(57)【要約】【課題】パルス充電においても、二次電池を過充電から保護できなくなるおそれを低減することができる過充電保護回路を提供する。【解決手段】電圧検出部２２と、通常状態Ｓ１、判定実行状態Ｓ２、及び充電禁止状態Ｓ３を有する制御部２１とを備えた。そして、制御部２１は、通常状態Ｓ１において、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えた場合、判定実行状態Ｓ２へ遷移し、判定実行状態Ｓ２において、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えている期間の当該判定実行状態Ｓ２になった後の積算値が、第１基準時間ｔ１を超えた場合、充電禁止状態Ｓ３へ遷移し、判定実行状態Ｓ２において、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃより低い判定解除電圧Ｖｒｅ２を下回った場合、通常状態Ｓ１へと遷移するようにした。【選択図】図２
2009278843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池を充電可能にする通常状態、前記二次電池が過充電状態か否かを判定する判定実行状態、及び前記二次電池の充電を禁止する充電禁止状態を有する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記通常状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記二次電池の充電を禁止すべき電圧として予め設定された過充電検知電圧を超えた場合、前記判定実行状態へ遷移し、
前記判定実行状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が前記過充電検知電圧を超えている期間の当該判定実行状態になった後の積算値が、予め設定された第１基準時間を超えた場合、前記充電禁止状態へ遷移し、
前記判定実行状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が前記過充電検知電圧より低い判定解除電圧を下回った場合、前記通常状態へと遷移すること
を特徴とする過充電保護回路。
【請求項２】
前記判定解除電圧として、
充電中における端子電圧が前記過充電検知電圧となる充電状態の前記二次電池の、開路電圧より低い電圧が、予め設定されていること
を特徴とする請求項１記載の過充電保護回路。
【請求項３】
前記制御部は、
前記判定実行状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、予め設定された第２基準時間の間、継続して前記判定解除電圧を下回った場合、前記通常状態へと遷移すること
を特徴とする請求項１又は２記載の過充電保護回路。
【請求項４】
前記制御部は、
前記充電禁止状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、予め設定された第３基準時間の間、継続して前記判定解除電圧以下の禁止解除電圧を下回った場合、前記通常状態へと遷移すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の過充電保護回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の過充電保護回路と、
前記二次電池と
を備え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】
本発明は、二次電池を過充電から保護する過充電保護回路、及びこれを備えた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池は、満充電電圧を超えて過充電されると、特性が劣化したり安全性が低下したりするおそれがある。そのため、このような二次電池を充電する充電回路は、二次電池が満充電になったことを検出して充電を停止することで、二次電池が過充電にならないように充電を制御するようになっている。
【０００３】
しかし、充電回路の誤動作や故障が生じると、二次電池が過充電されて、二次電池の特性が劣化したり安全性が低下したりするおそれがある。そこで、二次電池を使用する機器や電池パックには、二次電池の過充電を検出し、二次電池の充電を禁止することで過充電から二次電池を保護する過充電保護回路が設けられている（例えば、特許文献１，２，３。）。
