを開くことを周期的に進め、依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる残りの電圧が、その残りの電圧の所定の限界よりも高い場合には、部分スイッチ全体にわたる残りの電圧を監視する電圧検出器が、その時点で次の部分スイッチを開くことを禁止する、ということを特徴とする。さらに回路は、所定の時間間隔内でサイクルが完了しない場合には、すなわち、少なくとも最後の部分スイッチが依然として閉じている場合には制御論理が電池を充放電端子からの永久的な切断を行うことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の目的にしたがって、二次電池用充放電保護回路が実現した。ヒューズによって固定されたこの回路は、制御回路を含む。制御回路は、電池端子上の電圧、保護回路の充放電端子上の電圧、および充放電電流の大きさに応じて負荷スイッチを開閉する。回路は、並列に配列した部分スイッチを含む短絡スイッチの配列が、充放電端子と並列に配置されており、充放電端子上に過電圧が発生した場合には、過電圧検出器が制御論理によってすべての部分スイッチを閉じ、制御論理はその後、１つずつ部分スイッチを開くことを周期的に進め、依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる残りの電圧が、その残りの電圧の所定の限界よりも高い場合には、部分スイッチ全体にわたる残りの電圧を監視する電圧検出器が、その時点で次の部分スイッチを開くことを禁止する、ということを特徴とする。さらに、所定の時間間隔内でサイクルが完了しない場合すなわち、少なくとも最後の部分スイッチが依然として閉じている場合には、制御論理が電池を充放電端子から永久的に切断する。
【０００８】
添付図面は、本明細書の重要な部分を形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
二次電池用充放電保護回路の第１の実施形態は、負荷スイッチと並行に多数の部分スイッチを配置することを含む。充放電端子上に過電圧が発生した場合には、過電圧検出器が制御論理によってすべての部分スイッチを閉じ、制御論理はその後、１つずつ部分スイッチを開くことを周期的に進め、依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる残りの電圧が、その残りの電圧の既定の限界よりも高い場合には、部分スイッチ全体にわたる残りの電圧を監視する電圧検出器が、その時点で次になっている部分スイッチを開くことを禁止する。既定の時間間隔内でサイクルが完全に完了しない場合、すなわち少なくとも最後の部分スイッチが依然として閉じている場合は、制御論理が電池を充放電端子から永久的な切断を行う。
【００１０】
第２の実施形態は、充放電端子と並行の互いに並行である短絡スイッチの配列を配置することを含む。充放電端子上に過電圧が発生した場合には、過電圧検出器が制御論理によってすべての部分スイッチを閉じ、制御論理はその後、依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる残りの電圧のほうが、その残りの電圧の既定の限界よりも高い場合には、部分スイッチ全体にわたる残りの電圧を監視する電圧検出器が、その時点で次になっている部分スイッチを開くことを禁止するような方法で、１つずつ部分スイッチを開くことを周期的に進める。既定の時間間隔内でサイクルが完全に完了しない場合、すなわち、少なくとも最後の部分スイッチが依然として閉じている場合は制御論理が電池を充放電端子から永久的な切断を行う。
【００１１】
どちらの実施形態も、通過する過電圧を低抵抗電流経路によって短絡する、という同じ共通の基本的な考えを有している。この低抵抗電流経路による通過する過電流は、第１の解決法においては電池であり、第２の解決法においては、部分スイッチの短絡配列である。さらに、依然として閉じている部分スイッチの数が少なくなっていくのに相関して、そしてその結果そのようなスイッチの通過する抵抗が増大するのに周期的に素早く連続して相関して、そのような短絡電流がなくなるか確認が行われる。これが単に既定の時間内に起こらないということでさえあれば、安全上の理由から、電池を充放電端子から永久的かつ最終的に切断する。しかし、そうでない場合には、充放電保護回路の通常の機能の継続が認められる。それにより、多数の並行である部分スイッチを配置することにはまた、最初にこのような低抵抗電流経路を作成して、例えば帯電したコンデンサによって生じる高い短絡電流であっても、保護回路の端子上に過度に高い電圧を生じることはなく、それによってそのような保護回路の機能を危険にさらすことがないようにする目的もある。
