(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号をノイズと区別するため前記入力信号に基いてコンデンサを充電する充電手段と、
前記入力信号に応じた出力を発生する出力回路と、
前記コンデンサの電圧がいったん所定値を超えると前記出力回路を所定の出力状態に固定するラッチ回路と、
所定の操作に応答して前記コンデンサに別途電流を供給する操作応答手段と、
前記操作応答手段による電流によって前記コンデンサの電圧が変化したとき、その変化を検出して前記ラッチ回路に与えることによりラッチ解除する手段と、
から成る電池の保護装置。
【請求項２】
前記操作応答手段は、ＯＮしたとき電源端子を前記コンデンサに接続する操作スイッチを含むことを特徴とする請求項１に記載の電池の保護装置。
【請求項３】
前記コンデンサの電圧を前記所定値と比較するコンパレータを有し、前記ラッチ回路は前記コンパレータの出力信号をコンパレータの入力側へ帰還する帰還ループから成っており、ラッチ解除手段はその帰還ループを途中で遮断するように働くことを特徴とする請求項１に記載の電池の保護装置。
【請求項４】
前記コンパレータには前記コンデンサの電圧が印加される前記コンパレータの入力端子に一端が接続された抵抗と、該抵抗の他端にエミッタが接続されたトランジスタとから成るクランプ回路が接続されており、前記トランジスタのベースが前記コンパレータの前記所定値が印加される入力端子に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の電池の保護装置。
【請求項５】
前記ラッチ解除手段は前記トランジスタのコレクタと出力電位点間に接続された抵抗と、該抵抗に生じる電圧が閾値以上になるとＯＮして前記帰還ループを遮断するトランジスタとからなっていることを特徴とする請求項４に記載の電池の保護装置。
【請求項６】
充放電可能な電池の状態が異常なとき検出信号を発生する検出回路と、前記検出信号を上記入力信号とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電池の保護装置と、
前記電池の保護装置の出力端子から与えられる信号によって電池の充放電を遮断する遮断手段と、
から成るバッテリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウムイオン電池等の充放電可能な電池を有するバッテリ装置及びそれに用いる電池の保護装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
入力信号を処理して出力する回路において、入力信号がいったん所定値を超えると、回路を固定の出力状態にロックし、且つラッチ回路でそのロック状態を保持することが行なわれるものがある。例えば、入力信号が或る装置の状態の監視信号で、その状態が異常状態であるとき、該状態を進行させないように出力を作用させる場合などが、これに相当する。
【０００３】
前記状態が正常に復帰しても、ロック（従ってラッチ）はかかったままになっているので、これを解除するとき、別途ラッチ回路にラッチ解除信号を与えなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回路がＩＣで形成される場合、ラッチ解除信号供給用の端子ピンを設けなければならず、その分、端子ピンの数が増加してしまう。これは、ＩＣパッケージやチップの小型化を図る上では不利であることを意味する。また、ラッチを解除する方法としてＩＣの電源電圧を一時的に下げてリセットさせる方法もあるが、この方法はＩＣ内の他の回路をもリセットさせてしまうので、好ましくない。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、ラッチ解除信号専用の端子を設けることなく、ラッチ解除できるようにした電池の保護装置及びそれを用いたバッテリ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するた本発明の電池の保護装置は、入力信号をノイズと区別するため前記入力信号に基いてコンデンサを充電する充電手段と、前記入力信号に応じた出力を発生する出力回路と、前記コンデンサの電圧がいったん所定値を超えると前記出力回路を所定の出力状態に固定するラッチ回路と、所定の操作に応答して前記コンデンサに別途電流を供給する操作応答手段と、この操作応答手段による電流によって前記コンデンサの電圧が変化したとき、その変化を検出して前記ラッチ回路に与えることによりラッチ解除する手段とから構成されている。
【０００７】
この場合、前記操作応答手段は、ＯＮしたとき電源端子を前記コンデンサに接続する操作スイッチを含むものである。
【０００８】
また、前記コンデンサの電圧を前記所定値と比較するコンパレータを有し、前記ラッチ回路は前記コンパレータの出力信号をコンパレータの入力側へ帰還する帰還ループから成っており、ラッチ解除手段はその帰還ループを途中で遮断するように働く。
【０００９】