【０００４】
図７は、背景技術に係る過充電保護回路の動作を説明するための状態遷移図である。また、図８は、二次電池を定電流充電した場合における過充電保護回路の動作を説明するための波形図である。まず、過充電保護回路は、通常、二次電池の充放電が可能な通常状態（ステートＳ１０１）になっている。ここで、図８のタイミングＴ１０１で二次電池の定電流充電が開始されると、二次電池の電池電圧が上昇する。
【０００５】
そして、電池電圧が過充電検知電圧Ｖ１を超えると（タイミングＴ１０２）、タイマ回路が計時を開始し、そのタイマ値が上昇する。そして、タイマ値が閾値時間ｔ１０１に達すると、過充電保護回路は、ステートＳ１０１から、二次電池の過充電状態を示すステートＳ１０２へ遷移する。ステートＳ１０２では、二次電池の充電が禁止され、二次電池に充電電流が流れなくなって、電池電圧が低下する（タイミングＴ１０３）。このようにして、二次電池が過充電から保護されるようになっている。
【０００６】
そして、ステート１０２においても放電は可能であるから、二次電池が放電して電池電圧が禁止解除電圧Ｖ２を下回った状態が閾値時間ｔ１０２の間継続すると、通常状態（ステート１０１）に遷移して、再び二次電池の充電が可能にされるようになっている。
【特許文献１】特開平５−１１１１７７号公報
【特許文献２】特開平８−１８６９４０号公報
【特許文献３】特開平１１−８９０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、二次電池の充電方式として、充電電流をパルス状にオン、オフしながら充電を行うパルス充電方式が知られている。図９は、パルス充電が行われた場合における、図７の過充電保護動作を説明するための波形図である。
【０００８】
まず、タイミングＴ１１１において、二次電池への、パルス状の充電電流の供給が開始される。図９では、充電電流が流れている時間をｔｏｎ、充電電流が停止されている時間をｔｏｆｆで示している。そして、電池電圧が過充電検知電圧Ｖ１を超えると（タイミングＴ１１２）、タイマ回路が計時を開始し、そのタイマ値が上昇する。
【０００９】
ここで、タイマ値がｔ１０１に達する前に、タイミングＴ１１１から時間ｔｏｎが経過すると、充電電流がゼロになって電池電圧が低下し、過充電検知電圧Ｖ１を下回る。そうすると、タイマがリセットされてステートＳ１０１のまま維持され、ステートＳ１０２へ遷移しないから、パルス充電は禁止されない。
【００１０】
そして、タイミングＴ１１３から時間ｔｏｆｆ経過すると、再び充電電流が流れて電池電圧が過充電検知電圧Ｖ１を超え（タイミングＴ１１４）、タイマ回路が計時を開始し、そのタイマ値が上昇する。ここで、時間ｔｏｎが閾値時間ｔ１０１より短いと、必ずタイマ値がｔ１０１に達する前に時間ｔｏｎが経過して充電電流がゼロになり、電池電圧が低下して過充電検知電圧Ｖ１を下回る。そうすると、タイマがリセットされてステートＳ１０１のまま維持され、ステートＳ１０２へ遷移しないから、パルス充電は禁止されない（タイミングＴ１１５）。
【００１１】
また、パルス充電においては、二次電池の充電が進むにつれて時間ｔｏｎを短くするように、充電パルスを制御するようになっている。すなわち、時間ｔｏｎは、可変制御されるから、予め閾値時間ｔ１０１を時間ｔｏｎより短い値に設定しておくことはできない。
【００１２】
以下、タイミングＴ１１５〜タイミングＴ１１４〜タイミングＴ１１５・・・の動作が継続し、二次電池の充電が禁止されないままパルス充電が継続することとなり、二次電池を過充電から保護することができないという、不都合があった。
【００１３】
本発明の目的は、パルス充電においても、二次電池を過充電から保護できなくなるおそれを低減することができる過充電保護回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る過充電保護回路は、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池を充電可能にする通常状態、前記二次電池が過充電状態か否かを判定する判定実行状態、及び前記二次電池の充電を禁止する充電禁止状態を有する制御部とを備え、前記制御部は、前記通常状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、前記二次電池の充電を禁止すべき電圧として予め設定された過充電検知電圧を超えた場合、前記判定実行状態へ遷移し、前記判定実行状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が前記過充電検知電圧を超えている期間の当該判定実行状態になった後の積算値が、予め設定された第１基準時間を超えた場合、前記充電禁止状態へ遷移し、前記判定実行状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が前記過充電検知電圧より低い判定解除電圧を下回った場合、前記通常状態へと遷移する。