【００１２】
好ましくは、永久的に電池を切断するこのような制御論理は、ヒューズを介して電池の端子のうちの１つに接続された、制御されるスイッチを含む。既定の時間間隔内に少なくとも依然として最後の部分スイッチが閉じている場合には、このスイッチは制御論理によって閉じられ、それによって、電池は短絡電流を提供し、ヒューズが溶断する。
【００１３】
このような時間基準を実施するために、制御論理はタイミング回路を含む。タイミング回路の遅延時間は、すべての部分スイッチが周期的に開く既定の時間間隔よりも長く、この遅延時間の後、タイミング回路は、電池の永久的な切断を行う信号を生成する。これは特に、上述のスイッチを閉じて電池をヒューズに接続する信号を意味する。
【００１４】
過電圧が例えば容量の小さいコンデンサによって生成されたためにすぐになくなる場合であっても、過電圧の検出後本発明の保護回路が確実にその初期位置に戻るようにするために、制御論理には、検出した過電圧のイベントを記憶するＲＳフリップフロップを含む。ＲＳフリップフロップの出口はタイミング回路と切替ロジックとの解放入口ポイントに接続されている。切替ロジックは、クロック信号を受け取り、切替ロジックの他の入口ポイント上で電圧検出器の出口信号がアクティブである限り、１つずつ部分スイッチを開く制御信号を生成することを周期的に進める。出口信号は、依然として閉じている部分スイッチ全体にわたる残りの電圧が、残りの電圧の既定の限界よりも高い状況に対応している。
【００１５】
ＲＳフリップフロップは意図的に、この時点で、そのリセットの入口ポイント上で、最後の部分スイッチについての制御パルスから得たリセット信号を受け取る。
【００１６】
この保護回路を改良したものは、電池充電器の接続後、その電池充電器が短時間の過電圧を供給するか、および、例えばその電池充電器に欠陥があるために、既定の時間間隔内に再び（短時間の、または永久的な）過電圧を供給するか、を検出する。この実施形態は、過電圧検出器の出口がＡＮＤ素子の第１の入口ポイントに接続されており、そのＡＮＤ素子の第２の入口ポイントがメモリ回路の出口に接続されており、そのメモリ回路の入口が同様に過電圧検出器の出口に接続されていることを特徴とする。過電圧の第１の状態の後、サイクルタイムよりも長い既定の時間間隔の間、メモリ回路はＡＮＤ素子の第２の入口を「１」にセットし、したがって、この既定の時間間隔において起こる次の過電圧の状況によって、ＡＮＤ素子の出口に「１」を生成し、したがって電池を永久的に切断する。
【００１７】
図１および図２に示す保護回路は、リチウムイオン電池１の端子と２つの充放電端子５０、６０との間の集積回路として配置される。充放電端子５０、６０は、急速な電圧上昇に対する保護のために、フィルタ・コンデンサ４０を並列に有する。端子１５０、１６０を有する、部分的にのみ示す電池充電器１００を接続して、充放電端子５０、６０を介してリチウムイオン電池１を充電することができる。制御回路３０は、周知の方法でＬｉイオン電池１の充放電の最高／最低電圧を監視し、シャント抵抗器ＲＳによって最大許容充放電電流を監視し、過度の大きさである場合には、負荷スイッチＬＳを開く。Ｌｉイオン電池１が少なくとも部分的に放電している場合には、制御回路３０は負荷スイッチＬＳを閉じる。電池充電器１００が正常に動作している場合には、シャント抵抗器ＲＳ、負荷スイッチＬＳ、およびヒューズＦＵを介してＬｉイオン電池１に電池充電器を接続後、許容充電電流が流れ、ついには最大充電電圧に達し、したがって制御回路３０が負荷スイッチＬＳを開く。
【００１８】
