(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の第１電極側(6)と第１出力端子(7)との間に互いに直列に接続されて電池の充電電流と放電電流を遮断する一対のＦＥＴ(2)と、両ＦＥＴ(2)をオンオフに制御して電池(1)を保護する保護ＩＣ(3)とを備える保護回路を備え、
一対のＦＥＴ(2)が互いにソースを接続して直列に接続されると共に、ゲートを接続しており、保護ＩＣ(3)からゲートに制御信号を出力して、両ＦＥＴ(2)を一緒にオンオフ制御するようにしてなり、
保護ＩＣ(3)が、両ＦＥＴ(2)のゲートと電池の第２電極側(8)との間に接続される第１スイッチング素子(11)と、この第１スイッチング素子(11)をオンオフに制御する制御部(9)を備え、制御部(9)が第１スイッチング素子(11)をオンオフして一対のＦＥＴ(2)をオンオフに切り換え、
保護ＩＣ(3)が、両ＦＥＴ(2)のゲートと電池の第１電極側(6)との間に接続している第２スイッチング素子(12)を備え、電池が最小設定容量まで放電されると、制御部(9)は第１スイッチング素子(11)をオフにして両ＦＥＴ(2)をオフにして放電電流を遮断すると共に、第２スイッチング素子(12)をオンに切り換え、出力端子に充電器が接続されると、充電器からの供給電圧で第２スイッチング素子(12)を介して両ＦＥＴ(2)のゲートにオン電圧を供給して電池を充電状態とすることを特徴とする保護回路を備える電池パック。
【請求項２】
電池の第１電極側(6)と第１出力端子(7)との間に互いに直列に接続されて電池の充電電流と放電電流を遮断する一対のＦＥＴ(2)と、両ＦＥＴ(2)をオンオフに制御して電池(1)を保護する保護ＩＣ(3)とを備える保護回路を備え、
一対のＦＥＴ(2)が互いにソースを接続して直列に接続されると共に、ゲートを接続しており、保護ＩＣ(3)からゲートに制御信号を出力して、両ＦＥＴ(2)を一緒にオンオフ制御するようにしてなり、
保護ＩＣ(3)が、両ＦＥＴ(2)のゲートと電池の第２電極側(8)との間に接続される第１スイッチング素子(11)と、この第１スイッチング素子(11)をオンオフに制御する制御部(9)を備え、制御部(9)が第１スイッチング素子(11)をオンオフして一対のＦＥＴ(2)をオンオフに切り換え、
保護ＩＣ(3)が、両ＦＥＴ(2)のゲートを電圧検出抵抗(10)を介して第１出力端子(7)に接続する第３スイッチング素子(13)を備え、電池が最大設定容量まで充電されると、第１スイッチング素子(11)をオフとして、両ＦＥＴ(2)をオフに切り換えて充電を停止すると共に、第３スイッチング素子(13)をオンに切り換えて、出力端子に負荷が接続される状態では、第３スイッチング素子(13)を介して両ＦＥＴ(2)のゲートにオン電圧を印加して、両ＦＥＴ(2)をオンにして負荷に放電できる状態とすることを特徴とする保護回路を備える電池パック。
【請求項３】
電池の第１電極側(6)と第１出力端子(7)との間に互いに直列に接続されて電池の充電電流と放電電流を遮断する一対のＦＥＴ(2)と、両ＦＥＴ(2)をオンオフに制御して電池(1)を保護する保護ＩＣ(3)とを備える保護回路を備え、
一対のＦＥＴ(2)が互いにソースを接続して直列に接続されると共に、ゲートを接続しており、保護ＩＣ(3)からゲートに制御信号を出力して、両ＦＥＴ(2)を一緒にオンオフ制御するようにしてなり、
保護ＩＣ(3)が、両ＦＥＴ(2)のゲートと電池の第２電極側(8)との間に接続される第１スイッチング素子(11)と、この第１スイッチング素子(11)をオンオフに制御する制御部(9)を備え、制御部(9)が第１スイッチング素子(11)をオンオフして一対のＦＥＴ(2)をオンオフに切り換え、
