(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極端子と負極端子との間に接続された充電器から二次電池へ流す充電電流を充電制御スイッチのオン／オフにより制御することにより、前記二次電池を保護する過充電保護回路であって、前記二次電池が過充電状態にあるか否かを検出し、該過充電状態を検出すると過充電検出信号を出力する過充電検出部と、該過充電検出信号に応答して、過充電検出不感応時間設定端子と接地端子との間に接続されたコンデンサの容量値によって規定される所定の過充電検出不感応時間経過後に、前記充電制御スイッチをオフさせるためのオフ制御信号を出力する過充電不感応時間設定回路とを有する、前記過充電保護回路において、
前記充電器が流す前記充電電流が過大電流であるか否かを検出する過大電流検出手段と、
該過大電流検出手段で前記過大電流が検出されたときに、前記コンデンサに蓄えられている電荷を強制的に瞬時に放電させる強制放電手段とを備え、
前記過大電流を検出したときに、前記過充電検出不感応時間の経過を待つことなく、瞬時に前記充電制御スイッチをオフさせるようにしたことを特徴とする過充電保護回路。
【請求項２】
前記過大電流検出手段は、前記充電電流が流れる充電経路に挿入された過大電流検出用抵抗器から構成され、
前記強制放電手段は、該過大電流検出用抵抗器の一端にベース電流制限用抵抗器を介してベースが接続され、エミッタが前記過大電流検出用抵抗器の他端に接続され、コレクタが前記過充電検出不感応時間設定端子に接続されたｎｐｎ形バイポーラトランジスタから構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の過充電保護回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、リチウムイオン電池のような充電可能な電池（二次電池）を備えた電池ユニットに関し、特に、二次電池の過充電を保護する過充電保護回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
充電可能な電池（二次電池）のうち、特にリチウムイオン電池は、過放電、過充電に弱いため、過放電状態、過充電状態を検出して、過放電状態及び過充電状態から二次電池を保護するための電池保護回路（電池保護ＩＣ）が不可欠である。すなわち、電池保護ＩＣは、過放電防止機構（過放電保護機能）と、過充電防止機構（過充電保護機能）との２つの機構（機能）を備えている。尚、この電池保護ＩＣには、二次電池の放電中における過電流状態をも検出して、過電流状態から二次電池を保護しているものもある。この場合、電池保護ＩＣは、過放電防止機構（過放電保護機能）と、過充電防止機構（過充電保護機能）と、過電流防止機構（過電流保護機能）との３つの機構（機能）を備えることになる。
【０００３】
このような電池保護ＩＣを備えた電池ユニットは「電池パック」と呼ばれる。電池パックは、充電器又は負荷を接続するための一対のパック出力端子を持つ。一対のパック出力端子のうち、一方は正極端子で、他方は負極端子である。
【０００４】
二次電池が過放電状態になると、その放電を中止し、「充電器」をパック出力端子に接続して二次電池を充電することが必要となる。
【０００５】
以下、図３及び図４を参照して、従来の電池パック１００’について説明する。図３は従来の電池パックとそれに備えられる電池保護回路（電池保護ＩＣ）の外観構成を示すブロック図であり、図４は図３に示した電池保護回路（電池保護ＩＣ）の内部構成を示すブロック図である。
【０００６】
図３に示されるように、電池パック１００’は、正極端子１０１と負極端子１０２とを持つ。正極端子１０１及び負極端子１０２は外部接続端子や上述したようにパック出力端子とも呼ばれる。正極端子１０１と負極端子１０２との間には、負荷（図示せず）または充電器４００が接続される。
【０００７】
図示の電池パック１００’は、第１および第２のリチウムイオン電池（単位電池）３０１および３０２を含む二次電池３００を有する。二次電池３００はバッテリ電圧（電池電圧）Ｖccを発生している。この二次電池３００には電池保護回路（電池保護ＩＣ）２００が並列に接続されている。
【０００８】
電池保護回路（電池保護ＩＣ）２００は、電源入力端子ＶＣＣと、二次電池３００の正極側接続端子ＶＨと、過充電検出不感応時間設定端子ＴＤと、中間接続端子ＶＬと、過充電検出出力端子ＣＯと、後述する第１の電界効果トランジスタ用のゲート駆動端子ＤＯと、過電流検出及び充電検出入力端子ＶＭと、接地端子ＧＮＤとを持つ。尚、実際には、保護ＩＣ２００は、これらの端子以外の端子をも含むが、本発明とは直接関連がないので省略してある。
【０００９】