大部分の電池充電器は出口側に、部分的に示すコンデンサ１０１のような、フィルタリングおよび／または平滑化を目的とするコンデンサを含む。このコンデンサは、端子５０、６０上の許容最高限界を超える開放電圧まで充電される可能性がある。また、例えばその電池充電器に欠陥があったり、または例えばその電池充電器が別のメーカーからのものであったり別のタイプであって、Ｌｉイオン電池１用に設計されたものではなく多数の電池を有する二次電池用であるために、電池充電器１００がその端子１５０、１６０上に供給する電圧が高すぎる、ということも起こる可能性がある。すべての場合において、二次電池、特に携帯電話において用いる種類のもの、とりわけＬｉイオン電池、を用いて、回路全体、特に制御回路３０が、過電圧のために作動不良を起こしているということを確認しなければならない。そうしないと、電流源に負荷がかかり過ぎ、最悪の場合破裂してしまう。
【００１９】
この点に関して、本発明の保護回路は、図１の実施形態において、既知の制御回路３０に加えて、以下の構成要素を含む。
負荷スイッチＬＳと並列に、多数の制御可能な部分スイッチ［１：ｎ］１５がある。この配列の共通端子が、残りの電圧検出器の入口ポイントに接続される。残りの電圧の検出器は、電圧コンパレータ１６と、大きさが約３０ｍＶの電圧を供給する基準電圧源１６．１とを含む。閉じている部分スイッチ［１：ｎ］１５全体にわたる電圧が、所定の残りの電圧限界よりも低い限りは、電圧コンパレータ１６はその出口上に論理信号「１」を生成する。電圧コンパレータ１６の出口は、切替ロジック１７の連続的に切替える入口ポイント「ＷＳ」に接続されている。この切替ロジックは、別個の出口（１：ｎ）によって部分スイッチ［１：ｎ］１５を個別に制御する。さらに、切替ロジック１７の出口ｎは、インバータ１８を介して、ＲＳフリップフロップ１１のリセットの入口ポイントＲに接続されている。したがって、出口ｎの論理値が「０」である限り、ＲＳフリップフロップ１１のリセットの入口ポイントＲ上には論理値「１」がある。ＲＳフリップフロップ１１のセットの入口ポイントＳは、過電圧検出器の出口に接続されている。過電圧検出器はコンパレータ１０を含む。コンパレータ１０は、充放電端子５０、６０上の電圧を、基準電圧源１０．１の電圧と比較し、過電圧の場合にはその出口上に論理信号「１」を生成する。ＲＳフリップフロップ１１は、そのセットの入口ポイントＳが支配的であるような方法で設計されている。フリップフロップ１１の入口ポイントＳに論理信号「１」がある場合には、その後フリップフロップ１１の出口ポイントＱには論理値「１」がある。この信号を、クロック発生器１２の解放入口ポイント「ｅｎ」、タイマーすなわちタイミング回路１３、および切替ロジック１７が受け取る。タイミング回路１３の出口は、半導体スイッチ１９の制御入口ポイントに接続されている。半導体スイッチ１９は、ヒューズＦｕを介してＬｉイオン電池１の端子同士を接続する。半導体スイッチ１９は、常時開状態である。
【００２０】
クロック発生器１２の解放入口ポイント「ｅｎ」に信号「１」がある限り、クロック発生器１２は、タイミング回路１３のクロック入口ポイント「ｃｌｋ」と切替ロジック１７のクロック入口ポイント「ｃｌｋ」とに、周波数が例えば１ｋＨｚのクロックパルスを供給する。タイミング回路１３は、本実施形態においてはダウンカウンタであるが、ある遅延時間の後にその出口上に論理信号「１」を生成するモノフロップ（したがって、クロックパルスが不要）であってもよい。この論理信号「１」によってスイッチ１９が閉じる。この遅延時間の長さは、数百ミリ秒から数秒の間であるであろう。
【００２１】
何らかの理由で充放電端子５０、６０上に過電圧が発生する場合、保護回路は以下のように動作する。
過電圧検出器１０、１０．１がＲＳフリップフロップ１１の出口Ｑを「１」にセットする。この信号「１」を、切替ロジック１７がその入口「ｅｎ」上で受け取る。ここにおいて、切替ロジック１７はそのすべての出口［１：ｎ］もまた論理値「１」にセットし、したがってすべての部分スイッチ［１：ｎ］１５が直ちに閉じる。部分スイッチ１５は、閉じる前に、過電圧から電池電圧を引いたものにさらされるので、残りの電圧検出器１６、１６．１は切替ロジック１７の入口「ＷＳ」に出口信号「０」を供給し、それによって切替ロジックはその一瞬の状態のままとなる。
【００２２】
すべての部分スイッチ１５が閉じ次第、充放電端子５０との６０との間には低抵抗電流経路ができる。充電されたコンデンサによって過電圧が生じた場合には、周知である補償コンデンサ電流の減少が現れる。誤ったまたは欠陥のある電池充電器によってこの過電圧が生じた場合には、生成される電流は基本的には一定である。本発明の保護回路では、この両方の場合を確実に区別することができる。閉じている部分スイッチ［１：ｎ］１５の通過する抵抗の並列配列全体の抵抗は非常に低いので、実際に考えられるすべての場合において、充放電端子５０、６０上の過電圧はブレークダウンし、すなわち、少なくとも充放電端子５０、６０上の電圧の最高許容限界よりも低い大きさまで降下する。