保護ＩＣ(3)が、一対のＦＥＴ(2)両端の電圧を検出して過電流を検出する過電流判定部(17)と、この過電流判定部(17)の電圧検出端子(18)を電池の第１電極側(6)に接続する第４スイッチング素子(14)を備え、過電流判定部(17)の電圧検出端子(18)は電圧検出抵抗(10)を介して第１出力端子(7)に接続しており、負荷に過電流が流れて電圧検出端子(18)の電圧が低下すると、過電流判定部(17)がこの状態を検出して制御部(9)が第１スイッチング素子(11)をオフとして両ＦＥＴ(2)をオフに切り換えると共に、第４スイッチング素子(14)をオンに切り換え、負荷が開放されると第４スイッチング素子(14)が電圧検出端子(18)の電圧を電池の第１電極側(6)の電位として、過電流判定部(17)が過電流を検出しない状態として制御部(9)が両ＦＥＴ(2)をオンに切り換えることを特徴とする保護回路を備える電池パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は保護回路を備える電池パックに関し、とくに保護回路を実現する保護ＩＣの出力端子を少なくできる電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来の電池パックの回路図を示す。この電池パックは、電池１と直列に接続している一対のＦＥＴ２と、このＦＥＴ２をオンオフに制御する保護ＩＣ３からなる保護回路を備える。保護回路は、電池の過充電や過放電を防止すると共に、過電流を遮断する。保護回路の保護ＩＣ３は、電池電圧や電流を検出して、一対のＦＥＴ２をオンオフに制御する。一対のＦＥＴ２は互いに逆向きに接続されて、充電電流と放電電流を遮断して、電池の過充電と過放電を防止する。電池が満充電されると充電電流を遮断するＦＥＴ２をオフに切り換え、過放電されると放電電流を遮断するＦＥＴ２をオフに切り換える。
【０００３】
さらに、図の保護ＩＣ３はコントロール端子４とタイマー短縮テスト用端子５も備える。コントロール端子４は、ここに入力する電圧を”Ｌ”または”Ｈ”の信号として、両ＦＥＴ２をオンとオフに切り換える。タイマー短縮テスト用端子５はここに信号を入力して、タイマーの設定時間を短縮して試験する。タイマーの設定時間が長いと試験に時間がかかるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図の保護回路に内蔵される保護ＩＣ３は、各々のＦＥＴ２のゲートに制御信号を入力するためのふたつの端子と、コントロール端子４とタイマー短縮テスト用端子５を設ける必要がある。さらに、電池電圧を検出するための端子も設ける必要がある。ところで、電池パックに内蔵される保護回路はできるかぎりコンパクトにすることが要求される。とくに近年は、電池パックを小型で大容量とすることが要求される。
【０００５】
本発明は、このことを実現することを目的に開発されたもので、保護ＩＣ３の端子を少なくしてコンパクトにできる保護回路を備える電池パック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】
本発明の電池パックは、電池の保護回路を備えている。保護回路は、電池の第１電極側６と第１出力端子７との間に互いに直列に接続されて電池の充電電流と放電電流を遮断する一対のＦＥＴ２と、両ＦＥＴ２をオンオフに制御して電池１を保護する保護ＩＣ３とを備える。一対のＦＥＴ２は互いにソースを接続して直列に接続され、かつゲートを接続している。保護ＩＣ３から一対のＦＥＴ２のゲートに同じ制御信号を出力して、両ＦＥＴ２を一緒にオンオフ制御する。
【０００７】
保護ＩＣ３は、電池の過充電と過放電を検出して両ＦＥＴ２のゲートをオフ電位とし、あるいは電池の過電流を検出して両ＦＥＴ２のゲートをオフ電位とすることができる。さらに、保護ＩＣ３は、両ＦＥＴ２のゲートと電池の第２電極側８との間に第１スイッチング素子１１を接続して、この第１スイッチング素子１１を制御部９でオンオフに切り換えて、一対のＦＥＴ２をオンオフに切り換えることができる。
【０００８】
さらに、保護ＩＣ３は、第１スイッチング素子１１に加えて、両ＦＥＴ２のゲートと電池の第１電極側６とに間に第２スイッチング素子１２も接続することもできる。この保護ＩＣ３は、電池が最小設定容量である過放電される残容量まで放電されると、制御部９で第１スイッチング素子１１をオフにして両ＦＥＴ２をオフにして放電電流を遮断すると共に、第２スイッチング素子１２をオンに切り換える。この状態で出力端子に充電器（図示せず）が接続されると、充電器からの供給電圧で第２スイッチング素子１２を介して両ＦＥＴ２のゲートにオン電圧を供給して電池を充電状態とする。
