(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の二次電池セルと、
前記複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路と、
前記電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子と、
前記スイッチ素子を制御することによって前記複数の二次電池セルを保護する二次電池保護装置と、
前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する外部機器と、を備え、
前記二次電池保護装置は、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
前記外部機器は、
前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御するバランス制御回路を有する、制御システム。
【請求項２】
前記二次電池保護装置は、前記内部配線に前記バランス制御回路の制御によって流れる電流を検出する電流検出回路と、前記複数の二次電池セルのそれぞれに対して設けられる複数の放電回路と、を備え、
前記複数の放電回路は、前記電流検出回路による電流検出結果に応じて、前記複数の二次電池セルのうち対応する二次電池セルを放電させる、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記電流検出回路は、前記内部配線に直列に接続された抵抗素子を含み、
前記複数の放電回路は、それぞれ、前記抵抗素子に発生する電圧降下に応じて、前記複数の二次電池セルのうち対応する二次電池セルを放電させるトランジスタを含む、請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記配線経路に流れる電流を制御する電流制御回路を備え、
前記バランス制御回路は、前記電流制御回路を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記電流制御回路は、前記配線経路の導通と非導通とを切り替える切り替え回路を有し、
前記バランス制御回路は、前記切り替え回路を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記切り替え回路は、前記複数の二次電池セルのうち対応する二次電池セルに並列に接続された複数のスイッチを含む、請求項５に記載の制御システム。
【請求項７】
前記電流制御回路は、前記複数の二次電池セルのうち対応する二次電池セルに並列に接続された複数の電流源と、前記複数の電流源のうち対応する電流源に直列に接続された複数のスイッチと、を含み、
前記バランス制御回路は、前記複数の電流源と前記複数のスイッチを制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、請求項４に記載の制御システム。
【請求項８】
前記複数の二次電池セルは、
第１正極と、前記複数の二次電池セルの負極の中で電位が最低の第１負極とを有する第１二次電池セルと、
第２正極と、前記第１正極に接続された第２負極とを有する第２二次電池セルと、を含み、
前記一つ以上のモニタ端子は、
前記第２負極の電位をモニタ可能に設けられたモニタ端子を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の制御システム。
【請求項９】
直列に接続された複数の二次電池セルの電極の電位をモニタする機器が行う制御方法であって、
前記複数の二次電池セルは、前記複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子を二次電池保護回路が制御することによって保護されるセルであり、
前記二次電池保護回路は、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
前記機器は、
前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、制御方法。
【請求項１０】
直列に接続された複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子を制御することによって前記複数の二次電池セルを保護する二次電池保護集積回路であって、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
外部機器が、前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御できるように、前記一つ以上のモニタ端子は、前記一つ以上の電極の電位を出力する、二次電池保護集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システム、制御方法及び二次電池保護集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直列に接続された複数の二次電池セルと、複数の二次電池セル間に接続される中点端子とを有するバッテリーパックを充電する充電装置が知られている。充電装置は、中点端子から充放電を行うことでセル間の電圧バランスを調整する充電制御マイコンを備える。充電制御マイコンは、バッテリーパックの＋端子と−端子との間の電圧と、中点端子と−端子との電圧から、二つのセルの電圧を算出し、両セルの電圧の差が所定値以上の場合に、セル間の電圧バランスを調整する。一方、バッテリーパックは、複数の二次電池セルを保護する一対の保護ＦＥＴを−端子と二次電池セルとの間に備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５７２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、−端子と二次電池セルとの間に存在する一対の保護ＦＥＴのオン抵抗によって電圧降下が生ずるため、中点端子と−端子との間の端子間電圧は、実際のセル電圧よりも高くなる。その結果、セル間の電圧バランスの調整精度が低下するおそれがある。
【０００５】
本開示は、直列に接続された複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを高精度に制御可能な制御システム、制御方法及び二次電池保護集積回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、
直列に接続された複数の二次電池セルと、
前記複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路と、
前記電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子と、
前記スイッチ素子を制御することによって前記複数の二次電池セルを保護する二次電池保護装置と、
前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する外部機器と、を備え、
前記二次電池保護装置は、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
前記外部機器は、
