(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の充放電回路に直列に挿入された第１のスイッチ素子と、
前記二次電池の放電方向に順方向が一致するように前記第１のスイッチ素子に並列に接続された第１のダイオードと、
前記二次電池の端子電圧と第１の設定電圧とを比較する第１の電圧比較手段と、
この第１の電圧比較手段の出力に基づいて、前記端子電圧が第１の設定電圧以上の期間および該端子電圧が第１の設定電圧以上となった時点から所定の期間は前記第１のスイッチ素子を非導通状態とするように前記第１のスイッチ素子に第１の制御信号を供給する第１の制御手段
とを備えたことを特徴とする二次電池の保護回路装置。
【請求項２】
二次電池の充放電回路に直列に挿入された第２のスイッチ素子と、
前記二次電池の充電方向に順方向が一致するように前記第２のスイッチ素子に並列に接続された第２のダイオードと、
前記二次電池の端子電圧と第２の設定電圧とを比較する第２の電圧比較手段と、
この第２の電圧比較手段の出力に基づいて、前記端子電圧が第２の設定電圧以下の期間および該端子電圧が第２の設定電圧以下となった時点から所定の期間は前記第２のスイッチ素子を非導通状態とするように前記第２のスイッチ素子に第２の制御信号を供給する第２の制御手段
とを備えたことを特徴とする二次電池の保護回路装置。
【請求項３】
二次電池の充放電回路に直列に挿入された第１のスイッチ素子および第２のスイッチ素子と、
前記二次電池の放電方向に順方向が一致するように前記第１のスイッチ素子に並列に接続された第１のダイオードと、
前記二次電池の充電方向に順方向が一致するように前記第２のスイッチ素子に並列に接続された第２のダイオードと、
前記二次電池の端子電圧と第１の設定電圧とを比較する第１の電圧比較手段と、
この第１の電圧比較手段の出力に基づいて、前記端子電圧が第１の設定電圧以上の期間および該端子電圧が第１の設定電圧以上となった時点から所定の期間は前記第１のスイッチ素子を非導通状態とするように前記第１のスイッチ素子に第１の制御信号を供給する第１の制御手段と、
前記二次電池の端子電圧と第２の設定電圧とを比較する第２の電圧比較手段と、
この第２の電圧比較手段の出力に基づいて、前記端子電圧が第２の設定電圧以下の期間および該端子電圧が第２の設定電圧以下となった時点から所定の期間は前記第２のスイッチ素子を非導通状態とするように前記第２のスイッチ素子に第２の制御信号を供給する第２の制御手段
とを備えたことを特徴とする二次電池の保護回路装置。
【請求項４】
前記ダイオードは該ダイオードが並列に接続された前記スイッチ素子の寄生ダイオードであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池の保護回路装置。
【請求項５】
前記第１の制御手段は、前記端子電圧が前記第１の設定電圧以上となったときの前記第１の電圧比較手段の出力によりトリガされる第１の単安定マルチバイブレータと、この第１の単安定マルチバイブレータの出力と前記第１の電圧比較手段の前記出力との論理和を得る第１のゲート回路とを有し、この第１のゲート回路の出力を前記第１の制御信号とすることを特徴とする請求項１または３に記載の二次電池の保護回路装置。
【請求項６】
前記第２の制御手段は、前記端子電圧が前記第２の設定電圧以下となったときの前記第２の電圧比較手段の出力によりトリガされる第２の単安定マルチバイブレータと、この第２の単安定マルチバイブレータの出力と前記第２の電圧比較手段の前記出力との論理和を得る第２のゲート回路とを有し、この第２のゲート回路の出力を前記第２の制御信号とすることを特徴とする請求項２または３に記載の二次電池の保護回路装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は二次電池の保護回路装置に係り、特に二次電池や充放電制御のためのスイッチ素子を充放電に対して保護するための保護回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