【０００９】
さらに保護ＩＣ３は、第１スイッチング素子１１に加えて、両ＦＥＴ２のゲートを電圧検出抵抗１０を介して第１出力端子７に接続する第３スイッチング素子１３を備えることができる。この保護ＩＣ３は、電池が最大設定容量である過充電容量まで充電されると、制御部９で第１スイッチング素子１１をオフとして、両ＦＥＴ２をオフに切り換えて充電を停止すると共に、第３スイッチング素子１３をオンに切り換える。この状態で出力端子に負荷が接続されると、第３スイッチング素子１３を介して両ＦＥＴ２のゲートにオン電圧を印加して、両ＦＥＴ２をオンにして負荷に放電できる状態とすることができる。
【００１０】
さらに、保護ＩＣ３は第１スイッチング素子１１に加えて、第４スイッチング素子１４と過電流を検出する過電流判定部１７を備える構造とすることもできる。過電流判定部１７は、一対のＦＥＴ２両端の電圧を検出して過電流を検出することができる。第４スイッチング素子１４は、この過電流判定部１７の電圧検出端子１８を電池の第１電極側６に接続する。過電流判定部１７の電圧検出端子１８は電圧検出抵抗１０を介して電池の第１出力端子７に接続される。負荷に過電流が流れて電圧検出端子１８の電圧が低下すると、過電流判定部１７がこの状態を検出し、制御部９でもって第１スイッチング素子１１をオフとして両ＦＥＴ２をオフに切り換える。負荷が開放されると第４スイッチング素子１４が電圧検出端子１８の電圧を電池の第１電極側６の電位として、過電流検出部が過電流を検出しない状態として制御部９が両ＦＥＴ２をオンに切り換える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電池パックを例示するものであって、本発明は電池パックを以下のものに特定しない。
【００１４】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１５】
図２に示す電池パックは、充電できる電池１と保護回路を備えている。保護回路は、電池１の第１電極側６（図において電池＋側）と第１出力端子７（図において＋側出力端子）との間に互いに直列に接続されて電池の充電電流と放電電流を遮断する一対のＦＥＴ２と、両ＦＥＴ２をオンオフに制御して電池を保護する保護ＩＣ３とを備える。
【００１６】
電池１はリチウムイオン二次電池である。ただ、電池にはニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池、リチウム二次電池等の充電できる全ての電池を使用できる。図の電池パックは、４個の電池を直列に接続しているが、図４に示すように３個の電池を直列に接続することもできる。また、図示しないが、１または２個、あるいは５個以上の電池を電池と並列に接続することもできる。
【００１７】
一対のＦＥＴ２は、互いにソースを接続して直列に接続している。さらに、両ＦＥＴ２は、ゲートを接続して、このゲートを保護ＩＣ３の制御端子２０に接続している。ゲートとソースの間にはゲート抵抗２１を並列に接続している。ＦＥＴ２はＰチャンネルのＭＯＳＦＥＴである。このＦＥＴ２は、逆方向（ドレインからソース方向）に電流を流すダイオード（図示せず）を内蔵している。さらに、このＦＥＴ２はソースに対してゲートをマイナスにするとオン、プラスにするとオフにスイッチングされる。図の電池パックはＰチャンネルのＦＥＴを使用しているが、ＮチャンネルのＦＥＴも使用できる。ＮチャンネルのＦＥＴは、電池の−側と−側出力端子との間に接続して、ＰチャンネルのＦＥＴと同じように使用できる。
【００１８】
一対のＦＥＴ２は、保護ＩＣ３の制御端子２０から入力される制御信号をゲートに入力して、一緒にオンオフに制御される。図の保護ＩＣ３は、制御端子２０を、内蔵している第１スイッチング素子１１で第２電極側８（図において電池の−側）に接続して、両ＦＥＴ２のゲートにオン電圧を入力してオンとし、制御端子２０を第２電極側８に接続しない状態でゲートをオフ電位としてオフに切り換える。
【００１９】