次に、これら各端子の働きの概略について説明する。電源入力端子ＶＣＣには二次電池３００のバッテリ電圧（電池電圧）Ｖccが供給される。正極側接続端子ＶＨと接地端子ＧＮＤとの間で電池電圧Ｖccを監視する。過充電検出不感応時間設定端子ＴＤと接地端子ＧＮＤとの間に接続される外付け容量（コンデンサ）（後述する。）により、過充電検出不感応時間を設定することが可能である。過充電検出出力端子ＣＯは後述するｐｎｐ形バイポーラトランジスタのオープンコレクタ出力である。この過充電検出出力端子ＣＯは、過充電モード時に論理“Ｈ”レベルとなり、それ以外のモードの時にはハイインピーダンス状態となる。過電流検出及び充電検出入力端子ＶＭと接地端子ＧＮＤとの間の電圧がプラスのときに、過電流検出及び充電検出入力端子ＶＭは等価的に放電電流を監視する。また、過電流検出及び充電検出入力端子ＶＭと接地端子ＧＮＤとの間の電圧がマイナスのときに、過電流検出及び充電検出入力端子ＶＭは充電を検出する。ゲート駆動端子ＤＯは、通常モード時および過充電モード時に論理“Ｈ”レベルとなり、過放電過電流モード時に論理“Ｌ”レベルとなる。接地端子ＧＮＤは二次電池３００の負極側接続端子として働く。
【００１０】
次に、電池保護ＩＣ２００の周辺回路について説明する。二次電池３００の陽極（カソード）は正極端子１０１に接続され、陰極（アノード）は、抵抗器Ｒ１、後述する第１および第２の電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２を介して負極端子１０２に接続されている。
【００１１】
電源入力端子ＶＣＣは、抵抗器Ｒ２を介して正極端子１０１（二次電池３００の陽極）に接続されると共に、コンデンサＣ１を介して接地されている。正極側接続端子ＶＨも、電源入力端子ＶＣＣと同様に、抵抗Ｒ３を介して正極端子１０１（二次電池３００の陽極）に接続されると共に、コンデンサＣ２を介して接地されている。過充電検出不感応時間設定端子ＴＤは、上述した外付け容量であるコンデンサＣ３を介して接地されている。中間接続端子ＶＬは、抵抗器Ｒ４を介して第１および第２のリチウムイオン電池３０１および３０２の接続点に接続されると共に、コンデンサＣ４を介して接地されている。
【００１２】
ここで、上述した抵抗器の抵抗値およびコンデンサの容量値は、例えば、次のような値を持つ。抵抗器Ｒ１の抵抗値は５０ｍΩである。抵抗値Ｒ２の抵抗値は１０Ωであり、抵抗器Ｒ３の抵抗値は１ｋΩであり、抵抗値Ｒ４の抵抗値は１ｋΩである。コンデンサＣ１の容量値は０．１μＦであり、コンデンサＣ２の容量値は１μＦであり、コンデンサＣ３の容量値は０．１μＦであり、コンデンサＣ４の容量値は０．１μＦである。
【００１３】
前述したように、二次電池３００の陰極と負極端子１０２との間には、抵抗器Ｒ１を介して第１および第２の電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２が直列に接続されている。第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１は放電制御スイッチとして動作し、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２は充電制御スイッチとして動作する。また、第１および第２の電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２の各々は、ｎチャンネルＭＯＳＦＥＴで構成されている。
【００１４】
第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースは抵抗器Ｒ１を介して接地端子ＧＮＤに接続され、ゲートはゲート駆動端子ＤＯに接続され、ドレインは抵抗器Ｒ５を介して過電流検出及び充電検出入力端子ＶＭに接続されている。第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２のドレインは第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに接続され、ゲートは抵抗器Ｒ６を介して正極端子１０１（二次電池３００の陽極）に接続され、ソースは負極端子１０２に接続されている。ゲート駆動端子ＤＯと接地端子ＧＮＤとの間には抵抗器Ｒ７が接続されている。
【００１５】
ここで、抵抗器Ｒ５〜Ｒ７の抵抗値は、例えば、次のような値を持つ。抵抗器Ｒ５の抵抗値は１０ｋΩであり、抵抗器Ｒ６の抵抗値は１ＭΩであり、抵抗器Ｒ７の抵抗値は２．２ＭΩである。
【００１６】
一方、過充電検出出力端子ＣＯは、抵抗器Ｒ８およびＲ９を介して負極端子１０２に接続されている。
【００１７】
また、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートとソース間には、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１が並列に接続されている。詳述すると、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１のコレクタは、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２のゲートに接続され、エミッタは第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２のソースに接続されている。そして、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタＱ１のベースは抵抗器Ｒ８とＲ９との接続点に接続されている。