前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御するバランス制御回路を有する、制御システムを提供する。
【０００７】
本開示は、
直列に接続された複数の二次電池セルの電極の電位をモニタする機器が行う制御方法であって、
前記複数の二次電池セルは、前記複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子を二次電池保護回路が制御することによって保護されるセルであり、
前記二次電池保護回路は、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
前記機器は、
前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御する、制御方法を提供する。
【０００８】
本開示は、
直列に接続された複数の二次電池セルに直列に接続された電源経路に直列に挿入された少なくとも一つのスイッチ素子を制御することによって前記複数の二次電池セルを保護する二次電池保護集積回路であって、
前記複数の二次電池セルの全体又は各々の電圧を監視して過充電又は過放電を検出する異常検出回路と、
前記複数の二次電池セルの電極のうち前記スイッチ素子が接続された電極を含む一つ以上の電極の電位を、前記スイッチ素子を含まない経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、
前記一つ以上の電極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、
前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入され、前記異常検出回路により過充電又は過放電が検出された状態で前記内部配線に流れる電流を遮断する一つ以上の内部スイッチと、
前記異常検出回路による異常検出結果に応じて、前記内部スイッチのそれぞれをオン又はオフにするスイッチ制御回路と、を有し、
外部機器が、前記内部スイッチがオンのときの前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御できるように、前記一つ以上のモニタ端子は、前記一つ以上の電極の電位を出力する、二次電池保護集積回路を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、直列に接続された複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを高精度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルの異常が検出されていない正常状態での第１放電経路を示す図である。
【図２】第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルの異常が検出されていない正常状態での第２放電経路を示す図である。
【図３】第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち少なくとも一つの二次電池セルの過放電が検出された状態での放電経路を示す図である。
【図４】第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち少なくとも一つの二次電池セルの過放電が検出された状態で充電器が接続された場合の充電経路を示す図である。
【図５】第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの過充電が検出された状態での放電経路を示す図である。
【図６】第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの過充電が検出された状態での放電経路を示す図である。
【図７】第２実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充放電によるセルバランス制御での充電経路を示す図である。
【図８】第２実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。
【図９】第３実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。
【図１０】第３実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。
【図１１】第３実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充電によるセルバランス制御での充電経路を示す図である。
【図１２】第４実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。
【図１３】第４実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電又は低電位側の二次電池セルの充電によるセルバランス制御での充放電経路を示す図である。
【図１４】第５実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。
【図１５】第６実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。
【図１６】各状態でのスイッチ制御と端子処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施形態を図面に従って説明する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図である。図１に示す制御システム３０１は、直列に接続された複数（この例では、２つ）の二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧のバランスを制御するシステムである。制御システム３０１は、外部機器１４０と電池パック１５１とを備える。
【００１３】
外部機器１４０は、電池パック１５１に接続される機器である。外部機器１４０は、電池パック１５１を充電する充電器でもよいし、電池パック１５１から供給される電力で動作する機器でもよい。電池パック１５１から供給される電力で動作する機器の具体例として、スマートフォン、タブレット、携帯電話などの電子機器が挙げられる。
【００１４】
外部機器１４０は、複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御するバランス制御回路３３を有する。バランス制御回路３３については後述する。
【００１５】
電池パック１５１は、直列に接続された複数の二次電池セル２０１，２０２を収容する部品であり、外部機器１４０に接続されて使用される。電池パック１５１は、複数の二次電池セル２０１，２０２と、二次電池保護装置１１０とを備える。
【００１６】
複数の二次電池セル２０１，２０１は、充電可能な電池セルである。二次電池の具体例として、リチウムイオン電池、リチウムポリマ電池などが挙げられる。
【００１７】
二次電池セル２０１は、第１二次電池セルの一例であり、正極２０１ｂと負極２０１ａとを有する。正極２０１ｂは、第１正極の一例である。負極２０１ａは、複数の二次電池セルの各々の低電位側の電極である複数の負極の中で電位が最低の第１負極の一例である。二次電池セル２０２は、第２二次電池セルの一例であり、正極２０２ｂと負極２０２ａとを有する。正極２０２ｂは、第２正極の一例である。負極２０２ａは、正極２０１ｂに接続されている。