保護ＩＣ３は、図３に示すように、電池の過充電と過放電と過電流を検出して両ＦＥＴ２のゲートをオフ電位とする。この保護ＩＣ３はもっとも安全に電池を保護できる特長がある。この保護ＩＣ３は、複数のスイッチング素子と、これ等のスイッチング素子をオンオフに切り換えて制御する制御部９と、制御部９がスイッチング素子を切り換える遅延時間を設定するタイマー２２と、電池の過充電や過放電を検出して制御部９に信号を出力する過充電過放電検出回路２３と、電池の過電流を検出して信号を制御部９に出力する過電流判定部１７と、制御部９とタイマー２２と過電流判定部１７と過充電過放電検出回路２３に電源を供給する各部電源２４と、各部電源２４への電源供給を切り換える起動回路２５とを備えている。
【００２０】
図の保護ＩＣ３は、スイッチング素子として、第１スイッチング素子１１と、第２スイッチング素子１２と、第３スイッチング素子１３と、第４スイッチング素子１４と、第５スイッチング素子１５と、第６スイッチング素子１６を備える。第１〜第６スイッチング素子１１〜１６は、制御部９でオンオフに制御されるＦＥＴやトランジスター等のスイッチング素子である。電池１が充放電される通常の状態において、第１スイッチング素子１１と第６スイッチング素子１６はオン、第２〜第５スイッチング素子はオフに切り換えられている。
【００２１】
第１スイッチング素子１１は、ＦＥＴ２のゲートと電池の第２電極側８との間に接続される。この第１スイッチング素子１１がオンになると、ＦＥＴ２のゲートにオン電圧を入力する。第１スイッチング素子１１が、ＦＥＴ２のゲートを電池の第２電極側８であるマイナス極に接続するからである。ＰチャンネルのＦＥＴ２は、ゲートをソースよりもマイナス電圧とするときにオンとなる。第１スイッチング素子１１がオフになると、ＦＥＴ２のゲートは電池のマイナス側に接続されず開放さた状態となってオフに切り換えられる。したがって、両ＦＥＴ２をオン状態とするとき、制御部９は第１スイッチング素子１１をオン状態とする。
【００２２】
第２スイッチング素子１２は、両ＦＥＴ２のゲートと電池の第１電極側６との間に接続される。すなわち、ＦＥＴ２ゲートを電池のプラス側電極に接続する。第２スイッチング素子１２は、電池が最小設定容量まで放電されて、第１スイッチング素子１１がオフに切り換えられた状態で、電池パックが負荷から離されて充電器に接続されるとき、このことを検出して、オフ状態のＦＥＴ２をオンに切り換える。したがって、第２スイッチング素子１２は、電池が最小設定容量まで放電されるときにオフからオンに切り換えられる。電池が最小設定容量まで放電されるとき、電池の過放電を防止するために、制御部９は第１スイッチング素子１１をオフとし、両ＦＥＴ２をオフに切り換えて放電電流を遮断する。このとき、制御部９は第２スイッチング素子１２をオンに切り換える。この状態になると、電池パックは負荷に電流を流さない状態となる。この状態で電池パックが負荷から開放されて、出力端子に充電器を接続すると、充電器からの供給電圧は、第２スイッチング素子１２を介して両ＦＥＴ２のゲートをオン電圧とする。したがって、両ＦＥＴ２がオンになって、充電器から電池に充電電流が供給される。
【００２３】
第３スイッチング素子１３は、両ＦＥＴ２のゲートを電圧検出抵抗１０を介して第１出力端子７に接続している。第３スイッチング素子１３は、電池が最大設定容量まで充電されて、ＦＥＴ２をオフに切り換えて充電を停止する状態で、電池パックが負荷に接続されると、ＦＥＴ２をオフからオンに切り換える。この第３スイッチング素子１３は、両ＦＥＴ２のゲートを電圧検出抵抗１０を介して第１出力端子７に接続している。電池が最大設定容量まで充電されると、制御部９は第１スイッチング素子１１をオフとして、両ＦＥＴ２をオフに切り換えて充電を停止する。このとき、制御部９は第３スイッチング素子１３をオフからオンに切り換える。この充電で、電池パックの出力端子に負荷が接続されると、第３スイッチング素子１３は両ＦＥＴ２のゲートをオン電圧として、両ＦＥＴ２をオンに切り換えて、電池パックから負荷に放電できる状態とする。
【００２４】
