保護回路及び保護方法
【課題】消費電流を低減し、二次電池の使用可能時間を長くすることが可能な保護回路、保護方法を提供することを目的としている。
【解決手段】充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路であって、前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子と、前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、前記遮断手段により前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段と、を有する構成とした。
【解決手段】充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路であって、前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子と、前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、前記遮断手段により前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段と、を有する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路及び保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、リチウムイオン電池等の二次電池で駆動するデジタルカメラや携帯電話等の携帯機器が普及している。リチウムイオン電池等の二次電池は、使用時の安全性を確保するために保護回路が備えられた電池パックの形態で使用される（例えば特許文献１）。
【０００３】
図８は、従来の保護回路を説明する図である。従来の保護回路１０は、二次電池１１と負荷１２との間に接続されている。保護回路１０は、保護ＩＣ２０、二次電池１１の温度を検出する温度検出素子であるサーミスタＲ１、二次電池１１からの放電を制御する放電制御用トランジスタＭ１、二次電池１１への充電を制御する充電制御用トランジスタＭ２を有する。
【０００４】
保護回路１０では、図９に示すように、二次電池１１の温度が上昇してサーミスタＲ１と接続されたＶＴＨ端子の電圧が電池温度検出電圧に達すると、保護ＩＣ２０のＣｏｕｔ端子からトランジスタＭ２をオフさせる信号が出力され、二次電池１１への充電を禁止する。図９は、従来の保護回路の動作の一例を説明する図である。
【０００５】
また保護回路１０は、図１０に示すように、サーミスタＲ１により検出された二次電池１１の温度が上昇すると、過充電検出電圧を下げる機能も有する。図１０は、従来の保護回路の動作の別の例を説明する図である。図１０の例では、二次電池１１の温度が上昇して高温領域に入ると過充電検出電圧を４．２７５Ｖから４．０Ｖに下げ、二次電池１１の温度が低下して通常領域に入ると過充電検出電圧を４．０Ｖから４．２７５Ｖへ上げている。
【０００６】
この場合従来の保護回路１０では、二次電池１１の温度が高温又は低温となったときに異常を検出し、充電を禁止する等の保護動作を行う。また保護回路１０では、二次電池１１が過放電となった場合にも、過放電を検出してトランジスタＭ１をオフとする保護動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−５５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の保護回路１０では、二次電池１１の温度が通常動作の温度領域内にある場合には、特別な保護動作は行わない。このためサーミスタＲ１に電流が流れ、保護回路１０では消費電流が増大して二次電池１１の消耗が早くなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、消費電流を低減し、二次電池の使用可能時間を長くすることが可能な保護回路、保護方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。
【００１１】
本発明は、充放電可能な二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続されており、前記二次電池（１１０）の保護を行う保護回路（１００）であって、
前記二次電池（１１０）の温度を検出する二次電池温度検出素子（Ｒｓ）と、
前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断する遮断手段（Ｍ３０）と、
前記遮断手段（Ｍ３０）により前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段（３０１）と、を有する構成とした。
【００１２】
また本発明の保護回路は、前記二次電池（１１０）の温度が通常温度領域内であることを検出する通常温度領域検出手段（３４０）を有し、
前記遮断制御手段（３０１）は、
前記通常温度領域検出手段（３４０）により前記二次電池（１１０）の温度が通常温度領域内であることが検出されたとき、前記遮断手段（Ｍ３０）により前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断させる構成としても良い。