【００１８】
二次電池保護装置１１０は、複数の二次電池セル２０１，２０２を電源として動作し、複数の二次電池セル２０１，２０２の充放電を制御することによって複数の二次電池セル２０１，２０２を過放電等から保護する。二次電池保護装置１１０は、例えば、スイッチ回路１３、保護ＩＣ１２０、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５、容量素子Ｃ１，Ｃ２及びこれらが実装される不図示の基板を備える。
【００１９】
基板の具体例として、プリント基板が挙げられる。基板には、端子Ｂ−、端子Ｂ＋、端子ＢＭ、端子Ｐ−、端子Ｐ＋、端子ＢＳＬ及び端子ＢＳＭが設けられている。これらの各端子は、例えば、基板に形成された電極である。さらに、基板には、電源経路７，８が設けられている。
【００２０】
端子Ｂ−は、電池マイナス側端子の一例であり、直列に接続された二次電池セルの中で最も低電位の二次電池セル２０１の負極２０１ａに接続される。端子Ｂ＋は、電池プラス側端子の一例であり、直列に接続された二次電池セルの中で最も高電位の二次電池セル２０２の正極２０２ｂに接続される。端子ＢＭは、電池モニタ端子の一例であり、直列に接続された二次電池セルのうち隣り合う二次電池セルの間に接続される。端子ＢＭは、この例では、二次電池セル２０１の正極２０１ｂと二次電池セル２０２の負極２０２ａとに接続される。
【００２１】
端子Ｐ−は、負荷マイナス側端子の一例であり、外部機器１４０のグランド端子に接続される。端子Ｐ＋は、負荷プラス側端子の一例であり、外部機器１４０の電源端子に接続される。
【００２２】
端子Ｂ−と端子Ｐ−とは、マイナス側の電源経路７によって接続されている。電源経路７は、端子Ｂ−と端子Ｐ−との間の電流経路であり、充電電流又は放電電流が流れる。電源経路７は、二次電池セル２０１の負極２０１ａに直列に接続されている。
【００２３】
端子Ｂ＋と端子Ｐ＋とは、プラス側の電源経路８によって接続されている。電源経路８は、端子Ｂ＋と端子Ｐ＋との間の電流経路であり、充電電流又は放電電流が流れる。電源経路８は、二次電池セル２０２の正極２０２ｂに直列に接続されている。
【００２４】
端子ＢＳＬは、第１モニタ端子の一例であり、二次電池セル２０１の負極２０１ａの電位を電源経路７，８とは異なる経路でモニタ可能に設けられている。端子ＢＳＬは、バランス制御回路３３の低電位側モニタ部に接続される。端子ＢＳＭは、第２モニタ端子の一例であり、二次電池セル２０２の負極２０２ａの電位を電源経路７，８とは異なる経路でモニタ可能に設けられている。端子ＢＳＭは、バランス制御回路３３の高電位側モニタ部に接続される。
【００２５】
スイッチ回路１３は、端子Ｂ−と端子Ｐ−との間の電源経路７に直列に挿入される。スイッチ回路１３は、例えば、充電制御トランジスタ１１と放電制御トランジスタ１２とが直列に接続された直列回路である。充電制御トランジスタ１１のオフにより、二次電池セル２０１，２０２の充電電流が流れる電源経路７が遮断され、二次電池セル２０１，２０２の充電電流の流れが禁止される。放電制御トランジスタ１２のオフにより、二次電池セル２０１，２０２の放電電流が流れる電源経路７が遮断され、二次電池セル２０１，２０２の放電電流の流れが禁止される。
【００２６】
充電制御トランジスタ１１と放電制御トランジスタ１２は、それぞれ、例えば、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）である。充電制御トランジスタ１１は、充電制御トランジスタ１１の寄生ダイオードの順方向が二次電池セル２０１，２０２の放電電流の流れる方向に一致するように電源経路７に直列に挿入されたスイッチ素子である。放電制御トランジスタ１２は、放電制御トランジスタ１２の寄生ダイオードの順方向が二次電池セル２０１，２０２の充電電流の流れる方向に一致するように電源経路７に直列に挿入されたスイッチ素子である。
【００２７】
保護ＩＣ１２０は、二次電池保護集積回路の一例である。保護ＩＣ１２０は、二次電池セル２０１，２０２を電源として動作する。保護ＩＣ１２０は、スイッチ回路１３を制御することによって、二次電池セル２０１，２０２を過放電等から保護する。例えば、保護ＩＣ１２０は、充電制御トランジスタ１１をオフにすることによって、二次電池セル２０１，２０２を充電異常（例えば、過充電、充電方向の過電流（充電過電流）など）から保護する。一方、保護ＩＣ１２０は、放電制御トランジスタ１２をオフすることによって、二次電池セル２０１，２０２を放電異常（例えば、過放電、放電方向の過電流（放電過電流）など）から保護する。
【００２８】
保護ＩＣ１２０は、端子ＶＤＤ、端子ＶＳＳ、端子ＶＢＭ、端子ＤＯ、端子ＣＯ、端子ＶＭ、端子ＢＳ１及び端子ＢＳ２を備える。これらの端子は、保護ＩＣ１２０の内部回路を保護ＩＣ１２０外部と接続するための外部接続端子である。
【００２９】
端子ＶＤＤは、電源経路８に接続されるプラス側電源端子の一例であり、端子Ｂ＋を介して二次電池セル２０２の正極２０２ｂに接続される。この例では、端子ＶＤＤは、抵抗素子Ｒ１及び端子Ｂ＋を介して、二次電池セル２０２の正極２０２ｂに接続される。抵抗素子Ｒ１と容量素子Ｃ１によって、ＣＲフィルタが構成されている。
【００３０】
端子ＶＳＳは、二次電池セル２０１の負極２０１ａとスイッチ回路１３との間で電源経路７に接続されるマイナス側電源端子の一例であり、端子Ｂ−を介して二次電池セル２０１の負極２０１ａに接続されるグランド端子である。
【００３１】
端子ＶＢＭは、直列に接続された二次電池セルのうち隣り合う二次電池セルの間の電位（中間電位）をモニタ可能に設けられた中間モニタ端子の一例である。この例では、端子ＶＢＭは、抵抗素子Ｒ２及び端子ＢＭを介して、二次電池セル２０１の正極２０１ｂと二次電池セル２０２の負極２０２ａとの間に接続される。抵抗素子Ｒ２と容量素子Ｃ２によって、ＣＲフィルタが構成されている。
【００３２】
端子ＣＯは、二次電池セル２０１，２０２の充電を禁止する信号を出力する充電制御端子の一例であり、充電制御トランジスタ１１の制御電極（例えばＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート）に接続される。
【００３３】
端子ＤＯは、二次電池セル２０１，２０２の放電を禁止する信号を出力する放電制御端子の一例であり、放電制御トランジスタ１２の制御電極（例えば、ＭＯＳＦＥＴの場合、ゲート）に接続される。
【００３４】
端子ＶＭは、端子Ｐ−の電位を監視する監視端子の一例であり、端子Ｐ−とスイッチ回路１３との間で電源経路７に接続される。端子ＶＭは、抵抗素子Ｒ３を介して端子Ｐ−に接続される。
【００３５】
端子ＢＳ１は、端子ＢＳＬと同様に、第１モニタ端子の一例であり、二次電池セル２０１の負極２０１ａの電位を電源経路７，８とは異なる経路でモニタ可能に設けられている。この例では、端子ＢＳ１は、抵抗素子Ｒ５を介して、端子ＢＳＬに接続される。端子ＢＳ１及び端子ＢＳＬを含む配線経路に流れる電流の電流値は、抵抗素子Ｒ５の抵抗値によって調整可能となる。
【００３６】