充電可能な電池、つまり二次電池には多くの種類があるが、その種類によって最適な充電方式がある。例えば、リチウム二次電池などの非水溶媒系二次電池や鉛蓄電池は、端子電圧を一定に保って充電を行う定電圧充電方式を用いることが多い。
【０００３】
このような定電圧充電方式に適した電池は、充電時に適正な電圧（充電禁止電圧）を越えて充電すると、電解液が分解しガスが発生して、性能劣化、電極の損傷、電池内部の短絡などが起こり、また特に密閉型電池の場合は電池が破裂に至ることもある。さらに、このような電池は放電時に適正な電圧（放電禁止電圧）以下になっても放電を続けると、著しく電池性能が劣化し、非回復放電電圧（例えば、電池１個当たり１Ｖ）まで放電すると、その後充電しても場合によっては全く使用できなくなることがあった。
【０００４】
このような不具合を避けるための電池保護手段として、例えば電池の端子電圧（電池電圧）を常時監視し、充電時の電池電圧が充電禁止電圧を越えたとき充電を停止させ、放電時の電池電圧が放電禁止電圧より下がったとき放電を停止させる方法が特開平４−３３１４２５（以下、第１の従来例という）により提案されている。しかし、この第１の従来例では次の問題がある。
【０００５】
電池には内部抵抗があるため、電流を流しているときの端子電圧に対し、電流を停止した直後の端子電圧は低い値となる。従って、第１の従来例では電池電圧が充電禁止電圧を越えたとき充電を停止すると、電池電圧は充電禁止電圧より低下するため再び充電を開始し、これにより電池電圧が充電禁止電圧を越えて充電を停止するというように、充電開始・充電停止を高速で繰り返し、いわゆる発振状態となる。この結果、充電電流のオン・オフを行うために電池の充放電回路に挿入されたスイッチ素子（例えばＦＥＴ）が高速でスイッチングすることにより異常発熱し、充電電流の大きさによってはスイッチ素子が破損して著しい場合は短絡状態となってしまう。この状態になると、電池電圧が充電禁止電圧を越えても充電を停止することができず、電池が破裂や発火を起こす危険性がある。放電時に関しても同様の現象が起こり、その場合、電池は直ちに破裂や発火には至らないものの、スイッチ素子が短絡すると次の充電時にその充電電流の大きさによっては破裂や発火を起こす危険性がある。
【０００６】
一方、電池電圧を監視するための電圧比較器にヒステリシスを持たせ、充電時には電池電圧が充電禁止電圧を越えたとき充電を停止し、充電禁止電圧よりやや低い充電開始電圧より下がると充電を開始し、また放電時には電池電圧が放電禁止電圧より下がったとき放電を停止し、放電禁止電圧よりやや高い放電開始電圧より上がると充電を開始するようにした充電式電源装置が特開平４−７５４３０（以下、第２の従来例という）に開示されている。
【０００７】
この第２の従来例では、例えば電池を誤って自動車用バッテリに接続して充電を行うなどのように、大電流で充電を行った場合に問題が生じる。すなわち、大電流で充電を行うと、電池の内部抵抗による電圧降下が大きくなるために、電池電圧が充電禁止電圧に達して充電が停止した瞬間に、電池電圧が充電開始電圧まで低下し充電が再開する。そして、以後この動作を高速で繰り返して発振状態となり、充放電路に挿入されたスイッチ素子が高速でスイッチングすることによってスイッチ素子が発熱し破損するという第１の従来例と同様の問題が生じる。
【０００８】
さらに、比較的大きい電流で電池を放電させた場合には、電池電圧が放電禁止電圧に達し放電が停止した後に、電池電圧が徐々に上昇し、再び放電開始電圧に達して放電が再開する、という動作を放電電流が遮断された後に電池電圧が放電開始電圧に達しなくなるまで繰り返す。このため電池の残容量が減少し、電池電圧が低下して放電電流遮断後から非回復放電電圧（例えば電池１個当たり１Ｖ）に達するまでの時間が短くなり、電池を破損させる危険がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の技術では比較的大きい電流で電池に充電を行った場合には、電池の内部抵抗による電圧降下が大きいため、電池電圧が充電禁止電圧に達して充電電流が遮断された瞬間に電池電圧が充電開始電圧まで低下し、充電が再開するという動作を高速で繰り返して発振状態となることがあり、充放電路に挿入されたスイッチ素子が高速で導通・非導通を繰り返すことによって、スイッチ素子が発熱し破損する危険がある。