【００１５】
この構成によれば、制御部は、二次電池を充電可能にする通常状態と、二次電池の充電を禁止する充電禁止状態との他に、二次電池が過充電状態か否かを判定する判定実行状態をとり得るようになっている。そして、通常状態において、二次電池の端子電圧が過充電検知電圧を超えると、制御部は、一旦判定実行状態へ遷移する。判定実行状態になると、二次電池の端子電圧が過充電検知電圧より低い判定解除電圧を下回らない限り、通常状態へ遷移しないので、パルス充電の充電パルスがオフしても、判定実行状態が維持されるようになっている。そして、パルス充電の充電パルスがオン、オフを繰り返したとしても、判定実行状態が維持されている間、二次電池の端子電圧が過充電検知電圧を超えている期間が積算されるので、パルス充電が継続すると、当該積算値が増大し、いずれ第１基準時間を超えることとなる。そうすると、制御部２１は、充電禁止状態へ遷移して、二次電池の充電を禁止するので、パルス充電においても、二次電池を過充電から保護できなくなるおそれを低減することができる。
【００１６】
また、前記判定解除電圧として、充電中における端子電圧が前記過充電検知電圧となる充電状態の前記二次電池の、開路電圧より低い電圧が、予め設定されていることが好ましい。
【００１７】
二次電池の端子電圧は、充電電流が流れる充電中、二次電池の内部抵抗で生じる電圧上昇分を含むため、開路電圧より高い電圧になっている。この充電中における端子電圧が過充電検知電圧となるまで充電された状態の二次電池において、充電電流をゼロにしたときの開路電圧より低い電圧を、前記判定解除電圧として設定すると、判定実行状態において、パルス充電の充電パルスがオフしても、二次電池の端子電圧が判定解除電圧を下回ることがない。従って、充電パルスがオフした際に、確実に判定実行状態を維持できるので、二次電池の端子電圧が過充電検知電圧を超えている期間の積算を継続することができる結果、パルス充電においても、二次電池を過充電から保護する確実性が向上する。
【００１８】
また、前記制御部は、前記判定実行状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、予め設定された第２基準時間の間、継続して前記判定解除電圧を下回った場合、前記通常状態へと遷移することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、判定実行状態において、充電パルスがオフした際に、ノイズの影響によって瞬時的に二次電池の端子電圧が判定解除電圧を下回った場合であっても、第２基準時間の間継続しない限り判定実行状態が維持される。その結果、ノイズによって誤って通常状態へ遷移するおそれが低減されて、二次電池の端子電圧が過充電検知電圧を超えている期間の積算が継続される確実性が向上するので、二次電池を過充電から保護する確実性が向上する。
【００２０】
また、前記制御部は、前記充電禁止状態において、前記電圧検出部によって検出された端子電圧が、予め設定された第３基準時間の間、継続して前記判定解除電圧以下の禁止解除電圧を下回った場合、前記通常状態へと遷移することが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、制御部は、充電禁止状態において、例えば二次電池が放電するなどして端子電圧が低下し、端子電圧が第３基準時間の間、継続して禁止解除電圧を下回った場合、二次電池の過充電状態が解消したと考えられるので、通常状態へと遷移して二次電池を充電可能にする。これにより、一旦、充電が禁止された二次電池であっても、過充電状態が解消すれば、再び充電が可能となる。
【００２２】
また、本発明に係る電池パックは、上述の記載の過充電保護回路と、前記二次電池とを備える。
【００２３】