第４スイッチング素子１４は、電池パックから負荷に過電流が供給されるとき、負荷が開放されるまでＦＥＴ２をオフ状態に保持すると共に、負荷を開放すると通常の状態に復帰させる。この第４スイッチング素子１４は、過電流判定部１７の電圧検出端子１８を電池の第１電極側６に接続する。過電流判定部１７の電圧検出端子１８は、電圧検出抵抗１０を介して電池パックの第１出力端子７に接続される。この電池パックは、負荷に過電流が流れるときに電圧検出端子１８の電圧が低下する。一対のＦＥＴ２の両端に発生する電圧降下が大きくなるからである。過電流判定部１７はこの状態を検出して、過電流であることを示す信号を制御部９に入力する。制御部９は、第１スイッチング素子１１をオフとして両ＦＥＴ２をオフに切り換えると共に、第４スイッチング素子１４をオフからオンに切り換える。出力端子に負荷を接続する状態で、過電流が解消されても、電圧検出端子１８の電圧は低く保持される。このため、過電流判定部１７は過電流を検出する状態と判定して、制御部９はＦＥＴ２をオフに保持する。この状態で電池パックから負荷が開放されると、第４スイッチング素子１４は電圧検出端子１８の電圧を電池の第１電極側６の電位とし、過電流検出部が過電流を検出しない状態として制御部９で両ＦＥＴ２をオンに切り換える。
【００２５】
第５スイッチング素子１５と第６スイッチング素子１６は、シャットダウン状態での電池の消費電流を減少させると共に、充電器に接続されるときにシャットダウンを解消する。電池が最小設定容量まで放電されると、制御部９は、第１スイッチング素子１１をオフにしてＦＥＴ２をオフにして電池の充放電を停止させると共に、第５スイッチング素子１５をオンにして第６スイッチング素子１６をオフに切り換える。第６スイッチング素子１６がオフになると、各部電源２４への電源供給が停止されて、電池の消費電流が最小まで減少する。第５スイッチング素子１５がオンになっているので、電池パックの出力端子に充電器が接続されないかぎり、電圧検出端子１８の電圧は電池の第２電極側８と同じ電位となり、起動回路２５は第６スイッチング素子１６をオフ状態に保持する。この状態で、電池パックが充電器に接続されると、電圧検出端子１８の電圧が上昇し、起動回路２５が第６スイッチング素子１６をオフからオンに切り換える。したがって、各部電源２４に電力が供給されてシャットダウンが解消される。
【００２６】
タイマー２２は、電池の残容量が最小設定容量となり又は最大設定容量となり、あるいは過電流を検出してから、制御部９が各々のスイッチング素子を切り換えて電池を保護する遅延時間を特定する。また、保護状態から復帰する遅延時間を特定する。さらにタイマー２２は、コントロール端子とタイマー短縮モードとに兼用される兼用端子１９を備える。兼用端子１９は電池パックの外部に引き出されている。兼用端子１９に接続される外部接続回路のインピーダンスと電圧が変更されて、コントロール信号とタイマー短縮信号が選択される。たとえば、兼用端子１９に接続する外部接続回路を、ハイインピーダンスと、”Ｌｏｗ”入力レベルと、中間電圧入力レベルとに切り換えて、コントロール信号とタイマー２２短縮信号を入力する。兼用端子１９に接続する外部接続回路をハイインピーダンス状態として両ＦＥＴ２をオフとし、”Ｌｏｗ”信号を入力する状態で両ＦＥＴ２をオンとし、中間電圧を入力する状態でタイマー短縮信号とする。
【００２７】
過充電過放電検出回路２３は、各々の電池電圧を検出する電圧検出部と、この電圧検出部の出力で、過充電を検出する過充電判定部と、過放電を検出する過放電判定部とを備える。この過充電過放電検出回路２３は、電池電圧を検出して残容量を検出し、電池の残容量が最大設定容量よりも大きくなると過充電と判定し、残容量が最小設定容量よりも小さくなると過放電と判定する。過充電過放電検出回路２３は、電池電圧のみでなく、電池に流れる電流を演算して残容量を計算し、計算した残容量を最小設定容量と最大設定容量に比較して過充電と過放電を判別することもできる。図に過充電過放電検出回路２３は、各々の電池電圧を検出して、各々の電池の過充電と過放電を検出している。この過充電過放電検出回路２３は各々の電池の残容量を独立して正確に検出し、電池パックの充放電を制御できる。ただ、本発明の電池パックは、直列に接続している全ての電池のトータル電圧を検出して、過充電と過放電を判別することもできる。