【００１３】
本発明の保護回路は、充放電可能な二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続されており、前記二次電池（１１０）の保護を行う保護回路（１００）であって、
前記二次電池（１１０）の温度を検出する二次電池温度検出素子（Ｒｓ）と、
オン／オフが制御されて前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断する遮断手段（Ｍ３０）と、
前記二次電池（１１０）の温度が通常温度領域内であることを検出する通常温度領域検出手段（３４０）と、
前記通常温度領域検出手段（３４０）により前記二次電池（１１０）の温度が通常温度領域内にあることが検出されている期間、前記遮断手段（Ｍ３０）のオン／オフを制御して前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を制御する遮断制御手段（３０１）と、を有する構成とした。
【００１４】
また本発明の保護回路において、前記遮断制御手段（３０１）は、所定間隔毎に前記遮断手段（Ｍ３０）をオフさせる構成とした。
【００１５】
また本発明の保護回路において、前記遮断制御手段（３０１）は、前記遮断手段（Ｍ３０）をオフさせる構成とした。
【００１６】
また本発明の保護回路は、前記二次電池（１１０）の温度が高温領域にあることを検出する高温領域検出手段（２１０）と、
前記二次電池（１１０）の温度が低温領域にあることを検出する低温領域検出手段（２２０）と、を有し、
前記遮断制御手段（３０１）は、
前記遮断手段（Ｍ３０）をオフさせるタイミングと同期して、前記高温領域検出手段（２１０）及び前記低温領域検出手段（２２０）をオフさせる構成とした。
【００１７】
本発明は、充放電可能な二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続されており、前記二次電池（１１０）の保護を行う保護回路（２００）であって、
前記二次電池（１１０）から前記二次電池（１１０）の温度を検出する二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断する遮断手段（Ｍ３０）と、
前記遮断手段（Ｍ３０）により前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段（３０１）と、を有する構成とした。
【００１８】
本発明は、充放電可能な二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続されており、前記二次電池（１１０）の温度を検出する二次電池温度検出素子（Ｒｓ）と、前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断する遮断手段（Ｍ３０）と、を有し、前記二次電池（１１０）の保護を行う保護回路（１００）による保護方法であって、
前記遮断手段（Ｍ３０）により前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手順、を有する方法とした。
【００１９】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、消費電流を低減し、二次電池の使用可能時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第一の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図２】第二の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図３】第三の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図４】第三の実施形態における温度検出部の一例を説明する図である。
【図５】第三の実施形態の保護回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】第四の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図７】第五の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図８】従来の保護回路を説明する図である。
【図９】従来の保護回路の動作の一例を説明する図である。
【図１０】従来の保護回路の動作の別の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、二次電池の温度を検出する温度検出素子に流れる電流を所定間隔毎に遮断することにより、保護回路内の消費電流を低減する。
【００２３】
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態の保護回路を説明する図である。
【００２４】
本実施形態の保護回路１００は、二次電池１１０と負荷１２０との間に接続されている。本実施形態の保護回路１００は、Ｂ＋端子、Ｂ−端子、Ｐ＋端子、Ｐ−端子、ＶＴ端子を有する。また本実施形態の保護回路１００は、保護ＩＣ２００、抵抗Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０、コンデンサＣ１０、Ｃ２０、Ｃ３０、サーミスタＲｓ、トランジスタＭ１０、Ｍ２０を有する。