【００１０】
また、比較的大きい電流で電池を放電させた場合には、電池電圧が放電禁止電圧に達し放電電流が遮断された後、電池電圧が徐々に上昇し、再び放電開始電圧に達して放電が再開するという動作を放電電流が遮断された後に電池電圧が放電開始電圧に達しなくなるまで繰り返すことにより、電池の残容量が減少するため、電池電圧が低下して放電電流遮断後から非回復放電電圧に達するまでの時間が短くなり、電池を破損させる危険がある。
【００１１】
このように従来の技術では、二次電池を比較的大きい電流で充放電した場合、スイッチ素子や電池を破損させる危険があった。
本発明は、大電流で充放電を行ってもスイッチ素子や電池の破損を起こすことなく電池を確実に保護することができる二次電池の保護回路装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明に係る二次電池の保護回路装置は、二次電池の充放電回路に直列に挿入された第１のスイッチ素子と、前記二次電池の放電方向に順方向が一致するように前記第１のスイッチ素子に並列に接続された第１のダイオードと、前記二次電池の端子電圧と第１の設定電圧とを比較する第１の電圧比較手段と、この第１の電圧比較手段の出力に基づいて、前記端子電圧が第１の設定電圧以上の期間および該端子電圧が第１の設定電圧以上となった時点から所定の期間は前記第１のスイッチ素子を非導通状態にせしめる第１の制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、第２の発明に係る二次電池の保護回路装置は、二次電池の充放電回路に直列に挿入された第２のスイッチ素子と、前記二次電池の充電方向に順方向が一致するように前記第２のスイッチ素子に並列に接続された第２のダイオードと、前記二次電池の端子電圧と第２の設定電圧とを比較する第２の電圧比較手段と、この第２の電圧比較手段の出力に基づいて、前記端子電圧が第２の設定電圧以下の期間および該端子電圧が第２の設定電圧以下となった時点から所定の期間は前記第２のスイッチ素子を非導通状態にせしめる第２の制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、第３の発明に係る二次電池の保護回路装置は、二次電池の充放電回路に直列に挿入された第１のスイッチ素子および第２のスイッチ素子と、前記二次電池の放電方向に順方向が一致するように前記第１のスイッチ素子に並列に接続された第１のダイオードと、前記二次電池の充電方向に順方向が一致するように前記第２のスイッチ素子に並列に接続された第２のダイオードと、前記二次電池の端子電圧と第１の設定電圧とを比較する第１の電圧比較手段と、この第１の電圧比較手段の出力に基づいて、前記端子電圧が第１の設定電圧以上の期間および該端子電圧が第１の設定電圧以上となった時点から所定の期間は前記第１のスイッチ素子を非導通状態にせしめる第１の制御手段と、前記二次電池の端子電圧と第２の設定電圧とを比較する第２の電圧比較手段と、この第２の電圧比較手段の出力に基づいて、前記端子電圧が第２の設定電圧以下の期間および該端子電圧が第２の設定電圧以下となった時点から所定の期間は前記第２のスイッチ素子を非導通状態にせしめる第２の制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
【作用】
第１の発明では、二次電池の充電時に電池の端子電圧が第１の設定電圧に達すると、第１の電圧比較手段の出力が反転し、その時点から所定の期間は第１のスイッチ素子が非導通状態となって充電電流が遮断される。すなわち、充電電流が一旦遮断状態になると、所定の期間はその状態が保持され、次の充電が直ちに開始することはない。従って、電池の端子電圧のみを監視して充電電流のオン・オフを制御する従来技術において比較的大電流で充電を行った場合のようにスイッチ素子が高速で導通・非導通を繰り返すことがなくなるので、スイッチ素子の発熱による破損が防止される。
【００１６】