端子ＢＳ２は、端子ＢＳＭと同様に、第２モニタ端子の一例であり、二次電池セル２０２の負極２０２ａの電位を電源経路７，８とは異なる経路でモニタ可能に設けられている。端子ＢＳ２は、抵抗素子Ｒ４を介して、端子ＢＳＭに接続される。端子ＢＳ２及び端子ＢＳＭを含む配線経路に流れる電流の電流値は、抵抗素子Ｒ４の抵抗値によって調整可能となる。
【００３７】
保護ＩＣ１２０は、放電制御回路８１、充電制御回路８２、スイッチ制御回路８３、内部配線８５，８６、内部スイッチ２１，２２，２３，２４，４３及び内部抵抗５１，５２を備える。
【００３８】
放電制御回路８１は、二次電池セル２０１，２０２の放電異常を検出する異常検出回路を有する。放電制御回路８１は、二次電池セル２０１，２０２の放電異常が当該異常検出回路により検出された場合、当該異常検出回路の検出結果に基づき、スイッチ回路１３を制御する制御回路の一例である。充電制御回路８２は、二次電池セル２０１，２０２の充電異常を検出する異常検出回路を有する。充電制御回路８２は、二次電池セル２０１，２０２の充電異常が当該異常検出回路により検出された場合、当該異常検出回路の検出結果に基づき、スイッチ回路１３を制御する制御回路の一例である。
【００３９】
充電制御回路８２は、二次電池セル２０１，２０２の過充電（所定の異常の一例）を検出する過充電検出回路（異常検出回路の一例）を備える。過充電検出回路は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電源電圧ＶＤを監視する。過充電検出回路は、複数の二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧を監視してもよい。例えば、過充電検出回路は、端子ＶＢＭと端子ＶＳＳとの間の電圧を二次電池セル２０１のセル電圧ＶＣ１として監視し、端子ＶＤＤと端子ＶＢＭとの間の電圧を二次電池セル２０２のセル電圧ＶＣ２として監視する。セル電圧ＶＣ１とセル電圧ＶＣ２とのうち少なくとも一方が所定の過充電検出閾値Ｖｄｅｔ１以上になることが過充電検出回路により検出された場合、充電制御回路８２は、充電制御トランジスタ１１をオフさせる充電制御信号を端子ＣＯから出力する（過充電保護動作）。充電制御トランジスタ１１がオフされることにより、二次電池セル２０１，２０２の充電方向の電流が遮断されるため、二次電池セル２０１，２０２が過充電されることを防止することができる。
【００４０】
放電制御回路８１は、二次電池セル２０１，２０２の過放電（所定の異常の一例）を検出する過放電検出回路（異常検出回路の一例）を備える。過放電検出回路は、端子ＶＤＤと端子ＶＳＳとの間の電源電圧ＶＤを監視する。過放電検出回路は、複数の二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧を監視してもよい。例えば、過放電検出回路は、端子ＶＢＭと端子ＶＳＳとの間の電圧を二次電池セル２０１のセル電圧ＶＣ１として監視し、端子ＶＤＤと端子ＶＢＭとの間の電圧を二次電池セル２０２のセル電圧ＶＣ２として監視する。セル電圧ＶＣ１とセル電圧ＶＣ２とのうち少なくとも一方が所定の過放電検出閾値Ｖｄｅｔ２以下になることが過放電検出回路により検出された場合、放電制御回路８１は、放電制御トランジスタ１２をオフさせる放電制御信号を端子ＤＯから出力する（過放電保護動作）。放電制御トランジスタ１２がオフされることにより、二次電池セル２０１，２０２の放電方向の電流が遮断されるため、二次電池セル２０１，２０２が過放電されることを防止することができる。
【００４１】
放電制御回路８１は、二次電池セル２０１，２０２の放電過電流（所定の異常の一例）を検出する放電過電流検出回路（異常検出回路の一例）を備える。放電過電流検出回路は、端子ＶＭと端子ＶＳＳとの間の電流検出電圧ＶＩを監視する。電流検出電圧ＶＩが所定の放電過電流検出閾値Ｖｄｅｔ３以上になることが放電過電流検出回路により検出された場合、放電制御回路８１は、放電制御トランジスタ１２をオフさせる放電制御信号を端子ＤＯから出力する（放電過電流保護動作）。放電制御トランジスタ１２がオフされることにより、二次電池セル２０１，２０２の放電方向の電流が遮断されるため、二次電池セル２０１，２０２を放電する方向に過電流が流れることを防止することができる。
【００４２】
充電制御回路８２は、二次電池セル２０１，２０２の充電過電流（所定の異常の一例）を検出する充電過電流検出回路（異常検出回路の一例）を備える。充電過電流検出回路は、端子ＶＭと端子ＶＳＳとの間の電流検出電圧ＶＩを監視する。電流検出電圧ＶＩが所定の充電過電流検出閾値Ｖｄｅｔ４以下になることが充電過電流検出回路により検出された場合、充電制御回路８２は、充電制御トランジスタ１１をオフさせる充電制御信号を端子ＣＯから出力する（充電過電流保護動作）。充電制御トランジスタ１１がオフされることにより、二次電池セル２０１，２０２の充電方向の電流が遮断されるため、二次電池セル２０１，２０２を充電する方向に過電流が流れることを防止することができる。
【００４３】
内部配線８５は、負極２０１ａと端子ＢＳＬとの間に介在する電流経路であり、より詳しくは、端子ＶＳＳと端子ＢＳ１との間に介在する電流経路である。内部配線８６は、負極２０２ａと端子ＢＳＭとの間に介在する電流経路であり、より詳しくは、端子ＶＢＭと端子ＢＳ２との間に介在する電流経路である。
【００４４】
スイッチ制御回路８３は、上述の異常検出回路による異常検出結果に応じて、複数の内部スイッチ２１，２２，２３，２４，４３のそれぞれをオン又はオフにする回路である。
【００４５】
内部スイッチ２１は、内部配線８５に直列に挿入されている。内部スイッチ２２は、端子ＢＳ１と端子ＶＭとをショート可能に設けられている。内部スイッチ２３は、内部配線８６に直列に挿入されている。内部スイッチ２４は、端子ＢＳ２と端子ＶＭとをショート可能に設けられている。内部スイッチ４３は、内部抵抗５１を介して端子ＶＭを端子ＶＳＳにプルダウンした状態と、内部抵抗５２を介して端子ＶＭを端子ＶＤＤにプルアップした状態と、プルアップもプルダウンもしない状態とを選択可能に設けられている。複数の内部スイッチ２１，２２，２３，２４，４３のそれぞれは、上述の異常検出回路による異常検出結果に応じて、スイッチ制御回路８３によってオン又はオフとなる。
【００４６】
外部機器１４０は、バランス制御回路３３を備える。バランス制御回路３３は、複数の端子ＢＳＬ，ＢＳＭの電位に基づいて、複数の内部配線８５，８６のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、複数の二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧のバランスを制御する。この例では、外部機器１４０は、複数の内部配線８５，８６のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御する電流制御回路３０を備える。バランス制御回路３３は、この電流制御回路３０を制御することによって、複数の二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧のバランスを制御する。
【００４７】