【００１８】
上述したように、電池保護ＩＣ２００の主な機能は、過放電保護機能と過充電保護機能と過電流保護機能である。
【００１９】
以下、図４を参照して、保護ＩＣ２００の内部構成について詳細に説明する。
【００２０】
図示の保護ＩＣ２００は、過放電保護機能を司る過放電検出部２１０と、過充電保護機能を司る過充電検出部２２０と、過電流保護機能を司る過電流検出部２３０と、遅延回路出力制御回路２４０と、不感応部出力部２５０とを有する。
【００２１】
過放電検出部２１０は、第１のリチウムイオン電池（単位電池）３０１の過放電を検出するための第１の過放電検出回路２１１と、第２のリチウムイオン電池（単位電池）３０２の過放電を検出するための第２の過放電検出回路２１６と、第１のＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２１２と、第２のＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２１７と、アンドゲートＡＮＤとを有する。
【００２２】
第１の過放電検出回路２１１は、第１のＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２１２を介して正極側接続端子ＶＨに接続されている。第２の過放電検出回路２１６は、第２のＰＮＰ型バイポーラトランジスタ２１７を介して中間接続端子ＶＬに接続されている。第１の過放電検出回路２１１は、第１のリチウムイオン電池３０１が過放電状態になったことを検出すると、第１の過放電検出信号をアンドゲートＡＮＤを介して遅延回路出力制御回路２４０へ出力する。第２の過放電検出回路２１６は、第２のリチウムイオン電池３０２が過放電状態になったことを検出すると、第２の過放電検出信号をアンドゲートＡＮＤを介して遅延回路出力制御回路２４０へ出力する。
【００２３】
詳述すると、第１および第２の過放電検出回路２１１および２１６の各々はヒステリシス特性を持っている。すなわち、第１の過放電検出回路２１１は、第１のリチウムイオン電池３０１の電圧が２．４Ｖ以下になると、論理ローレベルの第１の過放電検出信号をアンドゲートＡＮＤを介して遅延回路出力制御回路２４０に出力する。同様に、第２の過放電検出回路２１６は、第２のリチウムイオン電池３０２の電圧が２．４Ｖ以下になると、論理ローレベルの第２の過放電検出信号をアンドゲートＡＮＤを介して遅延回路出力制御回路２４０に出力する。遅延回路出力制御回路２４０は、第１又は第２の過放電検出信号をアンドゲートＡＮＤを介して受けると、所定の遅延時間経過後、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１をオフするためのオフ制御信号をゲート駆動端子ＤＯを介して第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１へ送出する。これにより、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１はオフし、過放電が防止される。
【００２４】
一方、第１の過放電検出回路２１１は、第１のリチウムイオン電池３０１の電圧が３．０Ｖ以上になると、論理ハイレベルの第１の過放電保護解除信号をアンドゲートＡＮＤを介して遅延回路出力制御回路２４０に出力する。同様に、第２の過放電検出回路２１６は、第２のリチウムイオン電池３０２の電圧が３．０Ｖ以上になると、論理ハイレベルの第２の過放電保護解除信号をアンドゲートＡＮＤを介して遅延回路出力制御回路２４０に出力する。遅延回路出力制御回路２４０は、第１の過放電保護解除信号と第２の過放電保護解除信号との両方をアンドゲートＡＮＤを介して受けると、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１をオンするためのオン制御信号をゲート駆動端子ＤＯを介して第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１へ送出する。これにより、第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１はオンする。
【００２５】
過充電検出部２２０は、第１のリチウムイオン電池３０１の過充電を検出するための第１の過充電検出回路２２１と、第２のリチウムイオン電池３０２の過充電を検出するための第２の過充電検出回路２２６と、オアゲートＯＲとを有する。
【００２６】
第１の過充電検出回路２２１は、正極側接続端子ＶＨと中間接続端子ＶＬとの間に接続されている。第２の過充電検出回路２２６は、中間接続端子ＶＬと接地端子ＧＮＤとの間に接続されている。第１の過充電検出回路２２１は、第１のリチウムイオン電池３０１が過充電状態になったことを検出すると、第１の過充電検出信号をオアゲートＯＲを介して不感応部出力部２５０へ出力する。第２の過充電検出回路２２６は、第２のリチウムイオン電池３０２が過充電状態になったことを検出すると、第２の過充電検出信号をオアゲートＯＲを介して不感応部出力部２５０へ出力する。
【００２７】