【００２８】
過電流判定部１７は、ＦＥＴ２の両端に発生する電圧降下を検出して、電池に流れる過電流を検出する。過電流判定部１７は電池の第１電極側６の電圧と電圧検出端子１８との間の電位差を検出し、この電位差が設定値よりも大きくなると、電池に過電流が流れたと判定する。電池に過電流が流れると、電圧検出端子１８の電圧が低下する。したがって、電圧検出端子１８の電圧が設定値よりも低下すると、過電流が流れたと判定して、過電流信号を制御部９に出力する。
【００２９】
各部電源２４は、制御部９とタイマー２２と過充電過放電検出回路２３と過電流判定部１７に電源を供給する電源回路である。各部電源２４は第６スイッチング素子１６を介して電池の第１電極側６に接続される。第６スイッチング素子１６がオンになって、各部電源２４に電源が供給されると、各々の回路に電源が供給される。電池が最小設定容量まで放電されると、第６スイッチング素子１６がオフに切り換えられる。この状態になると、各部電源２４に電源が供給されなくなり、電池パックはシャットダウン状態となる。
【００３０】
起動回路２５は、電圧検出端子１８の電圧を検出して、第６スイッチング素子１６をオンオフに切り換える。電圧検出端子１８の電圧が設定値よりも高くなると、第６スイッチング素子１６をオンとし、設定値よりも低いと第６スイッチング素子１６をオフにしてシャットダウンしする。
【００３１】
制御部９は、過電流判定部１７と過充電過放電検出回路２３からの信号で、第１〜第６スイッチング素子１６をオンオフに切り換える。制御部９は以下の状態において、第１〜第６スイッチング素子１６を以下の状態に切り換える。
▲１▼  通常状態
起動回路２５が電圧検出端子１８の電圧を検出して、第６スイッチング素子１６をオンにする。通常の状態において、電圧検出端子１８の電圧は設定値よりも高いので、第６スイッチング素子１６はオンに切り換えられる。各々の回路に電源が供給される。この状態で制御部９は、第１スイッチング素子１１をオン、第２〜第５スイッチング素子１５をオフとする。オン状態の第１スイッチング素子１１はＦＥＴ２をオンにして、充放電できる状態とする。
【００３２】
▲２▼  過充電状態
電池が充電されて残容量が最大設定容量よりも大きくなると、過充電過放電検出回路２３からの信号で、制御部９は第１スイッチング素子１１をオフ、第３スイッチング素子１３をオンにする。第２スイッチング素子１２と、第４スイッチング素子１４と第５スイッチング素子１５はオフ、第６スイッチング素子１６はオンに保持される。オフ状態の第１スイッチング素子１１は、ＦＥＴ２のゲートにオン電圧を供給しない。このため、ＦＥＴ２はオフに切り換えられて、放電できない状態とする。負荷が接続されると、第３スイッチング素子１３はＦＥＴ２のゲートをオン電圧とする。したがって、この状態で負荷が接続されると電池を放電できる状態となる。電池が放電されて最大設定容量よりも小さくなると、過充電過放電検出回路２３からの信号で制御部９は第１スイッチング素子１１をオンに切り換えて▲１▼の通常状態とする。
【００３３】
▲３▼  過放電状態
電池が放電されて最小設定容量よりも残容量が小さくなると、制御部９は▲１▼の状態から、第１スイッチング素子１１をオフ、第２スイッチング素子１２と第５スイッチング素子１５をオンに切り換える。オフの第１スイッチング素子１１はＦＥＴ２をオフにして、電池を放電できない状態とする。負荷が開放されて電池パックが充電器に接続されると、第２スイッチング素子１２がＦＥＴ２のゲートをオン電圧として、ＦＥＴ２をオンにして充電できる状態とする。電池が充電されて最小設定容量よりも大きくなると、制御部９は各スイッチング素子を▲１▼の通常状態に切り換える。
【００３４】
▲４▼  過電流状態