この構成によれば、過充電保護回路を備えた電池パックにおいて、電池パックがパルス充電された場合であっても、二次電池を過充電から保護できなくなるおそれを低減することができる。
【発明の効果】
【００２４】
このような構成の過充電保護回路では、制御部は、二次電池を充電可能にする通常状態と、二次電池の充電を禁止する充電禁止状態との他に、二次電池が過充電状態か否かを判定する判定実行状態をとり得るようになっている。そして、通常状態において、二次電池の端子電圧が過充電検知電圧を超えると、制御部は、一旦判定実行状態へ遷移する。判定実行状態になると、二次電池の端子電圧が過充電検知電圧より低い判定解除電圧を下回らない限り、通常状態へ遷移しないので、パルス充電の充電パルスがオフしても、判定実行状態が維持されるようになっている。そして、パルス充電の充電パルスがオン、オフを繰り返したとしても、判定実行状態が維持されている間、二次電池の端子電圧が過充電検知電圧を超えている期間が積算されるので、パルス充電が継続すると、当該積算値が増大し、いずれ第１基準時間を超えることとなる。そうすると、制御部２１は、充電禁止状態へ遷移して、二次電池の充電を禁止するので、パルス充電においても、二次電池を過充電から保護できなくなるおそれを低減することができる。
【００２５】
また、このような構成の電池パックは、電池パックがパルス充電された場合であっても、二次電池を過充電から保護できなくなるおそれを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る過電圧保護回路の一例である電池保護回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。
【００２７】
図１に示す電池パック１は、電池保護回路２、二次電池３、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、ダイオードＤ１，Ｄ２、及び接続端子１１，１２を備えて構成されている。電池パック１は、例えば携帯電話機、デジタルカメラ、携帯型パーソナルコンピュータ、電気自動車、ハイブリットカー等、種々の電池駆動機器、装置に接続されて、電力を供給する電池パックである。
【００２８】
電池保護回路２は、例えば集積回路によって構成されている。電池保護回路２は、制御部２１、電圧検出部２２、及びタイマ回路２３を備えている。なお、電池保護回路２は、電池パックに内蔵されている例に限らない。例えば、上述のような電池駆動機器、装置に電池保護回路２が設けられていてもよく、二次電池３を充電する充電器に電池保護回路２が設けられていてもよい。
【００２９】
二次電池３は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等、種々の二次電池で構成されている。二次電池３は、単電池であってもよく、複数の二次電池が組み合わされた組電池であってもよい。
【００３０】
接続端子１１，１２は、電池駆動機器、装置や充電器等に接続可能な電極やコネクタ等の接続端子である。接続端子１１は、二次電池３の正極に接続されている。接続端子１２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を介して二次電池３の負極に接続されている。
【００３１】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２としては、種々のスイッチング素子を用いることができ、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）が用いられている。スイッチング素子Ｑ１のソース−ドレイン間には、接続端子１２側がアノードとなる方向に寄生ダイオードＤ１が形成されている。また、スイッチング素子Ｑ２のソース−ドレイン間には、二次電池３側がアノードとなる方向に寄生ダイオードＤ２が形成されている。
【００３２】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートは、電池保護回路２に接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、電池保護回路２からの制御信号に応じてオン、オフするようになっている。これにより、スイッチング素子Ｑ１がオフすると、二次電池３の充電が禁止される。また、スイッチング素子Ｑ２がオフすると、二次電池３の放電が禁止される。
【００３３】