電流制御回路３０は、例えば、複数の二次電池セル２０１，２０２のうち対応する二次電池セルに並列に接続された複数の電流源３１，３２を含む。バランス制御回路３３は、複数の電流源３１，３２のうちの一方から、複数の内部配線８５，８６のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に、定電流が流れるように、電流制御回路３０を制御することによって、複数の二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧のバランスを制御する。
【００４８】
電流源３２は、例えば、二次電池セル２０１に並列に接続された定電流源である。バランス制御回路３３は、電流源３２により生成される定電流を、内部配線８６及び電源経路７を含む配線経路ＤＲ１（図１参照）に流すことによって、二次電池セル２０１の放電量を制御する。これにより、電池パック１５１内の抵抗素子Ｒ４の抵抗値が経年劣化や設計変更等により変化しても、外部機器１４０は、二次電池セル２０１、内部配線８６及び電源経路７を含む配線経路ＤＲ１に、所望の放電量の放電電流を流すことができる。
【００４９】
電流源３１は、例えば、二次電池セル２０２に並列に接続された定電流源である。バランス制御回路３３は、電流源３１により生成される定電流を、内部配線８６及び電源経路８を含む配線経路ＤＲ２（図２参照）に流すことによって、二次電池セル２０２の放電量を制御する。これにより、電池パック１５１内の抵抗素子Ｒ４の抵抗値が経年劣化や設計変更等により変化しても、外部機器１４０は、二次電池セル２０２、内部配線８６及び電源経路７を含む配線経路ＤＲ２に、所望の放電量の放電電流を流すことができる。
【００５０】
電流制御回路３０は、例えば、複数の二次電池セル２０１，２０２のうち対応する二次電池セルに並列に接続された複数のスイッチ２５，２６を含む切り替え回路を有する。バランス制御回路３３は、この切り替え回路を制御することによって、複数の二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧のバランスを制御する。切り替え回路は、複数の内部配線８５，８６のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路の導通と非導通とを切り替える。
【００５１】
スイッチ２６は、二次電池セル２０１に並列に且つ電流源３２に直列に接続されている。スイッチ２６は、バランス制御回路３３からの切り替え信号に応じて、内部配線８６及び電源経路７を含む配線経路ＤＲ１（図１参照）の導通と非導通とを切り替える。これにより、外部機器１４０は、二次電池セル２０１、内部配線８６及び電源経路７を含む配線経路ＤＲ１に、所望の放電量を制御できる。
【００５２】
スイッチ２５は、二次電池セル２０２に並列に且つ電流源３１に直列に接続されている。スイッチ２５は、バランス制御回路３３からの切り替え信号に応じて、内部配線８６及び電源経路８を含む配線経路ＤＲ２（図２参照）の導通と非導通とを切り替える。これにより、外部機器１４０は、二次電池セル２０２、内部配線８６及び電源経路８を含む配線経路ＤＲ２に、所望の放電量を制御できる。
【００５３】
図１６は、各状態でのスイッチ制御と端子処理の一例を示す図である。以下、図１６を適宜参照して、制御システムの動作例について説明する。
【００５４】
充電制御回路８２は、二次電池セル２０１，２０２の過充電と充電過電流とが検出されていない場合、充電制御トランジスタ１１をオンにする。一方、充電制御回路８２は、二次電池セル２０１，２０２の過充電と充電過電流の少なくとも一方が検出された場合、充電制御トランジスタ１１をオフにする。
【００５５】
放電制御回路８１は、二次電池セル２０１，２０２の過放電と放電過電流とが検出されていない場合、放電制御トランジスタ１２をオンにする。一方、放電制御回路８１は、二次電池セル２０１，２０２の過放電と放電過電流の少なくとも一方が検出された場合、放電制御トランジスタ１２をオフにする。
【００５６】
図１及び図２は、二次電池セル２０１，２０２の異常が検知されていない正常状態の場合を示す。スイッチ制御回路８３は、二次電池セル２０１，２０２の過充電と過放電と放電過電流と充電過電流とが検出されていない場合（正常状態）、内部スイッチ２１をオン、内部スイッチ２２をオフ、内部スイッチ２３をオン、内部スイッチ２４をオフ、内部スイッチ４３をオフにする。これにより、端子ＢＳＬは、端子Ｂ−、端子ＶＳＳ及び負極２０１ａと略同電位になるとともに、端子ＢＳＭは、端子ＢＭ、端子ＶＢＭ及び負極２０２ａと略同電位になる。
【００５７】
したがって、図１，２に示す正常状態では、バランス制御回路３３は、端子ＢＳＭと端子Ｐ−との電位差をモニタすることで、二次電池セル２０１のセル電圧を高精度に測定できる。また、図１，２に示す正常状態では、バランス制御回路３３は、端子ＢＳＭと端子Ｐ＋との電位差をモニタすることで、二次電池セル２０２のセル電圧を高精度に測定できる。また、図１，２に示す正常状態では、バランス制御回路３３は、端子ＢＳＬと端子Ｐ＋との電位差をモニタすることで、二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧を加えたセル電圧（総セル電圧ＶＣ）を高精度に測定できる。
【００５８】
図１は、正常状態において、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧よりも高い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０１のセル電圧を下げるため、スイッチ２６をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０１を配線経路ＤＲ１で放電させる。
【００５９】
図２は、正常状態において、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧よりも高い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０２のセル電圧を下げるため、スイッチ２５をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０２を配線経路ＤＲ２で放電させる。
【００６０】
バランス制御回路３３は、二次電池セル２０１のセル電圧と二次電池セル２０２のセル電圧との差が所定の閾値以下となった場合、スイッチ２５，２６をいずれもオフすることで、セルバランス制御による二次電池セル２０１，２０２の放電を停止する。
【００６１】
図３は、第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち少なくとも一つの過放電が検出された状態での放電経路を示す図である。スイッチ制御回路８３は、複数の二次電池セル２０１，２０２のうち少なくとも一つの二次電池セルの過放電が検出された状態では、内部スイッチ２１をオフ、内部スイッチ２２をオン、内部スイッチ２３をオフ、内部スイッチ２４をオン、内部スイッチ４３をプルアップ側にする。これにより、端子ＢＳＬ（端子ＢＳ１）及び端子ＢＳＭ（端子ＢＳ２）は、端子Ｐ−（端子ＶＭ）にショートされ、端子Ｐ−は、端子ＶＤＤにプルアップされる。したがって、過放電が検出された状態において、電源経路８から、外部機器１４０の電源端子ＶＤＤ、外部機器１４０の抵抗分１４３及び寄生ダイオード１４１，１４２を経由して、端子ＢＳ１，ＢＳ２に流れるリーク電流経路ＤＲ３を遮断できる。その結果、二次電池セル２０１，２０２の放電の進行を抑制できる。