詳述すると、第１の過充電検出回路２２１は、過充電検出用基準電圧を発生するための第１のツェナーダイオード２２２と、直列接続されたブリーダ抵抗器２２３１、２２３２と、第１の過充電検出用コンパレータ２２４とを有する。同様に、第２の過充電検出回路２２６は、過充電検出用基準電圧を発生するための第２のツェナーダイオード２２７と、直列接続されたブリーダ抵抗器２２８１、２２８２と、第２の過充電検出用コンパレータ２２９とを有する。
【００２８】
第１の過充電検出回路２２１は、第１のリチウムイオン電池３０１の電圧が４．２５Ｖ以上になると、論理ハイレベルの第１の過充電検出信号をオアゲートＯＲを介して不感応部出力部２５０に出力する。同様に、第２の過充電検出回路２２６は、第２のリチウムイオン電池３０２の電圧が４．２５Ｖ以上になると、論理ハイレベルの第２の過充電検出信号をオアゲートＯＲを介して不感応部出力部２５０に出力する。
【００２９】
不感応部出力部２５０は、過充電検出不感応時間設定端子ＴＤと過充電検出出力端子ＣＯとに接続されている。後で詳述するが、過充電検出不感応時間設定端子ＴＤに接続されたコンデンサＣ３の容量値によって過充電検出不感応時間が一意に設定される。本例のように、コンデンサＣ３の容量値が０．１μＦである場合、過充電検出不感応時間は１秒である。
【００３０】
不感応部出力部２５０は、第１又は第２の過充電検出信号をオアゲートＯＲを介して受けると、上記過充電検出不感応時間経過後、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２をオフさせるためのオフ制御信号を過充電検出出力端子ＣＯ、抵抗器Ｒ８を介してｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ１へ送出する。これにより、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２はオフし、過充電が防止される。
【００３１】
一方、第１の過充電検出回路２２１は、第１のリチウムイオン電池３０１の電圧が４．２５Ｖ以下になると、論理ローレベルの第１の過充電保護解除信号をオアゲートＯＲを介して不感応部出力部２５０に出力する。同様に、第２の過充電検出回路２２６は、第２のリチウムイオン電池３０２の電圧が４．２５Ｖ以下になると、論理ローレベルの第２の過充電保護解除信号をオアゲートＯＲを介して不感応部出力部２５０に出力する。不感応部出力部２５０は、第１の過充電保護解除信号と第２の過充電保護解除信号との両方をオアゲートＯＲを介して受けると、上記過充電検出不感応時間経過後、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２をオンさせるためのオン制御信号を過充電検出出力端子ＣＯ、抵抗器Ｒ８を介してｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ１へ送出する。これにより、第２の電界効果トランジスタＦＥＴ２はオンする。
【００３２】
過電流検出部２３０は、過電流検出用コンパレータから構成されている。過電流検出部２３０は、放電中に過電流が流れていることを検出すると、過電流検出信号を遅延回路出力制御回路２４０へ出力する。
【００３３】
次に、図５を参照して、不感応部出力部２５０の構成を過充電検出部２２０とともに説明する。但し、図５では、二次電池３００が1個のリチウムイオン電池のみからなる例を示しているので、図３や図４のように二次電池３００が２個のリチウムイオン電池からなる場合とは構成が異なっていることに注意されたい。尚、不感応部出力部２５０は過充電不感応時間設定回路とも呼ばれる。過充電検出部２２０と過充電不感応時間設定回路（不感応部出力部）２５０との組み合わせは、過充電保護回路と呼ばれる。
【００３４】
過充電検出部２２０は、抵抗器ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＣ３と、コンパレータＣＯ１と、定電流源ＩＯ１と、ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ１，ＱＣ２，ＱＣ３とを有する。抵抗器ＲＣ１，ＲＣ２，ＲＣ３は、正極側接続端子ＶＨと接地端子ＧＮＤとの間に直列に接続されている。コンパレータＣＯ１の＋入力端子は抵抗器ＲＣ１とＲＣ２の接続点に接続され、−入力端子は抵抗器ＲＣ２とＲＣ３の接続点に接続されている。コンパレータＣＯ１の出力端子はｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ１のベースに接続されている。ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ１のエミッタは接地され、コレクタは定電流源ＩＯ１を介して正極側接続端子ＶＨに接続されている。ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ２のベースとコレクタは定電流源ＩＯ１を介して中間接続端子ＶＬに接続され、エミッタは接地されている。ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ３のベースはｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ２のベースに接続され、エミッタは接地されている。ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ２とＱＣ３によってカレントミラー回路が構成されている。