【００２５】
保護ＩＣ２００は、ＶＤＤ端子、ＶＴＨ端子、ＶＳＳＴ端子、ＶＳＳ端子、ＤＯＵＴ端子、ＣＯＵＴ端子、Ｖ−端子を有する。また保護ＩＣ２００は、高温領域検出部２１０、低温領域検出部２２０、過充電検出部２３０、過放電検出部２４０、充電過電流検出部２５０、放電過放電検出部２６０、発振器２７０、カウンタ２８０、論理回路２９０、論理回路３００、レベルシフト回路３１０、遅延回路３２０、短絡回路３３０、トランジスタＭ３０を有する。
【００２６】
本実施形態の保護回路１００において、Ｂ＋端子は二次電池１１０の正極に接続され、Ｂ−端子は二次電池１１０の負極と接続される。Ｐ＋端子は負荷１２０の正極に接続され、Ｐ−端子は負荷１２０の負極と接続される。抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０とは、Ｂ＋端子とＢ−端子との間で直列に接続されており、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との接続点は、ＶＤＤ端子と接続されている。
【００２７】
コンデンサＣ２０は、Ｂ＋端子とＶＴ端子の間に接続されている。ＶＴ端子は、ＶＴＨ端子と接続されている。サーミスタＲｓと抵抗Ｒ２０とは、Ｂ＋端子とＶＳＳＴ端子との間に直列に接続されている。コンデンサＣ３０はＰ＋端子とＰ−端子との間に接続されている。抵抗Ｒ３０は、Ｖ−端子とＰ−端子との間に接続されている。
【００２８】
トランジスタＭ１０とトランジスタＭ２０とは、Ｂ−端子とＰ−端子との間に直列に接続されている。ＶＳＳ端子はＢ−端子と接続されている。
【００２９】
本実施形態の保護ＩＣ２００において、高温領域検出部２１０は、ＶＴＨ端子の電圧を監視して二次電池１１０の温度が高温領域に達したか否かを判断する。低温領域検出部２２０は、ＶＴＨ端子の電圧を監視して二次電池１１０の温度が低温領域に達したか否かを判断する。尚本実施形態では、例えば二次電池１１０の温度が４５℃より高くなったとき高温領域に達したものと判断し、二次電池１１０の温度が０℃未満となったとき低温領域に達したものと判断する。この場合、０℃以上４５℃以下が通常温度領域となる。
【００３０】
過充電検出部２３０は、ＶＤＤ端子の電圧を監視して二次電池１１０の過充電を検出する。過放電検出部２４０は、ＶＤＤ端子の電圧を監視して二次電池１１０の過放電を検出する。充電過電流検出部２５０、充電時の過電流を検出する。放電過電流検出部２６０は、放電時の過電流を検出する。発振器２７０は、保護ＩＣ２００内の各部へクロックを供給する。カウンタ２８０は、遅延時間のカウント等を行う。
【００３１】
論理回路２９０は、高温領域検出部２１０、低温領域検出部２２０、過充電検出部２３０、充電過電流検出部２５０から検出信号を受けて、充電制御用スイッチ素子であるトランジスタＭ２０のオン／オフを制御する。論理回路３００は、過放電検出部２４０、放電過電流検出部２６０から検出信号を受けて、放電制御用のスイッチ素子であるトランジスタＭ１０のオン／オフを制御する。
【００３２】
レベルシフト回路３１０は、論理回路２９０から出力された信号を、トランジスタＭ２０をオン／オフできるレベルの信号へレベルシフトさせる。遅延回路３１０は、遅延時間を発生させる。短絡回路３３０は、Ｐ＋端子とＰ−端子との間に過大負荷が接続されたことを検出し、二次電池１１０と過大負荷とを短絡させる。
【００３３】
トランジスタＭ３０は、ＮＭＯＳトランジスタであり、ドレインがＶＳＳＴ端子に接続され、ソースが接地され、ゲートが論理回路３００と接続されている。本実施形態のトランジスタＭ３０は、サーミスタＲｓに流れる電流を遮断するための遮断手段である。保護回路１００では、トランジスタＭ３０をオフすることでサーミスタＲｓに流れる電流が遮断される。本実施形態のトランジスタＭ３０は、後述する論理回路３００により、所定時間毎にオフされる。
【００３４】
以下に本実施形態の論理回路３００の詳細を説明する。本実施形態の論理回路３００は、遮断制御部３０１、タイマ３０２を有する。
【００３５】
遮断制御部３０１は、トランジスタＭ３０のオン／オフを制御して、サーミスタＲｓに流れる電流を制御する。本実施形態では、遮断制御部３０１によりトランジスタＭ３０がオフされると、サーミスタＲｓを流れる電流が遮断される。遮断制御部３０１から出力される制御信号は、トランジスタＭ３０のゲートに供給される。本実施形態では、例えば遮断制御部３０１からローレベル（以下、Ｌレベル）の信号がトランジスタＭ３０のゲートへ供給されると、トランジスタＭ３０はオフされ、サーミスタＲｓに流れる電流は遮断される。また遮断制御部３０１からハイレベル（以下、Ｈレベル）の制御信号がトランジスタＭ３０のゲートに供給されると、トランジスタＭ３０はオンされてサーミスタＲｓに電流が流れ出す。
【００３６】
本実施形態のタイマ３０２は、トランジスタＭ３０をオン／オフさせるタイミングが設定されている。遮断制御部３０１は、タイマ３０２に設定されたタイミングに従って、トランジスタＭ３０をオン／オフさせる。尚本実施形態のタイマ３０２は、過放電検出部２４０において過放電を検出した際の遅延時間を生成するために設けられたタイマと兼用でであっても良い。この場合にトランジスタＭ３０をオン／オフさせるタイミングと、遅延時間をカウントするタイミングとが重なった場合、遅延時間をカウントする方が優先されることが好ましい。