また、前記コンパレータには前記コンデンサの電圧が印加される前記コンパレータの入力端子に一端が接続された抵抗と、該抵抗の他端にエミッタが接続されたトランジスタとから成るクランプ回路が接続されており、前記トランジスタのベースが前記コンパレータの前記所定値が印加される入力端子に接続されている。
【００１０】
また、前記ラッチ解除手段は前記トランジスタのコレクタと出力電位点間に接続された抵抗と、該抵抗に生じる電圧が閾値以上になるとＯＮして前記帰還ループを遮断するトランジスタとからなっている。
【００１１】
本発明のバッテリ装置は、充放電可能な電池の状態が異常なとき検出信号を発生する検出回路と、前記検出信号を入力信号とする上記電池の保護装置と、前記電池の保護装置の出力端子から与えられる信号によって電池の充放電を遮断する遮断手段とから成っている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１において、１は充放電可能なリチウムイオン電池であり、２は遮断スイッチである。３、４は負荷を接続する端子である。遮断スイッチ２は例えばヒューズ又はＦＥＴ（電界効果トランジスタ）で構成される。
【００１３】
５は電池１の保護用の半導体集積回路装置（以下「ＩＣ」という）である。６はこのＩＣ５の端子１０を介して入力された電池電圧が所定値以上であると、過電圧検出信号を出力する検出回路である。７は検出回路６の出力を遅延する遅延回路であり、その遅延量は端子１１を介して外付けされたコンデンサ９によって決定される。
【００１４】
この遅延回路７はノイズによる誤動作を生じないようにするためのものであって、その遅延時間の間は出力を生じさせない（不感応時間）。従って、この不感応時間よりも短いノイズは出力されないことになる。電池電圧の過電圧がこの遅延時間以上にわたると、検出回路６で検出された過電圧検出信号が出力され、出力発生回路８へ供給される。
【００１５】
出力発生回路８は過電圧検出信号が入力されると、スイッチ２をＯＦＦする信号を出力し、端子１２を介してスイッチ２へ与える。尚、過電圧状態は異常状態であるので、このスイッチ２をＯＦＦする状態を維持するように出力発生回路８は自己ロック（ラッチ）するように構成されている。
【００１６】
電池１の過電圧状態が終わった後も、出力発生回路８のラッチ状態は続いているので、適当なときにこれを解除しなければならない。この解除は操作に応答してコンデンサ９に電流を供給する手段１３によりコンデンサ９の電圧変化を生じさせることによって行なえる。このとき、出力発生回路８はコンデンサ９の電圧変化を検出してラッチ回路を解除する。
【００１７】
図２は前記図１の構成を分かり易く示している。同図において、検出回路６はコンパレータ１４とその反転端子（−）へ基準電圧Ｖref1を与える基準電圧源１５とから成っている。コンパレータ１４はその非反転端子（＋）へ印加される入力信号（この場合は、電池電圧）が、基準電圧Ｖref1以上であると、ハイレベルを出力し、スイッチ１７をＯＮさせる。
【００１８】
このスイッチ１７は定電流源１６、コンデンサ９と共に遅延回路７を構成する。出力発生回路はクランプ回路１８、基準電圧Ｖref2を与える基準電圧源１９、コンパレータ２０、ラッチ回路２１、トランジスタ２２、出力部２３等から成っている。コンパレータ２０の非反転端子（＋）にコンデンサ９の電圧が印加され、反転端子（−）に基準電圧Ｖref2が印加されている。
【００１９】
スイッチ１７のＯＮによりコンデンサ９が充電されて、そのコンデンサの電圧が基準電圧Ｖref2以上になると、コンパレータ２０はハイレベルを出力し、トランジスタ２２をＯＮする。この結果、出力部２３からスイッチ２（図１）を遮断させる電圧が発生する。一方、ラッチ回路２１はコンパレータ２０のハイレベル出力状態をラッチするように動作する。このラッチ状態はコンデンサ９の電圧が下がっても変わらない。
【００２０】
ラッチ状態を解除するために、操作応答手段１３を動作させると、コンデンサ９の電圧が上昇し、クランプ回路１８及びラッチ解除手段２４を通してラッチ回路２１にラッチ解除がかけられるが、この詳細は次の図３を参照して説明する。
【００２１】
図３は操作応答手段１３とクランプ回路１８とラッチ解除手段２４を具体的に示している。同図において、３０は一端がＩＣ５の電源端子３１に接続され、他端が抵抗Ｒ３を介してコンデンサ９に接続された操作スイッチである。これらの電源端子３１、スイッチ３０、抵抗Ｒ３は操作応答手段１３を構成している。
【００２２】
抵抗Ｒ１とＰＮＰトランジスタ３２はクランプ回路１８を構成している。トランジスタ３２のエミッタは抵抗Ｒ１を介してコンデンサ９とコンパレータ２０の非反転端子（＋）に接続されている。トランジスタ３２のベースは基準電圧源１９とコンパレータ２０の反転端子（−）に接続されている。次に、抵抗Ｒ２とＮＰＮトランジスタ３３はラッチ解除手段２４を構成している。
【００２３】
抵抗Ｒ２の一端はトランジスタ３２のコレクタに接続され、他端はグランドに接続されている。トランジスタ３３のベースは、その抵抗Ｒ２の一端に接続され、エミッタはグランドに接続されている。そして、コレクタはラッチ回路２１に接続されている。