第２の発明では、二次電池の放電時に電池の端子電圧が第２の設定電圧より下がると、第２の電圧比較手段の出力が反転し、その時点から所定の期間は第２のスイッチ素子が非導通状態となって放電電流が遮断される。すなわち、放電電流が一旦遮断状態になると、所定の期間はその状態が保持され、次の放電が直ちに開始することはない。従って、電池の端子電圧のみを監視して充電電流のオン・オフを制御する従来技術において比較的大電流で放電を行った場合のようにスイッチ素子が高速で導通・非導通を繰り返すことはないので、スイッチ素子の発熱による破損が防止され、また電池が頻繁に放電と放電電流の遮断を繰り返すこともなくなるので、電池の残容量が低下して非回復放電電圧に低下するまでの時間が短くなることがなく、電池を破損させるおそれはない。
さらに、第３の発明では第１の発明による充電時の保護機能と第２の発明による放電時の保護機能を兼ね備えることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る二次電池の保護回路装置の構成を示すブロック図である。この保護回路装置は、二次電池（以下、単に電池という）１を保護するためのものであり、ここでは保護対象の電池１がリチウム二次電池のような非水溶媒系二次電池や鉛蓄電池などの、定電圧充電方式で充電するのに適した電池である場合について説明する。
【００１８】
図１に示すように、第１および第２の外部接続端子１，２の間に、電池１０と第１および第２のスイッチ素子であるＮチャネル電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという）１１，１２が直列に接続されている。外部接続端子１，２は、充電時には充電器に接続され、放電時には負荷に接続される。第１のＦＥＴ１１には、電池１０の放電方向にその順方向が一致するように第１のダイオード１３が並列に接続されている。第２のＦＥＴ１２には、電池１０の充電方向にその順方向が一致するように第２のダイオード１４が並列に接続されている。すなわち、第１のＦＥＴ１１のソースは第１の外部接続端子１に接続され、第１のＦＥＴ１１のドレインは第２のＦＥＴ１２のドレインに接続され、第２のＦＥＴ１２のソースは電池１０の負極端子に接続され、電池１０の正極端子は第２の外部接続端子２に接続されている。なお、ダイオード１３，１４としては、ＦＥＴ１１，１２の寄生ダイオードを利用することができる。
【００１９】
電池１０の正極端子には、第１の電圧比較器１５の反転入力端子と第２の電圧比較器１６の非反転入力端子が接続されている。第１の電圧比較器１５の非反転入力端子は第１の基準電圧発生器１７に接続され、第２の電圧比較器１６の反転入力端子は第２の基準電圧発生器１８に接続されている。第１の電圧比較器１５は電圧ＶH1のヒステリシスを有し、第２の電圧比較器１６は電圧ＶH2のヒステリシスを有する。第１の電圧比較器１５の出力は第１の制御回路２１に入力され、第２の電圧比較器１６の出力は第２の制御回路２２に入力される。
【００２０】
第１の制御回路２１は、第１の電圧比較器１５の出力がトリガ入力として与えられる単安定マルチバイブレータ２３と、この単安定マルチバイブレータ２３の出力と第１の電圧比較器１５の出力との論理和を得るＡＮＤ回路２４により構成される。単安定マルチバイブレータ２３は、その入力が高レベルから低レベルに移行した時点から所定の期間（ｔ１）だけ出力を低レベルにする。ＡＮＤ回路２４の出力は第１の制御回路２１の出力であり、第１のＦＥＴ１１のゲートに入力される。
【００２１】
第２の制御回路２２は、第２の電圧比較器１６の出力がトリガ入力として与えられる単安定マルチバイブレータ２５と、この単安定マルチバイブレータ２５の出力と第２の電圧比較器１６の出力との論理和を得るＡＮＤ回路２６により構成される。単安定マルチバイブレータ２５は、その入力が高レベルから低レベルに移行した時点から所定の期間（ｔ２）だけ出力を低レベルにする。ＡＮＤ回路２６の出力は第２の制御回路２２の出力であり、第２のＦＥＴ１２のゲートに入力される。
【００２２】
次に、本実施例の動作を図２の波形図を参照して説明する。図２中（ａ）は電池１０の端子電圧（以下、電池電圧という）ＶB の波形、（ｂ）は電池１０を流れる電流、（ｃ）は第１の電圧比較器１５の出力波形、（ｄ）は単安定マルチバイブレータ２３の出力波形、（ｅ）は第２の電圧比較器１６の出力波形、（ｆ）は単安定マルチバイブレータ２５の出力波形である。また（ｃ）〜（ｆ）の波形中、Ｈは高レベル、Ｌは低レベルをそれぞれ表わす。