電圧検出部２２は、二次電池３の端子電圧Ｖｃｅｌｌを検出する。電圧検出部２２としては、例えばコンパレータ、誤差増幅器、アナログデジタルコンバータ等、種々の電圧検出回路を用いることができる。
【００３４】
タイマ回路２３は、後述する第１基準時間ｔ１、第２基準時間ｔ２、及び第３基準時間ｔ３を計時する。タイマ回路２３は、例えばマルチバイブレータ等のアナログタイマであってもよく、ＰＴＭ（Programmable Timer Module）等のデジタルタイマであってもよい。また、第１基準時間ｔ１、第２基準時間ｔ２、及び第３基準時間ｔ３を計時するタイマ回路をそれぞれ備えていてもよい。
【００３５】
制御部２１は、例えばステートマシンや論理回路を用いて構成されていてもよく、例えばマイクロコンピュータを用いて構成されていてもよい。制御部２１は、例えば電圧検出部２２によって検出される端子電圧Ｖｃｅｌｌが、二次電池３の過放電を防止するために予め設定された放電禁止電圧Ｖｏｆｆ以下になった場合、スイッチング素子Ｑ２をオフさせて、過放電による二次電池３の劣化を防止するようになっている。
【００３６】
また、過充電保護回路としての制御部２１は、二次電池３を充電可能にする通常状態Ｓ１、二次電池３が過充電状態か否かを判定する判定実行状態Ｓ２、及び二次電池３の充電を禁止する充電禁止状態Ｓ３を有している。通常状態Ｓ１、判定実行状態Ｓ２、及び充電禁止状態Ｓ３は、例えばステートマシンのステート、論理ゲートのオン、オフ状態、フリップフロップ回路のオン、オフ状態、あるいはマイクロコンピュータによるプログラムの実行状態等によって得られるようになっている。
【００３７】
図２は、過充電保護回路としての制御部２１の動作の一例を示す状態遷移図である。まず、制御部２１は、通常、二次電池の充放電が可能な通常状態Ｓ１になっている。図３は、接続端子１１，１２に接続された図略の充電回路によって、パルス充電が行われた場合における電池保護回路２の動作を説明するための波形図である。図３の横軸は時間の経過を示している。また、上から順に、二次電池３へ供給される充電電流、二次電池３の端子電圧Ｖｃｅｌｌ、及びタイマ回路２３のタイマ値を示している。
【００３８】
まず、タイミングＴ１において、図略の充電回路から接続端子１１，１２を介して二次電池３へ、パルス状の充電電流の供給が開始される。図３では、充電電流が流れている充電時間をｔｏｎ、充電電流が停止されている充電停止時間をｔｏｆｆで示している。そして、パルス状の充電電流により二次電池３が充電されるのに伴って、端子電圧Ｖｃｅｌｌが徐々に上昇する。図３は、第２基準時間ｔ２＞充電停止時間ｔｏｆｆである場合の動作について、示している。
【００３９】
そして、電圧検出部２２で検出された端子電圧Ｖｃｅｌｌが、二次電池３の充電を禁止すべき電圧として予め設定された過充電検知電圧Ｖｏｃを超えると（タイミングＴ２）、制御部２１が判定実行状態Ｓ２へ移行する。そして、タイマ回路２３が、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えている時間の積算を開始し、そのタイマ値が上昇する。
【００４０】
そして、タイマ値が第１基準時間ｔ１に達する前に、タイミングＴ１から充電時間ｔｏｎが経過すると、充電電流がゼロになる。そうすると、二次電池３の内部抵抗に充電電流が流れることで生じていた電圧降下がゼロとなり、電圧検出部２２で検出される端子電圧Ｖｃｅｌｌが低下し、過充電検知電圧Ｖｏｃを下回る（タイミングＴ３）。第１基準時間ｔ１としては、正常なパルス充電において、端子電圧Ｖｃｅｌｌのピーク電圧が過充電検知電圧Ｖｏｃを上回る状態でパルス充電が実行される時間より長い時間、例えば５秒程度の時間が予め設定されている。
【００４１】
ここで、充電電流が流れているときに端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃになる充電状態の二次電池３について、充放電電流をゼロにしたときの端子電圧Ｖｃｅｌｌ、すなわち開路電圧より低い電圧が、判定解除電圧Ｖｒｅ２として予め設定されている。
【００４２】
従って、タイミングＴ２において、端子電圧Ｖｃｅｌｌが、二次電池３のＳＯＣ（State Of Charge）の増大に伴い過充電検知電圧Ｖｏｃを超えた場合には、タイミングＴ３において充放電電流がゼロになっても、端子電圧Ｖｃｅｌｌが判定解除電圧Ｖｒｅ２以下になることはない。そのため、制御部２１は、タイミングＴ３においても通常状態Ｓ１へ移行することなく判定実行状態Ｓ２を維持し、タイマ回路２３のタイマ値がそのまま維持される。