【００２３】
閉じている部分スイッチ［１：ｎ］１５を通る、過電圧によって生じる電流の大きさに応じて、部分スイッチは、自らの通過する抵抗に比例した電圧にさらされる。この電圧は、約３０ｍＶである残りの電圧検出器１６、１６．１のスイッチング閾値よりも、高くても低くてもよい。この電圧がスイッチング閾値よりも高い場合には、残りの電圧検出器は、切替ロジック１７の連続的に切替える入口ポイントＷＳに信号「０」を生成し、それによって切替ロジック１７は、そのスイッチング状態「すべての部分スイッチが閉」のままとなる。過電圧が低下することによってこの電圧が閾値電圧よりも低いか、または低くなる場合には、残りの電圧検出器は、切替ロジック１７の連続的に切替える入口ポイントＷＳに論理信号「１」を生成し、それによって切替ロジック１７は、クロック発生器１２が切替ロジック１７の入口「ｃｌｋ」に送るクロックパルスにしたがって、その出口［１：ｎ］を１つずつ「１」から「０」にセットし、それとともに、対応する部分スイッチ１５．１、１５．２、・・・・・・、１５．ｎを順次開く。
【００２４】
したがって、部分スイッチの配列の通過する抵抗は、段階的に増加する。それとともに、過電圧により生じる補償電流に対する、保護回路の感度が増大する。部分スイッチの配列１５を流れる電流が依然として高く、部分スイッチの配列の段階的に増加する通過する抵抗全体にわたる残りの電圧が残りの電圧検出器１６、１６．１のスイッチング閾値よりも高い場合には、その出口信号「ｗｓ」が「１」から「０」に変わり、したがって切替ロジック１７の連続的なスイッチングが禁止され、その結果、さらなる部分スイッチがこれ以上開くことはない。
【００２５】
その間にも、タイミング回路１３は動作し続ける。タイミング回路１３の遅延時間の終了後、この時点で少なくとも依然として最後の部分スイッチ１５．ｎが閉じている場合には、タイミング回路１３はその出口上に、スイッチ１９を閉じる上述の制御信号を生成する。その結果、短絡電流が生じることによってヒューズＦｕが直ちに溶断し、それとともに、Ｌｉイオン電池１が永久的に切断される。
【００２６】
これに対して、タイミング回路１３の遅延時間の間に過電圧が分散する場合には、切替ロジック１７は、その出口「ｎ」も「０」にセットすることによって、最後の部分スイッチ１５．ｎも開く。切替ロジック１７の出口は、上述のように、インバータ１８を介してＲＳフリップフロップ１１のリセット入口「Ｒ」にさらに接続されている。したがって、フリップフロップ１１の出口Ｑは「０」になり、それとともにクロック発生器１２をロックして、タイミング回路１３および切替ロジック１７をリセットして初期位置に戻す。
【００２７】
その後制御回路３０は、本明細書の導入部において説明した、負荷スイッチＬＳの通常の制御を引き継ぐ。または、保護回路の通常の充放電動作中に制御回路３０の出口信号がそれぞれの場合において同時にすべての部分スイッチ［１：ｎ］１５を開閉するような方法で、部分スイッチ［１：ｎ］１５の各制御入口ポイントが論理要素を介して組み合わされている場合には、この機能はまた、部分スイッチの配列により引き継いでもよい。
【００２８】
図２に示す実施形態は、図１に示す実施形態と多くの部分において一致している。両実施形態の本質的な違いは、過電圧を検出した場合、充放電端子５０と６０との間に生成される低抵抗回路は、負荷スイッチＬＳ、ヒューズＦｕ、およびＬｉイオン電池１を介してつながるのではなく、充放電端子５０と６０との間に、部分スイッチ［１：ｎ］２０を含む短絡スイッチ２０の配列が配置される、ということである。この、短絡スイッチ２０の配列は、図１に示す部分スイッチ［１：ｎ］１５の配列と機能的に等価であり、電圧コンパレータ２６と基準電圧源２６．１とを含む残りの電圧検出器によって監視される。電圧コンパレータ２６は、図１に示す電圧コンパレータ１６に対応している。回路の他の構成要素はすべて、図１に示す構成要素と同じである。図１に示す実施形態の機能の説明は、図２の実施形態についても有効である。
【００２９】