【００３７】
以上の構成によれば、サーミスタＲｓには所定間隔毎に所定期間のみ電流が流れることになる。よって、常時サーミスタＲｓに電流が流れる従来の保護回路と比べて消費電流を低減することができ、二次電池の使用可能時間を長くすることができる。
【００３８】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、サーミスタＲｓへ流れる電流をオフする際に、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０もオフさせる点が第一の実施形態と相違する。よって以下の本発明の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００３９】
図２は、第二の実施形態の保護回路を説明する図である。本実施形態の保護回路１００Ａは保護ＩＣ２００Ａを有する。
【００４０】
本実施形態の保護ＩＣ２００Ａでは、論理回路３００の遮断制御部３０１から出力される制御信号が高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０にも供給される。本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、遮断制御部３０１から出力される制御信号により、オン／オフが制御される。
【００４１】
本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、トランジスタＭ３０がオンのときオンとなり、トランジスタＭ３０がオフのときオフとなるように制御される。
例えば本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、遮断制御部３０１からＬレベルの信号が供給されるとオフされ、遮断制御部３０１からＨレベルの制御信号が供給されるとオンされる。
【００４２】
よって本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、トランジスタＭ３０がオン／オフされるタイミングと同期してオン／オフが制御される。このため本実施形態では、トランジスタＭ３０がオフされてサーミスタＲｓへ流れる電流が遮断されたとき、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０もオフされることになり、第一の実施形態と比べてさらに消費電流を低減することができる。よって二次電池の使用可能時間を長くすることができる。
【００４３】
（第三の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第三の実施形態について説明する。本発明の第三の実施形態では、二次電池１１０の温度が通常温度領域にある場合に遮断制御部３０１によりトランジスタＭ３０を遮断させる点が第一の実施形態と相違する。よって以下の本発明の第三の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００４４】
図３は、第三の実施形態の保護回路を説明する図である。本実施形態の保護回路１００Ｂは、保護ＩＣ２００Ｂを有する。本実施形態の保護ＩＣ２００Ｂは、二次電池１１０の温度が通常温度領域内か否を検出する温度検出部３４０を有する。
【００４５】
本実施形態では、温度検出部３４０により、二次電池１１０の温度が通常温度領域内となったことが検出されると、論理回路３００の遮断制御部３０１がトランジスタＭ３０をオフさせてサーミスタＲｓへ流れる電流を遮断する。
【００４６】
以下に図４を参照して本実施形態の温度検出部３４０を説明する。図４は、第三の実施形態における温度検出部の一例を説明する図である。
【００４７】
本実施形態の保護ＩＣ２００の有する温度検出部３４０は、電流源３４１、コンパレータ３４２、ダイオード３４３、基準電圧源３４４とから構成されている。本実施形態の温度検出部３４０は、ダイオード３４３の温度特性を利用したものである。コンパレータ３４２の一方の入力端子は基準電圧源３４４と接続されており、基準電圧源３４４で生成される基準電圧ＶＲＥＦが供給される。コンパレータ３４２の他方の入力は、電流源３４１とダイオード３４３との接続点と接続されており、ダイオード３４２の順方向電圧が供給される。コンパレータ３４２の出力は、論理回路３００の遮断制御部３０１に供給される。
【００４８】
本実施形態では、温度検出部３４０により、二次電池１１０の温度が例えば通常温度領域の上限である４５℃以下となったことを検出することができる。また本実施形態では、例えば二次電池１１０が通常温度領域の下限である０℃以上となったことを検出するために、図４に示す温度検出部３４０と同様の構成の温度検出部が設けられていても良い。
【００４９】
本実施形態の保護ＩＣ２００において、温度検出部３４０は、二次電池１１０の温度が通常温度領域内となったことを検出すると、検出信号を論理回路３００の遮断制御部３０１へ供給する。遮断制御部３０１は、検出信号を受けると制御信号を出力し、トランジスタＭ３０をオフさせる。
【００５０】
すなわち本実施形態では、サーミスタＲｓによる温度検出が不要となる通常温度領域内において、トランジスタＭ３０をオフさせてサーミスタＲｓへ流れる電流を遮断する。本実施形態では、この構成により、通常温度領域内における消費電流を抑制することができる。