【００４３】
一方、タイミングＴ２において、二次電池３が、過充電検知電圧Ｖｏｃに相当するＳＯＣに達していないにもかかわらず、例えばノイズによって、瞬時的に端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えた場合には、ノイズが消えれば端子電圧Ｖｃｅｌｌが判定解除電圧Ｖｒｅ２を下回る。そして、電圧検出部２２で検出された端子電圧Ｖｃｅｌｌが、判定解除電圧Ｖｒｅ２を下回っている時間が第２基準時間ｔ２を超えると、制御部２１は、通常状態Ｓ１へ移行する。
【００４４】
第２基準時間ｔ２としては、ノイズを排除できる程度の時間、例えば１秒程度の時間が予め設定されている。これにより、ノイズにより誤って判定実行状態Ｓ２へ遷移した場合、判定実行状態Ｓ２において、ノイズに起因して端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えた時間が積算されて充電禁止状態Ｓ３へ遷移してしまうおそれが低減される。
【００４５】
また、判定実行状態Ｓ２において、端子電圧Ｖｃｅｌｌが判定解除電圧Ｖｒｅ２を下回る時間が継続して第２基準時間ｔ２を超えた場合に通常状態Ｓ１へ遷移するので、ノイズによって瞬時的に端子電圧Ｖｃｅｌｌが判定解除電圧Ｖｒｅ２を下回った場合に誤って、通常状態Ｓ１に遷移してしまうおそれが低減される。
【００４６】
次に、判定実行状態Ｓ２において、タイミングＴ３から充電停止時間ｔｏｆｆが経過すると、再び二次電池３に充電電流が流れて端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超える（タイミングＴ４）。そうすると、タイマ回路２３によって、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えている時間の積算が実行され、そのタイマ値が上昇する。
【００４７】
以降、タイミングＴ３，Ｔ４と同様の動作が繰り返されて、タイマ回路２３による積算タイマ値が増大する。そして、タイマ回路２３の積算タイマ値が、予め設定された第１基準時間ｔ１を超えると、制御部２１は、充電禁止状態Ｓ３へ遷移してスイッチング素子Ｑ１をオフにすることで、二次電池３の充電を禁止する（タイミングＴ５）。これにより、パルス充電においても二次電池を過充電から保護することができる。
【００４８】
なお、制御部２１は、充電禁止状態Ｓ３において、スイッチング素子Ｑ１をオフすることで、二次電池３の充電を禁止する例を示したが、例えば制御部２１は、充電禁止状態Ｓ３において、充電器に充電の停止要求を送信することにより、充電を禁止するようにしてもよい。
【００４９】
充電禁止状態Ｓ３においては、スイッチング素子Ｑ１がオフされても、ダイオードＤ１を介して二次電池３が放電可能にされている。そして、例えば接続端子１１，１２に接続された図略の負荷装置へ二次電池３から電力供給されて、電圧検出部２２により検出される端子電圧Ｖｃｅｌｌが、過充電のおそれのない電圧として予め設定された禁止解除電圧Ｖｒｅ１を下回り、かつ下回っている時間が第３基準時間ｔ３を超えると、制御部２１は、通常状態Ｓ１へ遷移する。通常状態Ｓ１へ遷移すると、制御部２１は、スイッチング素子Ｑ１をオンして二次電池３の充電を可能にする。
【００５０】
第３基準時間ｔ３としては、ノイズを排除できる程度の時間、例えば１秒程度の時間が予め設定されている。これにより、ノイズにより瞬時的に端子電圧Ｖｃｅｌｌが禁止解除電圧Ｖｒｅ１を下回った場合に、誤って通常状態Ｓ１へ遷移し、二次電池３が充電されて過充電になるおそれが低減される。
【００５１】
なお、図３においては、禁止解除電圧Ｖｒｅ１と判定解除電圧Ｖｒｅ２とが等しい電圧に設定されている例を示しているが、判定解除電圧Ｖｒｅ２は、充電電流が流れているときに端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃになる充電状態の二次電池３の開路電圧より低い電圧にされていればよく、禁止解除電圧Ｖｒｅ１以上の電圧値であってもよい。
【００５２】
次に、第２基準時間ｔ２＜充電停止時間ｔｏｆｆである場合の電池保護回路２の動作について、図４を参照しつつ説明する。まず、タイミングＴ１１において、図略の充電回路から接続端子１１，１２を介して二次電池３へ、パルス状の充電電流の供給が開始される。そして、パルス状の充電電流により二次電池３が充電されるのに伴って、端子電圧Ｖｃｅｌｌが徐々に上昇する。