【００３５】
過充電不感応時間設定回路２５０は、抵抗器ＲＣ４と、コンパレータＣＯ２と、定電流源ＩＯ２，ＩＯ３と、ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ４，ＱＣ５と、ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ６，ＱＣ７と、ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ８，ＱＣ９と、ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ１０と、ツェナダイオードＤＣ１，ＤＣ２とを有する。
【００３６】
ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ４のベースは、自身のコレクタとｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ５のベースに接続され、コレクタは定電流源ＩＯ２を介して接地され、エミッタは電源入力端子ＶＣＣに接続されている。ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ５のエミッタは抵抗器ＲＣ４を介して電源入力端子ＶＣＣに接続されている。すなわち、ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ４とＱＣ５はカレントミラー回路を構成している。
【００３７】
ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ６のベースは、自身のコレクタとｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ７のベースに接続され、コレクタはｐｎｐ形バイポーラトランジスタのコレクタに接続され、エミッタは接地されている。すなわち、ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ６とＱＣ７はカレントミラー回路を構成している。
【００３８】
ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ８のベースは、自身のコレクタとｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ９のベースに接続され、コレクタは過充電検出回路２２６のｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ３のコレクタに接続され、エミッタは電源入力端子ＶＣＣに接続されている。ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ９のエミッタは電源入力端子ＶＣＣに接続され、コレクタはｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ７のコレクタに接続されている。すなわち、ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ８とＱＣ９はカレントミラー回路を構成している。
【００３９】
ツェナダイオードＤＣ１はｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ７と並列に接続されている。すなわち、ツェナダイオードＤＣ１のアノードは接地され、カソードはｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ７のコレクタに接続されている。また、ツェナダイオードＤＣ１のカソードはコンパレータＣＯ２の−入力端子に接続されている。コンパレータＣＯ２の−入力端子は、過充電検出不感応時間設定端子ＴＤに接続されている。一方、ツェナダイオードＤＣ２のアノードは接地され、カソードはコンパレータＣＯ２の＋入力端子に接続されると共に、定電流源ＩＯ３を介して電源入力端子ＶＣＣに接続されている。コンパレータＣＯ２の出力端子はｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ１０のベースに接続されている。ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ１０のエミッタは接地されている。
【００４０】
ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ１１のベースは、自身のコレクタとｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ１２のベースに接続され、コレクタはｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱＣ１０のコレクタに接続され、エミッタは電源入力端子ＶＣＣに接続されている。ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ１２のエミッタは電源入力端子ＶＣＣに接続され、コレクタは過充電検出出力端子ＣＯに接続されている。すなわち、ｐｎｐ形バイポーラトランジスタＱＣ１１とＱＣ１２はカレントミラー回路を構成している。
【００４１】
次に、図６を参照して、図５に示した過充電検出部２２０と過充電不感応時間設定回路２５０との動作について説明する。
【００４２】
電池電圧Ｖccが過充電検出電圧より低いとき、過充電検出不感応時間設定端子ＴＤは、ツェナダイオードＤＣ１のツェナ電圧Ｖ２に保たれている。すなわち、コンデンサＣ３はツェナ電圧Ｖ２にチャージされている。このとき、コンパレータＣＯ２の＋入力端子には、ツェナダイオードＤＣ２のツェナ電圧Ｖ１が印加されており、ツェナ電圧Ｖ１よりツェナ電圧Ｖ２が高いので、コンパレータＣＯ２は論理ローレベルの信号を出力している。
【００４３】
さて、充電器４００（図３）により二次電池３００が充電されることにより、電池電圧Ｖccが徐々に上昇して過充電検出電圧以上になると、過充電検出部２２０は過充電検出信号を出力する。この過充電検出信号に応答して、過充電不感応時間設定回路２５０では、コンデンサＣ３に蓄積されている電荷を定電流Ｉ１でディスチャージする。過充電不感応時間はコンデンサＣ３の容量値によって決まる。コンデンサＣ３がディスチャージされることにより、コンパレータＣＯ２の−入力端子の電位が徐々に低下する。そして、その電位がコンパレータＣＯ２の＋入力端子の電位（すなわち、ツェナダイオードＤＣ２のツェナ電圧Ｖ２）より低くなると、コンパレータＣＯ２は論理ハイレベルの信号を出力する。これにより、過充電検出出力端子ＣＯはオフ制御信号を出力する。
【００４４】
本例の場合、コンデンサＣ３の容量値が０．１μＦであるので、過充電不感応時間設定回路２５０に設定される過電流検出不感応時間ｔ１は、１秒である。尚、過充電不感応時間設定回路（不感応部出力部）２５０を使用して過充電検出不感応時間（検知不感応時間）を設定するのは、外乱ノイズや過渡的な電圧変化に起因する誤動作を防止する為である。
【００４５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の過充電保護回路では、二次電池の電池電圧を監視し、その電池電圧が過充電検出電圧以上になると、過充電検出不感応時間設定端子ＴＤに設定された過充電検出不感応時間（検知不感応時間）経過後に、充電制御スイッチ（第２の電界効果トランジスタ）ＦＥＴ２をオフ制御して、充電を禁止している。
【００４６】
しかしながら、充電器４００が過大電流（例えば、１０Ａ以上）を流す異常なものであった場合、従来の過充電保護回路では次に述べるような問題がある。
【００４７】
すなわち、このような場合、充電器４００による二次電池３００の充電後、瞬時に二次電池３００の電池電圧Ｖccが過充電検出電圧以上となる。この場合でも、従来の過充電保護回路では、過充電不感応時間設定回路（不感応部出力部）２５０で設定された過充電検出不感応時間（検知不感応時間）の間、図６に図示したように、充電器４００から二次電池３００へ過大電流が流れ続ける。この為に、この過充電検出不感応時間（検知不感応時間）の間、電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２等にダメージを与える虞がある。
【００４８】
したがって、本発明の課題は、充電器が充電電流として過大電流を流す異常なものであっても、充電制御スイッチ等へのダメージを抑えることができる、過充電保護回路を提供することにある。
【００４９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、正極端子（１０１）と負極端子（１０２）との間に接続された充電器（４００）から二次電池（３００）へ流す充電電流を充電制御スイッチ（ＦＥＴ２）のオン／オフにより制御することにより、前記二次電池を保護する過充電保護回路であって、前記二次電池が過充電状態にあるか否かを検出し、該過充電状態を検出すると過充電検出信号を出力する過充電検出部（２２０）と、該過充電検出信号に応答して、過充電検出不感応時間設定端子（ＴＤ）と接地端子（ＧＮＤ）との間に接続されたコンデンサ（Ｃ３）の容量値によって規定される所定の過充電検出不感応時間経過後に、前記充電制御スイッチをオフさせるためのオフ制御信号を出力する過充電不感応時間設定回路（２５０）とを有する、前記過充電保護回路において、前記充電器が流す前記充電電流が過大電流であるか否かを検出する過大電流検出手段（Ｒ１）と、該過大電流検出手段で前記過大電流が検出されたときに、前記コンデンサに蓄えられている電荷を強制的に瞬時に放電させる強制放電手段（Ｒ１０，Ｑ２）とを備え、前記過大電流を検出したときに、前記過充電検出不感応時間の経過を待つことなく、瞬時に前記充電制御スイッチをオフさせるようにしたことを特徴とする過充電保護回路が得られる。