【００５１】
尚以上の説明では、温度検出部３４０は、通常温度領域である０℃以上４５℃以下を検出すると説明したが、これに限定されない。例えば温度検出部３４０は、通常温度領域よりも狭い温度範囲を検出するようにしても良い。例えば温度検出部３４０は、１０℃以上３５℃以下の温度範囲を検出するようにしても良い。この場合遮断制御部３０１は、二次電池１１０の温度が１０℃以上３５℃以下の範囲において、トランジスタＭ３０をオフさせてサーミスタＲｓへ流れる電流を遮断する。
【００５２】
よって通常温度領域の上限である４５℃近辺及び通常温度領域の下限である０℃近辺では、トランジスタＭ３０はオンであり、サーミスタＲｓに電流が流れている。このため二次電池１１０の温度が高温領域となったこと及び二次電池１１０の温度が低温領域となったことを確実に検出することができる。
【００５３】
図５は、第三の実施形態の保護回路の動作を説明するタイミングチャートである。図５では、温度検出部３４０が通常温度範囲よりも狭い温度範囲を検出する例を示している。図５の例では、ＶＴＨ端子の電圧がＶ１となったとき高温領域検出部２１０により二次電池１１０の温度が高温領域となったことが検出される。二次電池１１０の温度が高温領域に入ると、論理回路３００はトランジスタＭ２０をオフさせて充電を禁止させる。また図５の例では、ＶＴＨ端子の電圧がＶ２となったとき低温領域検出部２２０により二次電池１１０の温度が低温領域となったことが検出される。二次電池１１０の温度が低温領域に入ると、論理回路３００はトランジスタＭ２０をオフさせて充電を禁止させる。
【００５４】
また図５の例では、二次電池１１０の温度が、ＶＴＨ端子の電圧がＶａとなる温度まで上昇したときトランジスタＭ３０がオンされる。トランジスタＭ３０がオンとなるときの二次電池１１０の温度は、二次電池１１０の温度が高温領域であると判断される温度よりも低い温度である。
【００５５】
上昇した二次電池１１０の温度が低下して通常温度領域内に入ると、論理回路３００はトランジスタＭ２０をオンとして充電禁止を解除する。その後さらに二次電池１１０の温度が低下し、ＶＴＨ端子の電圧がＶａ以下となるまで温度が低下すると、遮断制御部３０１はトランジスタＭ３０をオフさせる。トランジスタＭ３０がオフされるとＶＳＳＴ端子はハイインピーダンスとなり、サーミスタＲｓに流れる電流が遮断される。
【００５６】
次に二次電池１１０の温度が低下し、ＶＴＨ端子の電圧がＶｂ以下となる温度まで低下すると、遮断制御部３０１は再びトランジスタＭ３０をオンさせる。よってこのときサーミスタＲｓに電流が流れはじめる。さらに二次電池１１０の温度が低下してＶＴＨ端子の電圧がＶ２より低くなると、二次電池１１０の温度が低温領域に入ったものと判断してトランジスタＭ２０をオフする。
【００５７】
低下した二次電池１１０の温度が上昇して通常温度領域内に入ると、論理回路３００はトランジスタＭ２０をオンとして充電禁止を解除する。その後さらに二次電池１１０の温度が上昇し、ＶＴＨ端子の電圧がＶｂ以上となるまで温度が上昇すると、遮断制御部３０１はトランジスタＭ３０をオフさせる。トランジスタＭ３０がオフされるとＶＳＳＴ端子はハイインピーダンスとなり、サーミスタＲｓに流れる電流が遮断される。
【００５８】
すなわち図５の例では、期間ｔ２と期間ｔ４の間はトランジスタＭ３０がオンされており、サーミスタＲｓに電流が流れる。また期間ｔ１と期間ｔ３ではトランジスタＭ３０はオフされてサーミスタＲｓに流れる電流が遮断される。
【００５９】
よって本実施形態によれば、サーミスタＲｓに電流が流れる時間が短くなり、消費電流を低減させることができ、二次電池１１０の使用可能時間を長くすることができる。
【００６０】
尚本実施形態の論理回路３００は、過放電検出時等に遅延時間をカウントするのに用いられるタイマ３０２を有している。
【００６１】
本実施形態では、例えばトランジスタＭ３０がオフされている期間（図５の期間ｔ１、期間ｔ３）において、タイマ３０２を用いてトランジスタＭ３０を所定時間毎にオンさせても良い。例えば論理回路３００は、期間ｔ１及び期間ｔ３において、トランジスタＭ３０を１秒毎にオンさせてＶＴＨ端子の電圧を監視しても良い。
【００６２】
（第四の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第四の実施形態について説明する。本発明の第四の実施形態では、サーミスタＲｓへ流れる電流をオフする際に、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０もオフさせる点が第三の実施形態と相違する。よって以下の本発明の第四の実施形態の説明では、第三の実施形態との相違点についてのみ説明し、第三の実施形態と同様の機能構成を有するものには第三の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００６３】
図６は、第四の実施形態の保護回路を説明する図である。
【００６４】