【００２４】
スイッチ３０のＯＮにより、コンデンサ９の電圧が上昇すると、トランジスタ３２のコレクタ電流が増大し、抵抗Ｒ１の両端電圧がトランジスタＱ２の閾値以上となり、トランジスタＱ２がＯＮする。これによってラッチ回路２１へラッチ解除信号が与えられることになる。
【００２５】
図４は第２の実施形態の回路図であり、図２と対応する部分には同一の符号を付してある。スイッチ１７がＯＮされると、電流源１０からの電流Ｉ1がカレントミラー回路Ｑ１〜Ｑ３に流れ、トランジスタＱ２のコレクタに電流がＩ4が流れる。トランジスタＱ４〜Ｑ８もカレントミラー回路を構成しているので、トランジスタＱ４に電流Ｉ4が流れるとトランジスタＱ６にも電流Ｉ4が流れる。この電流Ｉ4はコンデンサ９に流れ込む。これによってコンデンサ９の電圧が上昇する。
【００２６】
ＰＮＰトランジスタＱ１３、Ｑ１４とＮＰＮトランジスタＱ１５、Ｑ１６はコンパレータ２０を構成する。そして、トランジスタＱ１３のベースがコンパレータ２０の非反転入力端子（＋）に相当し、トランジスタＱ１４のベースがコンパレータ２０の反転入力端子（−）に相当する。反転入力端子（−）には、トランジスタＱ８、抵抗Ｒ４、ダイオード接続トランジスタＱ１７によって基準電圧Ｖref2が生成される。
【００２７】
抵抗Ｒ１とＰＮＰトランジスタＱ１２がクランプ回路１８を構成する。トランジスタＱ１２のベースはトランジスタＱ１４のベース（即ち、コンパレータ２０の反転入力端子）に接続されている。コンパレータ２０の出力はトランジスタＱ１４のコレクタからトランジスタＱ１９のコレクタとカレントミラー回路のトランジスタＱ２２、Ｑ２３を通してトランジスタＱ２６へ与えられて図２の出力部２３に対応する抵抗Ｒ５と図２のトランジスタ２２に対応するトランジスタＱ２６を通して出力端子１２へ導出される。
【００２８】
また、コンパレータＱ１９の出力は前記トランジスタＱ１９のエミッタからカレントミラー回路（Ｑ２０、Ｑ２１）とカレントミラー回路（Ｑ２４、Ｑ２５）を通してカレントミラー回路（Ｑ１、Ｑ２）へ帰還され、更にトランジスタＱ４、Ｑ６を通してコンパレータ２０のトランジスタＱ１３のベースへ帰還をされる。このループはラッチ回路２１を構成する。抵抗Ｒ２とトランジスタＱ１８はラッチ解除手段２４を構成する。このラッチ解除手段２４のトランジスタＱ１８がＯＮすると、カレントミラー回路（Ｑ２０、Ｑ２１）がＯＦＦとなり、上述の帰還ループが遮断されることになり、ラッチが解除される。
【００２９】
尚、ラッチを解除したいときは、コンデンサ９の電圧は低下しているので、帰還ループのカレントミラー回路（Ｑ２０、Ｑ２１）を一時的にＯＦＦしてやるだけで済む。帰還ループを通してトランジスタＱ１３のベースに印加されていたハイレベル電圧が遮断されると、コンパレータ２０はトランジスタＱ１３がＯＮで、Ｑ１４がＯＦＦになり、コンパレータ２０からハイレベルが出力されなくなるので、帰還ループの作用（従ってラッチ回路の働き）は停止するからである。
【００３０】
この意味で、ラッチ解除手段２４のトランジスタＱ１８のＯＮも一時的となる（帰還ループによりＱ１３のベースに帰還されている高い電圧に更にコンデンサ９の上昇した電圧が加算され、トランジスタＱ１８がＯＮすると、帰還電圧はなくなりコンデンサ９の電圧のみとなる）。換言すれば、ラッチ解除手段２４はコンデンサ９の電圧変化で動作するといえる。尚、スイッチ３０をＯＮし続けると、再びＱ１８はＯＮとなり、その状態を維持するが、コンデンサ９を電源ＶccでＯＮし続けてコンデンサ９の電圧を上げることは過電圧検出信号が入力されたと同じ結果になるから、スイッチ１３は手を離すと、ＯＦＦになるタイプのものであることが望ましい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ラッチ解除端子をコンデンサ外付け用端子と共用することが可能となり、端子数を増やすことなく、ラッチ解除の機能を付加することができるという効果がある。
【００３２】
更に請求項２によれば電源をラッチ解除に利用することができるので、ラッチ解除構成が複雑にならない。また、請求項２〜請求項５によればラッチ回路とラッチ解除手段が好適な関連構成で実現できる。請求項６によれば、過電圧等の異常から電池を確実に保護できるとともに、異常状態消滅後に電池を簡単に元の動作可能状態に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる電池の保護装置及びバッテリ装置を示す回路図
【図２】図１の構成を分かり易く示すブロック回路図
【図３】その一部の構成を具体的に示す図
【図４】図４は第２の実施形態の回路図
【符号の説明】
１  電池
５  電池の保護装置
６  検出回路
７  遅延回路
８  出力発生回路
９  コンデンサ
１３  電流供給手段
１８  クランプ回路
２１  ラッチ回路
２４  ラッチ解除手段
【図１】
0003739196.tif 000002
【図２】
0003739196.tif 000003
【図３】
0003739196.tif 000004
【図４】
0003739196.tif 000005