【００５０】
上記過充電保護回路において、前記過大電流検出手段は、前記充電電流が流れる充電経路に挿入された過大電流検出用抵抗器（Ｒ１）から構成され、前記強制放電手段は、該過大電流検出用抵抗器の一端にベース電流制限用抵抗器（Ｒ１０）を介してベースが接続され、エミッタが前記過大電流検出用抵抗器の他端に接続され、コレクタが前記過充電検出不感応時間設定端子に接続されたｎｐｎ形バイポーラトランジスタ（Ｑ２）から構成されて良い。
【００５１】
上記括弧内の符号は、本発明の理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これらに限定されないのは勿論である。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００５３】
図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る過充電保護回路を含む電池パック１００について説明する。図示の電池パック１００は、後述する過大電流検出手段と強制放電手段とを備えている点を除いて、図３に示した従来の電池パック１００’と同様の構成を有する。したがって、図３に示したものと同様の機能を有するものには同一の参照符号を付して、説明の簡略化のためにそれらの説明については省略する。
【００５４】
従来の電池パック１００’においても、電池保護ＩＣ２００の接地端子ＧＮＤと放電制御スイッチである第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１との間に抵抗器Ｒ１が接続されているが、本発明では、この抵抗器Ｒ１を過大電流検出手段としても使用する。
【００５５】
強制放電手段は、この過大電流検出手段で過大電流が検出されたときに、コンデンサＣ３に蓄えられている電荷を強制的に瞬時に放電させる手段である。本実施の形態では、強制放電手段は、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ３とに接続された抵抗器Ｒ１０およびｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ２とから構成されている。抵抗器Ｒ１０の一端は接地端子ＧＮＤ（抵抗器Ｒ１の一端）に接続され、他端はｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ２のベースに接続されている。ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ２のエミッタは抵抗器Ｒ１の他端（第１の電界効果トランジスタＦＥＴ１のソース）に接続され、コレクタはコンデンサＣ３の一端（過充電検出不感応時間設定端子ＴＤ）に接続されている。抵抗器Ｒ１０は、ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ２のベース電流を制限する為のものである。
【００５６】
次に、図２を参照して、図１の示す電池パック１００の充電時の動作について説明する。ここでは、次のことを仮定する。抵抗器Ｒ１の抵抗値が５０ｍΩであるとする。また、ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ２のベース−エミッタ間順方向バイアス電圧ＶF（Ｑ２）が約０．６Ｖであるとする。更に、充電器４００は、その充電電流Ｉｃとして１２Ａを越える過大電流を流す異常なものであるとする。
【００５７】
このような構成において、二次電池３００を充電するために、充電器４００を外部接続端子１０１、１０２間に接続したとする。この場合、二次電池３００の電池電圧Ｖccが徐々に上昇して、その電池電圧Ｖccが過充電検出電圧を越えたする。この場合、過充電検出部２２０（図４又は図５）は、二次電池３００が過充電状態になったことを検出し、過充電検出信号を出力する。この過充電検出信号に応答して、過充電不感応時間設定回路（不感応部出力部）２５０が動作を開始する。
【００５８】
一方、充電器４００の充電電流Ｉｃは、ＶF（Ｑ２）／Ｒ１より大きい、すなわち、Ｉｃ＞ＶF（Ｑ２）／Ｒ１ので、ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ２はオン状態となる。ここで、上記式中のＲ１は抵抗器Ｒ１の抵抗値を示す。その結果、過充電検出不感応時間設定端子ＴＤに接続されているコンデンサＣ３はそれに蓄えられている電荷を強制的に瞬時に放電する。
【００５９】
換言すれば、抵抗器（過大電流検出手段）Ｒ１で充電器４００の放電電流Ｉｃが過大電流であることが検出されると、強制放電手段（Ｒ１０、Ｑ２）は、コンデンサＣ３に蓄えられている電荷を強制的に瞬時に放電させる。
【００６０】
これにより、過充電検出部２２０によって二次電池３００の電池電圧Ｖccが過充電検出電圧以上になると、過充電不感応時間設定回路（不感応部出力部）２５０（図４、図５）は、過充電検出不感応時間（検知不感応時間）の経過を待つことなく、直ちに（短時間ｔ２で）過充電検出出力端子ＣＯからオフ制御信号を出力する。したがって、瞬時に、充電制御スイッチ（第２の電界効果トランジスタ）ＦＥＴ２をオフ制御して、充電を禁止することができる。この結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２等に対するダメージを抑えることができる。