【００２３】
＜充電時＞
外部接続端子１，２間に図示しない充電器が接続されると、端子２→電池１０→第２のＦＥＴ１２→第１のＦＥＴ１１→端子１の経路で電池１０に充電電流Ｉｃが流れ、充電が開始される。なお、後述するように電池電圧ＶB が第２の設定電圧Ｖ２より低いと、第２のＦＥＴ１２は非導通状態となるが、このときは寄生ダイオード１４を通って充電が行われる。ここで、電池電圧ＶB が第１の基準電圧発生器１７から出力される第１の設定電圧Ｖ１に満たないとすると、第１の電圧比較器１５の出力は高レベルであり、単安定マルチバイブレータ２３の出力も高レベルとなるから、ＡＮＤ回路２４の出力も高レベルとなる。従って第１のＦＥＴ１１は導通状態を維持する。
【００２４】
この充電に伴い、電池電圧ＶB は徐々に上昇する。充電が進み、ｔ＝ｔａの時点で電池電圧ＶB がＶ１に達すると、電圧比較器１５の出力は高レベルから低レベルに転じ、ＡＮＤ回路２４の出力も低レベルとなるため、第１のＦＥＴ１１が非導通状態となり、充電電流は遮断される。第１のＦＥＴ１１が非導通状態となっても、ｔ＝ｔｂの時点で電池電圧ＶB はＶ１′（＝Ｖ１−ＶH1）より低下するため、電圧比較器１５の出力は再び高レベルに転じる。しかし、単安定マルチバイブレータ２３はｔ＝ｔａの時点からｔ１の期間、低レベルを出力するため、ＡＮＤ回路２４の出力も低レベルを維持し、第１のＦＥＴ１１は非導通状態を維持する。
【００２５】
ｔ＝ｔａの時点からｔ１の期間経過したｔ＝ｔｃの時点で、単安定マルチバイブレータ２３の出力は高レベルに転じ、このとき電圧比較器１５の出力は高レベルであるため、ＡＮＤ回路２４の出力も高レベルとなり、第１のＦＥＴ１１は導通状態となって再び充電が開始される。
【００２６】
こうして充電が再開されると、ｔ＝ｔｄの時点で電池電圧ＶB は第１の設定電圧Ｖ１に達して電圧比較器１５の出力は低レベルとなり、ＡＮＤ回路２４の出力が低レベルとなるため、再び充電電流が遮断される。そして、ｔ＝ｔｅの時点で電圧比較器１５の出力は高レベルとなるが、単安定マルチバイブレータ２３の出力が高レベルとなるｔ＝ｔｆの時点まで充電電流の遮断は維持される。ｔ＝ｔｆの時点になると、ｔ＝ｔｇの時点まで再び充電が行われ、ｔ＝ｔｈの時点で電圧比較器１５の出力が高レベルとなってもｔ＝ｔｇの時点からｔ１の期間は充電電流の遮断は維持される。
【００２７】
このように電池１０の充電時には、電池電圧ＶB が第１の設定電圧Ｖ１に達すると、ＦＥＴ１１が非導通状態となって充電電流が遮断されるが、単安定マルチバイブレータ２３の時定数で規定されるｔ１の期間にわたりＦＥＴ１１の非導通状態が維持され、次の充電が開始することはない。従って、比較的大電流で充電を行った場合でも、ＦＥＴ１１が高速で導通・非導通を繰り返すことはなく、ＦＥＴ１１が発熱して破損するおそれはない。
【００２８】
＜放電時＞
一方、外部接続端子１，２間に図示しない負荷が接続されると、端子１→第１のＦＥＴ１１→第２のＦＥＴ１２→電池１０→端子２の経路で電池１０の放電電流Ｉｄが流れ、放電が開始される。なお、前述したように電池電圧ＶB が第１の設定電圧Ｖ１より高いと第１のＦＥＴ１１が非導通状態となるが、このときは寄生ダイオード１３を通って放電が行われる。
【００２９】
この放電に伴い、電池電圧ＶB は徐々に低下する。放電が進み、ｔ＝ｔｊの時点で電池電圧ＶB が第２の基準電圧発生器１８から出力される第２の設定電圧Ｖ２に達すると、第２の電圧比較器１６の出力は高レベルから低レベルに転じ、ＡＮＤ回路２６の出力も低レベルとなるため、第２のＦＥＴ１２が非導通状態となり、放電電流は遮断される。放電電流が遮断されると電池電圧ＶB は徐々に上昇し、ｔ＝ｔｋの時点でＶ２′（＝Ｖ２＋ＶH2）に達するため、電圧比較器１６の出力は高レベルとなる。しかし、単安定マルチバイブレータ２５はｔ＝ｔｊの時点からｔ２の期間、低レベルを出力するため、ＡＮＤ回路２６の出力も低レベルとなり、第２のＦＥＴ１２は非導通状態を維持する。
【００３０】