【００６２】
図４は、第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち少なくとも一つの二次電池セルの過放電が検出された状態で充電器が接続された場合の充電経路を示す図である。スイッチ制御回路８３は、複数の二次電池セル２０１，２０２のうち少なくとも一つの二次電池セルの過放電が検出された状態で充電器１３０が接続されると、内部スイッチ２１をオン、内部スイッチ２２をオフ、内部スイッチ２３をオン、内部スイッチ２４をオフ、内部スイッチ４３をプルアップ側にする。これにより、端子ＢＳＬ（端子ＢＳ１）は、端子Ｐ−（端子ＶＳＳ）にショートされ、端子ＢＳＭ（端子ＢＳ２）は、端子ＢＭ（端子ＶＢＭ）にショートされ、端子Ｐ−は、端子ＶＤＤにプルアップされる。したがって、過放電が検出された状態で充電器１３０が接続されると、充電器１３０から二次電池セル２０１，２０２への配線経路ＣＲ１で二次電池セル２０１，２０２を充電できる。また、外部機器１４０は、寄生ダイオード１４１，１４２（図３参照）の順方向電圧の影響なく、二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧を高精度に測定できるので、予備充電と急速充電とが無駄に繰り返されることを抑止できる。
【００６３】
図５は、第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの過充電が検出された状態での放電経路を示す図である。スイッチ制御回路８３は、複数の二次電池セル２０１，２０２のうちどちらか一方のみの過充電が検出された状態では、内部スイッチ２１をオフ、内部スイッチ２２をオン、内部スイッチ２３をオン、内部スイッチ２４をオフ、内部スイッチ４３をオフにする。これにより、端子ＢＳＬ（端子ＢＳ１）は、端子Ｐ−（端子ＶＭ）にショートされ、端子ＢＳＭ（端子ＢＳ２）は、端子ＢＭ（端子ＶＢＭ）にショートされ、端子Ｐ−は、ハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）となる。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０１のセル電圧を下げるため、スイッチ２６をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０１を配線経路ＤＲ１で放電させる。したがって、過充電が検出された状態でも、セルバランス制御により二次電池セル２０１を放電することが可能となる。
【００６４】
図６は、第１実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの過充電が検出された状態での放電経路を示す図である。スイッチ制御回路８３は、複数の二次電池セル２０１，２０２のうちどちらか一方のみの過充電が検出された状態では、内部スイッチ２１をオフ、内部スイッチ２２をオン、内部スイッチ２３をオン、内部スイッチ２４をオフ、内部スイッチ４３をオフにする。これにより、端子ＢＳＬ（端子ＢＳ１）は、端子Ｐ−（端子ＶＭ）にショートされ、端子ＢＳＭ（端子ＢＳ２）は、端子ＢＭ（端子ＶＢＭ）にショートされ、端子Ｐ−は、ハイインピーダンス（Ｈｉ−Ｚ）となる。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０２のセル電圧を下げるため、スイッチ２５をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０２を配線経路ＤＲ２で放電させる。したがって、過充電が検出された状態でも、セルバランス制御により二次電池セル２０２を放電することが可能となる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充放電によるセルバランス制御での充電経路を示す図である。図８は、第２実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。第２実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。
【００６７】
図７，８に示す制御システム３０２では、外部機器１４０は、複数の内部配線８５，８６のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御する電流制御回路３０を備える。電流制御回路３０は、内部配線８６に直列に接続された電流源３８と、電流源３８に直列に接続されたスイッチ２７を含む切り替え回路とを有する。
【００６８】
図７及び図８は、二次電池セル２０１，２０２の異常が検知されていない正常状態の場合を示す。図７，８に示す正常状態では、バランス制御回路３３は、配線経路ＣＲ２（図７参照）で流す充電電流によって二次電池セル２０１を充電し、又は、配線経路ＤＲ１（図８参照）で流す放電電流によって二次電池セル２０１を放電して、二次電池セル２０１のセル電圧を二次電池セル２０２のセル電圧に近づける。
【００６９】
図７は、正常状態において、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧よりも低い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧と比較して低いと判定した場合、二次電池セル２０１のセル電圧を上げるため、スイッチ２７をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０１を配線経路ＣＲ２で充電する。二次電池セル２０１は、電流源３８により出力される電流で充電される。電流源３８は、例えば定電流源である。
【００７０】
図８は、正常状態において、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧よりも高い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０１のセル電圧を下げるため、スイッチ２６をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０１を配線経路ＤＲ１で放電させる。二次電池セル２０１は、電流源３２により出力される電流で放電する。電流源３２は、例えば定電流源である。
【００７１】
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。図１０は、第３実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。図１１は、第３実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの充電によるセルバランス制御での充電経路を示す図である。第３実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。
【００７２】
図９，１０，１１に示す制御システム３０３では、保護ＩＣ１２０は、端子ＢＳ１，ＢＳＬ及び内部配線８５を備えない。図９，１０，１１は、二次電池セル２０１，２０２の異常が検知されていない正常状態の場合を示す。