【００６１】
尚、図示の電池パック１００は、更に、ダイオードＤとツェナダイオードＺＤと抵抗器Ｒ１１とを備えている。ダイオードＤは、過充電検出出力端子ＣＯと抵抗器Ｒ８との間に接続されている。すなわち、ダイオードＤのアノードは過充電検出出力端子ＣＯに接続され、カソードは抵抗器Ｒ８の一端に接続されている。ツェナダイオードＺＤと抵抗器Ｒ１１は正極端子１０１と抵抗器Ｒ８との間に接続されている。すなわち、ツェナダイオードＺＤのアノードは、抵抗器Ｒ８の一端（ダイオードＤのカソード）に接続され、カソードは抵抗器Ｒ１１の一端に接続されている。抵抗器Ｒ１１の他端は正極端子１０１に接続されている。
【００６２】
このようにツェナダイオードＺＤを挿入したのは、充電器４００が過大電圧を発生するものである場合に、以下に述べるように、電界効果トランジスタＦＥＴ１、ＦＥＴ２等を保護するためのものである。尚、ここで述べる過大電圧保護動作の内容については、既に本発明者ら（本出願人）により出願済みである。
【００６３】
過大電圧を発生する充電器４００を外部接続端子１０１、１０２間に接続したとする。その場合、ツェナダイオードＺＤはこの過大電圧を検出する。これにより、ｎｐｎ形バイポーラトランジスタＱ１がオン状態となる。従って、電池保護ＩＣ２００での過電流検出不感応時間（検知不感応時間）の経過を待つことなく、直ちに充電制御スイッチ（第２の電界効果トランジスタ）ＦＥＴ２をオフして、充電を禁止することができる。この結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２等に対するダメージを防止することができる。
【００６４】
以上、本発明について実施の形態によって例を挙げて説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定しないのは勿論である。すなわち、本発明は、過大電流検出手段や強制放電手段は、上述した実施の形態のものに限定せず、他の構成を採用しても良いのは勿論である。また、上述した実施の形態では、強制放電手段（Ｑ２、Ｒ１０）を電池保護ＩＣ２００とは別に外部に設けているが、強制放電手段を電池保護ＩＣ２００に内蔵しても良いのは勿論である。更に、過大電流検出手段の挿入位置は、上述した実施の形態のものに限定されず、充電電流が流れる充電経路中の任意の位置に挿入して良い。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、充電器が流す充電電流が過大電流であるか否かを検出する過大電流検出手段と、この過大電流検出手段で過大電流が検出されたときに、過充電検出不感応時間設定端子と接地端子との間に接続されたコンデンサに蓄えられている電荷を強制的に瞬時に放電させる強制放電手段とを備えているので、過大電流を検出したときに、過充電検出不感応時間の経過を待つことなく、瞬時に充電制御スイッチをオフさせることができる。これにより、充電制御スイッチ等へのダメージを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による過充電保護回路を含む電池パックの構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した過充電保護回路（電池パック）の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】従来の過充電保護回路を含む従来の電池パックの構成を示す回路ブロック図である。
【図４】図３の電池パックを構成する電池保護ＩＣの内部構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す電池保護ＩＣに含まれる不感応部出力部と過充電検出部との組み合わせ（過充電保護回路）の回路構成を示す回路図である。
【図６】図３に示した従来の過充電保護回路（電池パック）の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
２００    電池保護回路（電池保護ＩＣ）
２２０    過充電検出部
２５０    不感応部出力部（過充電不感応時間設定回路）
３００    二次電池
３０１、３０２    リチウムイオン電池
４００    充電器
ＦＥＴ２    電界効果トランジスタ（充電制御スイッチ）
ＴＤ    過充電検出不感応時間設定端子
Ｃ３    コンデンサ
Ｒ１    過大電流検出用抵抗器
Ｒ１０    ベース電流制限用抵抗器
Ｑ２    ｐｎｐ形バイポーラトランジスタ
【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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【図６】
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