ｔ＝ｔｊの時点からｔ２の期間経過したｔ＝ｔｌの時点で、単安定マルチバイブレータ２４の出力は高レベルに転じ、このとき電圧比較器１６の出力は高レベルであるため、ＡＮＤ回路２６の出力も高レベルとなり、第２のＦＥＴ１２は導通状態となって再び放電が開始される。
【００３１】
こうして放電が再開されると、ｔ＝ｔｍの時点で電池電圧ＶB は第２の設定電圧Ｖ２まで低下して電圧比較器１６の出力は低レベルとなり、ＡＮＤ回路２６の出力が低レベルとなるため、再び充電電流が遮断される。以後、上記の動作を繰り返す。
【００３２】
このように電池１０の放電時には、電池電圧ＶB が第２の設定電圧Ｖ２に達すると、ＦＥＴ１２が非導通状態となって放電電流が遮断されるが、単安定マルチバイブレータ２４の時定数で規定されるｔ２の期間にわたりＦＥＴ１２の非導通状態が維持され、次の放電が開始することはない。従って、比較的大電流で放電を行った場合でも、ＦＥＴ１２が高速で導通・非導通を繰り返すことはなく、ＦＥＴ１２が発熱して破損するおそれはない。さらに、電池１０が頻繁に放電と放電電流の遮断を繰り返すことがないので、大電流で放電を行っても電池１０の残容量が低下して非回復電圧に低下するまでの時間が短くなることがなく、電池１０を破損させるおそれはない。
【００３３】
次に、図１の各部の具体的な構成例について説明する。
図３は、図１の単安定マルチバイブレータ２３，２５の具体例であり、２つのＮＡＮＤ回路３１，３２とキャパシタＣ１および抵抗Ｒ１からなる。すなわち、ＮＡＮＤ回路３１の一方の入力端子を単安定マルチバイブレータ２３，２５のトリガ入力端子とし、このＮＡＮＤ回路３１の他方の入力端子とＮＡＮＤ回路３２の出力端子を接続して、この接続点を単安定マルチバイブレータ２３，２５の出力端子としている。ＮＡＮＤ回路３１の出力端子はキャパシタＣ１と抵抗Ｒ１を介して接地され、Ｃ１とＲ１の接続点はＮＡＮＤ回路３２の一方の入力端子に接続される。ＮＡＮＤ回路３２の他方の入力端子は、図示しない電源の出力Ｖ+ に接続されるか、または破線で示すように一方の入力端子（Ｃ１とＲ１の接続点）に接続される。
【００３４】
単安定マルチバイブレータ２３，２５の時定数ｔ１，ｔ２は、Ｃ１とＲ１の値により決定される。これらは電池１０の特性に合わせて設定すればよい。
図４は、図１の第１および第２の制御回路２１，２２の具体例であり、図３に示した単安定マルチバイブレータ２３，２５における前段のＮＡＮＤ回路３１の出力をＮＯＴ回路３３を介して制御回路２１，２２の出力として取り出すようにしたものである。このように単安定マルチバイブレータ２３，２５が図３の構成の場合は、ＮＡＮＤ回路３１とＮＯＴ回路３３で図１のＡＮＤ回路２４，２６の機能を実現することができる。
【００３５】
なお、上述の実施例において電池電圧ＶB が第１の設定電圧Ｖ１以上の場合は図１における第１の電圧比較器１５の出力は低レベル、ＡＮＤ回路２４の出力は低レベルであり、第１のＦＥＴ１１は非導通状態となるので、電池１０は充電されない。また、第１の制御回路２１が図４の構成の場合でも、電池電圧ＶB が第１の設定電圧Ｖ１以上の場合、第１の電圧比較器１５の出力が低レベル、図４におけるＮＡＮＤ回路３１の出力は高レベル、ＮＯＴ回路３３の出力は低レベルであるから、やはり第１のＦＥＴ１１は非導通状態となって、電池１０は充電されない。
【００３６】
一方、電池電圧ＶB が第２の設定電圧Ｖ２以下の場合は、図１における第２の電圧比較器１６の出力は低レベル、ＡＮＤ回路２５の出力は低レベルであり、第２のＦＥＴ１２は非導通状態となるので、電池１０は放電されない。また、第２の制御回路２２が図４の構成の場合でも、電池電圧ＶB が第２の設定電圧Ｖ２以下の場合、第２の電圧比較器１６の出力が低レベル、図４におけるＮＡＮＤ回路３１の出力は高レベル、ＮＯＴ回路３３の出力は低レベルであるから、やはり第２のＦＥＴ１１は非導通状態となって、電池１０は放電されない。
【００３７】
以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、次のように種々変形して実施することができる。