【００７３】
図９は、正常状態において、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧よりも高い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０１のセル電圧を下げるため、スイッチ２６をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０１を配線経路ＤＲ１で放電させる。二次電池セル２０１は、電流源３２により出力される電流で放電する。電流源３２は、例えば定電流源である。
【００７４】
図１０は、正常状態において、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧よりも高い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０２のセル電圧を下げるため、スイッチ２５をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０２を配線経路ＤＲ２で放電させる。二次電池セル２０２は、電流源３１により出力される電流で放電する。電流源３１は、例えば定電流源である。
【００７５】
図１１は、正常状態において、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧よりも低い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧と比較して低いと判定した場合、二次電池セル２０１のセル電圧を上げるため、スイッチ２７をオフからオンに切り替えることで二次電池セル２０１を配線経路ＣＲ２で充電する。二次電池セル２０１は、電流源３８により出力される電流で充電される。電流源３８は、例えば定電流源である。
【００７６】
＜第４実施形態＞
図１２は、第４実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち低電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。図１３は、第４実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電又は低電位側の二次電池セルの充電によるセルバランス制御での充放電経路を示す図である。第４実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。上述の実施形態における制御システム３０１等では、放電電流が流れるセルバランス放電経路は、外部機器１４０を経由する。これに対し、第４実施形態における図１２，１３に示す制御システム３０４では、放電電流（後述の制御電流を除く）が流れるセルバランス放電経路は、電池パック１５１側にある。
【００７７】
図１２は、正常状態において、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧よりも高い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０１のセル電圧が二次電池セル２０２のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０１のセル電圧を下げるため、スイッチ２９をオフからオンに切り替える。これにより、二次電池セル２０１の正極２０１ｂから、端子ＢＭ、端子ＶＢＭ、端子ＢＳ２、端子ＢＳＭ、スイッチ２９、端子Ｐ−、スイッチ回路１３及び端子Ｂ−を経由して、二次電池セル２０１の負極２０１ａに至る配線経路ＤＲ５で流れる制御電流が生成される。
【００７８】
二次電池保護装置１１０は、内部配線８６にバランス制御回路３３の制御によって流れる電流を検出する電流検出回路４４と、複数の二次電池セル２０１，２０２のそれぞれに対して設けられる複数の放電回路３６，３７とを備える。電流検出回路４４及び放電回路３６，３７は、電池ＩＣ１２１の外部に設けられ、基板に実装される。放電回路３６は、電流検出回路４４による電流検出結果に応じて、二次電池セル２０１，２０２のうち対応する二次電池セル２０１を放電させる。放電回路３７は、電流検出回路４４による電流検出結果に応じて、二次電池セル２０１，２０２のうち対応する二次電池セル２０２を放電させる。
【００７９】
電流検出回路４４は、この例では、内部配線８６に直列に接続された抵抗素子Ｒ７を含み、制御電流により抵抗素子Ｒ７に発生する電圧降下を検出する。抵抗素子Ｒ７は、端子ＢＭ（負極２０２ａ）と端子ＶＢＭとの間の電流経路に直列に挿入されている。
【００８０】
放電回路３６は、抵抗素子Ｒ７に発生する電圧降下に応じて、複数の二次電池セル２０１，２０２のうち対応する二次電池セル２０１を放電させるスイッチ４１と、スイッチ４１に直列に接続される抵抗素子Ｒ９とを含む。スイッチ４１と抵抗素子Ｒ９との直列回路は、二次電池セル２０１に並列に接続されている。スイッチ４１は、例えば、抵抗素子Ｒ７の一端に接続されるソースと、抵抗素子Ｒ９の一端に接続されるドレインと、抵抗素子Ｒ７の他端（端子ＶＢＭ）に接続されるゲートとを有するＰチャネル型のＭＯＳトランジスタである。抵抗素子Ｒ９の他端は、端子ＶＳＳに接続される。
【００８１】
放電回路３７は、抵抗素子Ｒ８に発生する電圧降下に応じて、複数の二次電池セル２０１，２０２のうち対応する二次電池セル２０２を放電させるスイッチ４０と、スイッチ４０に直列に接続される抵抗素子Ｒ８とを含む。スイッチ４０と抵抗素子Ｒ８との直列回路は、二次電池セル２０２に並列に接続されている。スイッチ４０は、例えば、抵抗素子Ｒ７の一端に接続されるソースと、抵抗素子Ｒ８の一端に接続されるドレインと、抵抗素子Ｒ７の他端（端子ＶＢＭ）に接続されるゲートとを有するＮチャネル型のＭＯＳトランジスタである。抵抗素子Ｒ８の他端は、端子ＶＤＤに接続される。
【００８２】
バランス制御回路３３がスイッチ２９をオンさせることで制御電流が流れることによって、電流検出回路４４が閾値以上の電圧降下量を抵抗素子Ｒ７により検出すると、放電回路３６は、二次電池セル２０１に並列に接続されたスイッチ４１をオンさせることでセルバランス放電が実行される。これにより、二次電池セル２０１の正極２０１ｂから、端子ＢＭ、抵抗素子Ｒ９、スイッチ４１及び端子Ｂ−を経由して、二次電池セル２０１の負極２０１ａに至る配線経路ＤＲ４で流れる放電電流が生成される。抵抗素子Ｒ９は、この放電電流の電流値を調整（制限）するための素子である。
【００８３】
図１３は、正常状態において、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧よりも高い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０２のセル電圧を下げるため、スイッチ２８をオフからオンに切り替える。これにより、外部機器１４０の電源Ｖから、スイッチ２８、端子ＢＳＭ、端子ＢＳ２、端子ＶＢＭ及び端子ＢＭを経由して、二次電池セル２０１の正極２０１ｂに至る配線経路ＣＲ４で流れる制御電流が生成される。
【００８４】