負荷に過電流が流れると、過電流判定部１７がこのことを検出し、制御部９は第１スイッチング素子１１をオフ、第４スイッチング素子１４をオンに切り換える。オフの第１スイッチング素子１１はＦＥＴ２をオフとして電流を遮断する。この状態で負荷が開放されないかぎり、電圧検出端子１８の電圧が低下しているので、過電流判定部１７は過電流の状態と判定してこの状態を保持する。負荷が開放されると、電圧検出端子１８が第４スイッチング素子１４と抵抗を介して第１電極端子に接続される。この状態で、電圧検出端子１８の電圧は上昇して、過電流判定部１７は過電流状態と判定しなくなる。したがって、制御部９は各スイッチング素子を▲１▼の通常の状態に復帰させる。
【００３５】
▲５▼  シャットダウン状態
電池が放電されて最小設定容量よりも残容量が小さくなると、制御部９が第１スイッチング素子１１をオフに切り換えると共に、第５スイッチング素子１５をオンに切り換えている。さらに起動回路２５は第６スイッチング素子１６をオフにして、各部電源２４への電源供給を遮断する。電池の残容量が最小設定容量よりも小さいとき、第５スイッチング素子１５がオンになっているので、充電器に接続されないかぎり、電圧検出端子１８の電圧は第２電極側８の電位にあり、起動回路２５が第６スイッチング素子１６をオンにすることはない。電池パックが充電器に接続されると、電圧検出端子１８の電圧が上昇するので、起動回路２５は第６スイッチング素子１６をオンにして、各部電源２４に電源を供給して、シャットダウンを解消する。
【００３６】
図５の電池パックは、保護ＩＣ３の第２スイッチング素子１２を省略する以外、図３の電池パックと同じである。図３の電池パックは、過放電状態となったときに、オン状態の第２スイッチング素子１２が、負荷を開放して電池パックが充電器に接続されるときに、第２スイッチング素子１２がＦＥＴ２のゲートをオン電圧として、ＦＥＴ２をオンにして充電できる状態とする。図５の電池パックは、電池が過放電状態となって、第１スイッチング素子１１がオフになって放電が停止された後、負荷が開放されて充電器に接続されると、電圧検出端子１８の電圧が上昇したことを、起動回路２５で検出する。電圧の上昇を検出した起動回路２５は、制御部９に電源を供給するので、電源が供給されるときに制御部９は第１スイッチング素子１１をオフからオンに切り換える。したがって、第２スイッチング素子１２を使用することなく、最小設定容量まで放電されてシャットダウンした電池パックは、充電器に接続して第１スイッチング素子１１をオンにしてＦＥＴ２をオンにできる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の電池パックは、保護回路として内蔵する保護ＩＣの端子を少なくしてコンパクトにできる特長がある。それは、本発明の請求項１の電池パックは、充放電を制御する一対のＦＥＴを互いにソースを接続して直列に接続すると共に、ゲートを互いに接続して、このゲートに保護ＩＣからゲートに制御信号を出力して、両ＦＥＴを一緒にオンオフ制御するからである。この保護ＩＣは、ひとつの端子でふたつのＦＥＴを一緒にオンオフできるので、ふたつの端子をひとつにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の保護回路を内蔵する電池パックの回路図
【図２】本発明の実施例にかかる電池パックの回路図
【図３】図２に示す電池パックの保護ＩＣの内部構造を示す回路図
【図４】本発明の他の実施例にかかる保護回路を備える電池パックの回路図
【図５】さらに、本発明の他の実施例にかかる保護回路を備える電池パックの回路図
【符号の説明】
１…電池
２…ＦＥＴ
３…保護ＩＣ
４…コントロール端子
５…タイマー短縮テスト用端子
６…第１電極側
７…第１出力端子
８…第２電極側
９…制御部
１０…電圧検出抵抗
１１…第１スイッチング素子
１２…第２スイッチング素子
１３…第３スイッチング素子
１４…第４スイッチング素子
１５…第５スイッチング素子
１６…第６スイッチング素子
１７…過電流判定部
１８…電圧検出端子
１９…兼用端子
２０…制御端子
２１…ゲート抵抗
２２…タイマー
２３…過充電過放電検出回路
２４…各部電源
２５…起動回路
【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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