【００５３】
そして、電圧検出部２２で検出された端子電圧Ｖｃｅｌｌが、過充電検知電圧Ｖｏｃを超えると（タイミングＴ１２）、制御部２１が判定実行状態Ｓ２へ移行する。そして、タイマ回路２３が、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えている時間の積算を開始し、そのタイマ値が上昇する。タイミングＴ１２では、瞬時的に端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えているものの、二次電池３は、まだ過充電検知電圧Ｖｏｃに相当するＳＯＣまで充電されていないものとする。
【００５４】
そして、タイミングＴ１２から充電時間ｔｏｎが経過して充電電流がゼロになる。そうすると、電圧検出部２２で検出される端子電圧Ｖｃｅｌｌが低下し、判定解除電圧Ｖｒｅ２を下回る（タイミングＴ１３）。ここで、第２基準時間ｔ２＜充電停止時間ｔｏｆｆであるから、再び充電電流の供給が開始されるより前に、第２基準時間ｔ２が経過する（タイミングＴ１４）。そうすると、制御部２１は、通常状態Ｓ１に遷移して、タイマ回路２３のタイマ値が初期化される。
【００５５】
次に、タイミングＴ１５で再び二次電池３への充電電流の供給が開始され、二次電池３が過充電状態になるまでＳＯＣが増大し、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超える（タイミングＴ１５）。そうすると、制御部２１が判定実行状態Ｓ２へ移行する。そして、タイマ回路２３が、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えている時間の積算を開始し、そのタイマ値が上昇する。
【００５６】
そして、タイミングＴ１５から充電時間ｔｏｎが経過して充電電流がゼロになる。そうすると、電圧検出部２２で検出される端子電圧Ｖｃｅｌｌが低下する。このとき、二次電池３は、過充電検知電圧Ｖｏｃに相当するＳＯＣまで充電されているから、端子電圧Ｖｃｅｌｌは、判定解除電圧Ｖｒｅ２を上回る（タイミングＴ１６）。そのため、制御部２１は、タイミングＴ１６においても通常状態Ｓ１へ移行することなく判定実行状態Ｓ２を維持し、タイマ回路２３のタイマ値がそのまま維持される。
【００５７】
次に、判定実行状態Ｓ２において、タイミングＴ１６から充電停止時間ｔｏｆｆが経過すると、再び二次電池３に充電電流が流れて端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超える（タイミングＴ１７）。そうすると、タイマ回路２３によって、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えている時間の積算が実行され、そのタイマ値が上昇する。
【００５８】
以降、タイミングＴ１６，Ｔ１７と同様の動作が繰り返されて、タイマ回路２３による積算タイマ値が増大する。そして、タイマ回路２３の積算タイマ値が、第１基準時間ｔ１を超えると、制御部２１は、充電禁止状態Ｓ３へ遷移してスイッチング素子Ｑ１をオフにすることで、二次電池３の充電を禁止する（タイミングＴ１８）。これにより、パルス充電において、第２基準時間ｔ２＜充電停止時間ｔｏｆｆである場合においてもパルス充電を禁止して、二次電池３を過充電から保護することができる。
【００５９】
次に、判定解除電圧Ｖｒｅ２が、過充電検知電圧Ｖｏｃより低い電圧、より具体的には、充電中における端子電圧が過充電検知電圧Ｖｏｃとなる充電状態の二次電池３の、開路電圧より低い電圧に設定されていることの効果について説明する。
【００６０】
図５は、図２に示す状態遷移図において、判定実行状態Ｓ２から充電禁止状態Ｓ３への遷移条件を、「端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを下回る時間が継続して第２基準時間ｔ２を超えた場合」としたときの状態遷移図である。図５に示す状態遷移図によれば、まず、第２基準時間ｔ２＞充電停止時間ｔｏｆｆである場合は、図３と同様の動作となり、二次電池３を過充電から保護することができる。
【００６１】