バランス制御回路３３がスイッチ２８をオンさせることで制御電流が流れることによって、電流検出回路４４が閾値以上の電圧降下量を抵抗素子Ｒ７により検出すると、放電回路３７は、二次電池セル２０２に並列に接続されたスイッチ４０をオンさせることでセルバランス放電が実行される。これにより、二次電池セル２０２の正極２０２ｂから、端子Ｂ＋、抵抗素子Ｒ１、抵抗素子Ｒ８、スイッチ４０及び端子ＢＭを経由して、二次電池セル２０２の負極２０２ａに至る配線経路ＤＲ６で流れる放電電流が生成される。抵抗素子Ｒ８は、この放電電流の電流値を調整（制限）するための素子である。
【００８５】
＜第５実施形態＞
図１４は、第５実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。第５実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。
【００８６】
図１４に示す制御システム３０５では、外部機器１４０は、複数の内部配線８５，８６のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御する電流制御回路３０を備える。電流制御回路３０は、内部配線８６に直列に接続された電流源３１と、電流源３１に直列に接続されたスイッチ２５を含む切り替え回路とを有する。
【００８７】
図１４は、二次電池セル２０１，２０２の異常が検知されていない正常状態の場合を示す。図１４に示す正常状態では、バランス制御回路３３は、配線経路ＤＲ２（図１４参照）で流す放電電流によって二次電池セル２０２を放電して、二次電池セル２０２のセル電圧を二次電池セル２０１のセル電圧に近づける。
【００８８】
図１４は、正常状態において、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧よりも高い場合を示している。バランス制御回路３３は、二次電池セル２０２のセル電圧が二次電池セル２０１のセル電圧と比較して高いと判定した場合、二次電池セル２０２のセル電圧を下げるため、スイッチ２５をオン状態に切り替えることで二次電池セル２０２を配線経路ＤＲ２で放電させる。
【００８９】
＜第６実施形態＞
図１５は、第６実施形態における制御システムの一構成例を示す図であって、複数の二次電池セルのうち高電位側の二次電池セルの放電によるセルバランス制御での放電経路を示す図である。第６実施形態において、上述の実施形態と同様の構成についての説明は、上述の説明を援用することで、省略する。
【００９０】
図１５に示す制御システム３０６では、保護ＩＣ１２０は、端子ＶＢ２を備え、基板は、端子ＢＳＨを備える。内部配線８６は、端子ＶＢＭ２と端子ＢＳ２との間を結ぶ。端子ＶＢＭ２は、抵抗素子Ｒ２を介さずに端子ＢＭに接続され、端子ＶＢＭ１は、抵抗素子Ｒ２を介して端子ＢＭに接続される。端子ＢＳＨは、抵抗素子Ｒ６を介して端子Ｂ＋（正極２０２ｂ）に接続され、端子Ｐ＋は、抵抗素子Ｒ６を介さずに端子Ｂ＋（正極２０２ｂ）に接続される。
【００９１】
保護ＩＣ１２０は、端子ＶＢＭ１と端子ＶＳＳとの間の電位差を検出することで、二次電池セル２０１のセル電圧を測定し、端子ＶＢＭ１と端子ＶＤＤとの間の電位差を検出することで、二次電池セル２０２のセル電圧を測定する。これにより、放電電流が流れる配線経路と異なる配線経路で二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧を測定するので、その測定精度が向上する。
【００９２】
また、バランス制御回路３３は、端子ＢＳＨと端子ＢＳＭとの間の電位差を検出することで、二次電池セル２０２のセル電圧を測定し、端子ＢＳＨと端子ＢＳＬとの間の電位差を検出することで、二次電池セル２０１，２０２の総セル電圧ＶＣを測定する。これにより、放電電流が流れる配線経路と異なる配線経路で二次電池セル２０２のセル電圧及び二次電池セル２０１，２０２の総セル電圧ＶＣを測定するので、その測定精度が向上する。
【００９３】
このように、上述の各実施形態では、外部機器１４０は、スイッチ回路１３を迂回して、複数の二次電池セル２０１，２０２の各々のセル電圧をモニタできるので、そのモニタ精度が高くなる。よって、そのモニタ結果に基づいてセルバランス制御を行うので、複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを高精度に制御できる。また、外部機器１４０が複数の二次電池セルの各々のセル電圧を測定するための内部配線に内部スイッチが直列に挿入されているので、内部スイッチをオフすることで、内部配線に生じた電流を遮断できる。
【００９４】
以上、制御システム、制御方法及び二次電池保護集積回路を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【００９５】
また、例えば、充電制御トランジスタ１１と放電制御トランジスタ１２の配置位置は、図示の位置に対して互いに置換されてもよい。また、スイッチ回路１３は、保護ＩＣ１２０に内蔵されてもよい。また、充電器１３０は、基板に実装されていてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
７，８  電源経路
１３  スイッチ回路
２１，２２，２３，２４  内部スイッチ
２５，２６，２７，２８，２９，４０，４１，４２  スイッチ
３０  電流制御回路
３１，３２，３８  電流源
３３  バランス制御回路
３６，３７  放電回路
４３  内部スイッチ
４４  電流検出回路
５１，５２  内部抵抗
８１  放電制御回路
８２  充電制御回路
８３  スイッチ制御回路
８５，８６  内部配線
１１０  二次電池保護装置
１２０，１２１  保護ＩＣ
１３０  充電器
１４０  外部機器
１４１，１４２  寄生ダイオード
１４３  抵抗分
１５１  電池パック
２０１，２０２  二次電池セル
２０１ａ，２０２ａ  負極
２０１ｂ，２０２ｂ  正極
３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６  制御システム
【要約】
【課題】直列に接続された複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを高精度に制御すること。
【解決手段】二次電池保護装置と外部機器とを備え、前記二次電池保護装置は、直列に接続された複数の二次電池セルの一つ以上の負極の電位を、電源経路とは異なる経路でモニタ可能に設けられた一つ以上のモニタ端子と、前記一つ以上の負極と前記一つ以上のモニタ端子との間に介在する一つ以上の内部配線と、前記一つ以上の内部配線のそれぞれに対して直列に挿入された一つ以上の内部スイッチとを有し、前記外部機器は、前記一つ以上のモニタ端子の電位に基づいて、前記一つ以上の内部配線のうち少なくとも一つの内部配線を含む配線経路に流れる電流を制御することによって、前記複数の二次電池セルの各々のセル電圧のバランスを制御するバランス制御回路を有する、制御システム。
【選択図】図１【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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【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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