（１）実施例では、第１、第２のスイッチ素子として寄生ダイオードを有するＮチャネルＦＥＴを用いたが、寄生ダイオードを有するＰチャネルＦＥＴを用いてもよい。また、このように寄生ダイオードを有するＦＥＴに換えて、寄生ダイオードを有しないトランジスタその他のスイッチング素子をスイッチ素子として用い、これに並列に個別素子のダイオードを接続してもよい。また、第１のスイッチ素子と第２のスイッチ素子の位置を入れ替えてもよい。
【００３８】
（２）実施例では、第１および第２のスイッチ素子を電池１の負極端子側に挿入したが、正極端子側に挿入してもよい。
（３）実施例では、充電時の保護用の第１のスイッチ素子と放電時の保護用の第２のスイッチ素子を両方設けたが、用途によってはいずれか一方のみを設けてもよい。その場合、電圧比較器や制御回路も第１のスイッチ素子または第２のスイッチ素子に対応する部分のみを備えればよく、それだけ簡略化される。
【００３９】
（４）実施例では、外部接続端子１，２の間の充放電路に電池とスイッチ素子およびダイオードのみを接続したが、ＰＴＣやサーモスタットあるいは温度ヒューズなどの保護素子を充放電回路に挿入してもよい。
【００４０】
（５）実施例では、電池が１個の場合について説明したが、本発明は複数個の電池を直列または並列あるいは直並列に接続した電池群のための保護回路装置にも適用することができ、Ｖ１，Ｖ２の各設定電圧を変更することで容易に対応することが可能である。
【００４１】
（６）実施例では、電圧比較器１５，１６にヒステリシスを持たせたが、ヒステリシスを持たせなくともよい。
（７）図３および図４では、単安定マルチバイブレータをＮＡＮＤ回路で構成したが、ＮＯＲ回路で構成することも可能であり、その場合は電圧比較器１５，１６を含む回路を適宜変更すればよい。
【００４２】
（８）実施例では、単安定マルチバイブレータ２３，２５をゲート回路とコンデンサおよび抵抗で構成したが、適当なクロック信号をカウンタやレジスタ等で計数し、計数値が所定値に達したら信号を発生するような構成としてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば二次電池の充電時に電池の端子電圧が第１の設定電圧に達すると、第１の電圧比較手段の出力が反転し、その時点から所定の期間は第１のスイッチ素子が非導通状態となって充電電流が遮断されることにより、電池の端子電圧のみを監視して充電電流のオン・オフを制御する従来技術において比較的大電流で充電を行った場合のようにスイッチ素子が高速で導通・非導通を繰り返すことはなくなるので、スイッチ素子が発熱して破損するおそれはない。
【００４４】
また、本発明によれば二次電池の放電時に電池の端子電圧が第２の設定電圧より下がると、第２の電圧比較手段の出力が反転し、その時点から所定の期間は第２のスイッチ素子が非導通状態となって放電電流が遮断されることにより、電池の端子電圧のみを監視して充電電流のオン・オフを制御する従来技術において比較的大電流で放電を行った場合のようにスイッチ素子が高速で導通・非導通を繰り返すことはないので、スイッチ素子の発熱による破損が防止され、また電池が頻繁に放電と放電電流の遮断を繰り返すことはないために、電池の残容量が低下して非回復放電電圧に低下するまでの時間が短くなることがなく、電池を破損させるおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る二次電池の保護回路装置の構成を示すブロック図
【図２】同実施例の動作を説明するための各部の波形図
【図３】図１における単安定マルチバイブレータの具体的な構成例を示すブロック図
【図４】図１における制御回路の具体的な構成例を示すブロック図
【符号の説明】
１，２…外部接続端子
１０…二次電池
１１…ＦＥＴ（第１のスイッチ素子）
１２…ＦＥＴ（第２のスイッチ素子）
１３…第１のダイオード
１４…第２のダイオード
１５…第１の電圧比較器
１６…第２の電圧比較器
１７…第１の基準電圧発生器
１８…第２の基準電圧発生器
２１…第１の制御回路
２２…第２の制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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