図３は、図１に示す実施形態についても図２に示す実施形態についても使用できる、多数の過電圧の発生を認識できるようにする回路の補充を示す。
この過電圧検出器において、すなわち図１および図２のコンパレータ１０の出口は、ＲＳフリップフロップ１１の入口Ｓに接続されているだけでなく、さらなるＲＳフリップフロップ１１１の入口Ｓ、インバータ１１８、およびＡＮＤ素子７０の第１の入口にもまた接続されている。ＡＮＤ素子７０の出口は、ＯＲ素子７１を介して、図１および図２に示す半導体スイッチ１９の制御入口に接続されている。ＯＲ素子７１の第２の入口は、図１および図２に示すタイミング回路１３の出口信号を受け取る。
【００３０】
図３に示すＡＮＤ素子７０の第２の入口は、データすなわちＤフリップフロップ７２の出口Ｑに接続されている。Ｄフリップフロップ７２のクロック入口Ｔは、遅延回路７３を介して、インバータ１１８の出口に接続されている。第２のＲＳフリップフロップ１１１の出口Ｑは、クロック発生器１１２の解放入口とタイミング回路１１３の解放入口「ｅｎ」とに接続されている。タイミング回路１１３の出口は、Ｄフリップフロップ７２のＲ／Ｓ入口に接続されているとともに、インバータ７４を介してＲＳフリップフロップ１１１のリセット入口Ｒにも接続されている。
【００３１】
この回路は、以下のように機能する。
過電圧検出器１０が過電圧を検出しそれに応じて論理信号「１」を送り次第、ＲＳフリップフロップ１１１の出口Ｑが論理値「１」にセットされ、それとともに、クロック発生器１１２とタイミング回路１１３とを、それらの解放入口「ｅｎ」を介して開始させる。タイミング回路１１３の所定の遅延時間は例えば１９秒であってもよい。タイミング回路１１３の出口は直ちに論理値「１」にセットされ、インバータ７４によってＲＳフリップフロップ１１１の入口Ｒが論理値「０」を得るようにする。これにより、ＲＳフリップフロップ１１１にリセットの準備ができる。同時に、Ｄフリップフロップ７２がリセット状態から解除される。図１または図２による回路によって過電圧が低下した後、過電圧検出器の出口信号は「１」から「０」に変わる。この立ち下がりによって、遅延素子７３が生成する例えば数ミリ秒の遅延時間τの後、Ｄフリップフロップ７２がセットされ、フリップフロップ７２の出口Ｑが「１」にセットされるようになっている。それとともに、過電圧検出器１０の次の出口信号「１」についてＡＮＤ素子７０がタイミング回路１１３の遅延時間内に導通状態へのスイッチングを行う。その結果、半導体スイッチ１９が閉じ、図１の状況において説明したように、Ｌｉイオン電池１を充放電端子５０、６０から永久的に切断する。
【００３２】
タイミング回路１１３の遅延時間中に他に過電圧が発生しない場合には、タイミング回路１１３の出口が再び論理値「０」にリセットされ、それによってＤフリップフロップ７２およびＲＳフリップフロップ１１１が初期状態にリセットされる。
【００３３】
本発明を特にその好ましい実施形態を参照して示し説明したが、当業者には、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形状および詳細のさまざまな変更を行ってもよい、ということが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池によって短絡した過電圧を有する第１の実施形態を示す図である。
【図２】短絡スイッチの配列によって短絡した過電圧を有する第２の実施形態を示す図である。
【図３】第１および第２の実施形態を改良したバージョンを示す図である。
【符号の説明】
１              リチウムイオン電池
１０            コンパレータ（過電圧検出器）
１２、１１２    クロック発生器
１３、１１３    タイミング回路
１５            部分スイッチ
１６            電圧コンパレータ（電圧検出器）
１７            切替ロジック
１９            半導体スイッチ
３０            制御回路
４０            フィルタ・コンデンサ
５０、６０      充放電端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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