一方、第２基準時間ｔ２＜充電停止時間ｔｏｆｆである場合、図５に示す状態遷移図によれば、図６に示すような動作となる。まず、タイミングＴ２１において、図略の充電回路から接続端子１１，１２を介して二次電池３へ、パルス状の充電電流の供給が開始される。そして、パルス状の充電電流により二次電池３が充電されるのに伴って、端子電圧Ｖｃｅｌｌが徐々に上昇する。
【００６２】
そして、電圧検出部２２で検出された端子電圧Ｖｃｅｌｌが、過充電検知電圧Ｖｏｃを超えると（タイミングＴ２２）、制御部２１が判定実行状態Ｓ２へ移行する。そして、タイマ回路２３が、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを超えている時間の積算を開始し、そのタイマ値が上昇する。
【００６３】
そして、タイマ値が第１基準時間ｔ１に達する前に、タイミングＴ２２から充電時間ｔｏｎが経過すると、充電電流がゼロになる。そうすると、二次電池３の内部抵抗に充電電流が流れることで生じていた電圧降下がゼロとなり、電圧検出部２２で検出される端子電圧Ｖｃｅｌｌが低下し、過充電検知電圧Ｖｏｃを下回る（タイミングＴ２３）。
【００６４】
そうすると、第２基準時間ｔ２＜充電停止時間ｔｏｆｆであるから、タイミングＴ２３から充電停止時間ｔｏｆｆが経過する前に、端子電圧Ｖｃｅｌｌが過充電検知電圧Ｖｏｃを下回ったまま必ず第２基準時間ｔ２が経過し、制御部２１が、通常状態Ｓ１へ遷移し、タイマ回路２３のタイマ値が初期化される（タイミングＴ２４）。
【００６５】
以降、タイミングＴ２２〜Ｔ２４を繰り返し、タイマ回路２３のタイマ値が第１基準時間ｔ１に達することなくパルス充電が継続される。従って、図６に示す状態遷移図によれば、第２基準時間ｔ２＜充電停止時間ｔｏｆｆの場合に二次電池３を過充電から保護することができない。
【００６６】
しかしながら、図２に示す状態遷移図に従う制御部２１によれば、図４に示すように、第２基準時間ｔ２＜充電停止時間ｔｏｆｆとなる場合であっても、タイミングＴ１８でパルス充電を禁止して、二次電池３を過充電から保護することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両等、種々の電池駆動機器に電力を供給する二次電池を過充電から保護するための過充電保護回路、及びこの過充電保護回路を備えた電池パックとして好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の一実施形態に係る過電圧保護回路の一例である電池保護回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】過充電保護回路としての制御部の動作の一例を示す状態遷移図である。
【図３】パルス充電が行われた場合における電池保護回路の動作を説明するための波形図である。
【図４】第２基準時間が充電停止時間に満たない場合の電池保護回路の動作について説明するための説明図である。
【図５】図２に示す状態遷移図において、判定実行状態から充電禁止状態への遷移条件を、「端子電圧が過充電検知電圧を下回る時間が継続して第２基準時間を超えた場合」としたときの状態遷移図である。
【図６】第２基準時間が充電停止時間に満たない場合に、図５の状態遷移図に示す動作を行った場合を説明するための説明図である。
【図７】背景技術に係る過充電保護回路の動作を説明するための状態遷移図である。
【図８】図７に示す過充電保護回路の、二次電池を定電流充電した場合における動作を説明するための波形図である。
【図９】パルス充電が行われた場合における、図７に示す過充電保護回路の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  電池パック
２  電池保護回路
３  二次電池
１１  接続端子
１２  接続端子
２１  制御部
２２  電圧検出部
２３  タイマ回路
Ｄ１，Ｄ２  ダイオード
Ｑ１，Ｑ２  スイッチング素子
Ｓ１  通常状態
Ｓ２  判定実行状態
Ｓ３  充電禁止状態
Ｖｃｅｌｌ  端子電圧
Ｖｏｃ  過充電検知電圧
Ｖｒｅ１  禁止解除電圧
Ｖｒｅ２  判定解除電圧
ｔ１  第１基準時間
ｔ２  第２基準時間
ｔ３  第３基準時間
ｔｏｆｆ  充電停止時間
ｔｏｎ  充電時間
【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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