本実施形態の保護回路１００Ｃは、保護ＩＣ２００Ｃを有する。本実施形態の保護ＩＣ２００Ｃの論理回路２９０Ａは、遮断制御部２９１、タイマ２９２を有する。遮断制御部２９１は、温度検出部３４０から検出信号を受けると、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０をオフさせる制御信号を出力する。タイマ２９２は、遮断制御部２９１が高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０をオフさせる制御信号を出力するタイミングが設定されている。
【００６５】
本実施形態の保護回路１００Ｃでは、温度検出部３４０から出力された検出信号が論理回路３００と論理回路２９０Ａとへ供給される。
【００６６】
論理回路３００では、検出信号を受けて遮断制御部３０１がトランジスタＭ３０をオフさせる。論理回路２９０Ａでは、検出信号を受けて遮断制御部２９１が高温領域検出部３１０と低温領域検出部２２０とをオフさせる。
【００６７】
本実施形態では、サーミスタＲｓへ流れる電流が遮断されているときは、サーミスタＲｓを用いて温度検出を行う高温領域検出部２１０と低温領域検出部２２０とをオフさせることで、より一層保護回路１００Ｃ内の消費電流を低減させることができる。よって二次電池１１０の使用可能時間を長くすることができる。
【００６８】
また本実施形態では、論理回路２９０Ａのタイマ２９２を用いて、高温領域検出部３１０と低温領域検出部２２０とを所定時間毎にオンさせても良い。例えば高温領域検出部３１０と低温領域検出部２２０とは、１秒毎にオンされても良い。また高温領域検出部３１０と低温領域検出部２２０とがオンされるタイミングは、タイマ３０２によりトランジスタＭ３０がオンされるタイミングと同期していることが好ましい。
【００６９】
（第五の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第五の実施形態について説明する。本発明の第五の実施形態では、第四の実施形態とは異なる方法で、サーミスタＲｓへ流れる電流をオフする際に高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０もオフさせる。よって以下の本発明の第五の実施形態の説明では、第四の実施形態との相違点についてのみ説明し、第四の実施形態と同様の機能構成を有するものには第四の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００７０】
図７は、第五の実施形態の保護回路を説明する図である。本実施形態の保護回路１００Ｄは、保護ＩＣ２００Ｄを有する。本実施形態の保護ＩＣ２００Ｄは、ＯＲ回路３４１を有する。
【００７１】
ＯＲ回路３４１の一方の入力には温度検出部３４０からの出力が供給され、他方の入力には論理回路３００の遮断制御部３０１からの出力が供給される。ＯＲ回路３４１の出力は、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０へ供給される。
【００７２】
本実施形態の温度検出部３４０は、通常温度領域であることを検出したときＬレベルの信号を出力し、通常温度領域を検出しないときＨレベルの信号を出力する構成とした。また本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、ＯＲ回路３４１からＨレベルの信号が供給されるとオンとなり、Ｌレベルの信号が供給されるとオフとなる構成とした。
【００７３】
この場合の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、温度検出部３４０が通常温度領域を検出したとき（温度検出部３４０からの出力がＬレベルのとき）、トランジスタＭ３０のオン／オフと同期してオン／オフされる。そして本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、温度検出部３４０が通常温度領域を検出しないとき（温度検出部３４０からの出力がＨレベルのとき）常にオンとされる。
【００７４】
よって本実施形態では、サーミスタＲｓへ流れる電流が遮断されているときは、サーミスタＲｓを用いて温度検出を行う高温領域検出部２１０と低温領域検出部２２０とをオフさせることができ、第四の実施形態と同様により一層保護回路１００Ｄ内の消費電流を低減させることができる。よって二次電池１１０の使用可能時間を長くすることができる。
【００７５】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 保護回路
１１０ 二次電池
１２０ 負荷
２００、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ 保護ＩＣ
２１０ 高温領域検出部
２２０ 低温領域検出部
２３０ 過放電検出部
２４０ 過放電検出部
２５０ 充電過電流検出部
２６０ 放電過放電検出部
２７０ 発振器
２８０ カウンタ
２９０、２９０Ａ、３００ 論理回路
２９１、３０１ 遮断制御部
２９２、３０２ タイマ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路及び保護方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、リチウムイオン電池等の二次電池で駆動するデジタルカメラや携帯電話等の携帯機器が普及している。リチウムイオン電池等の二次電池は、使用時の安全性を確保するために保護回路が備えられた電池パックの形態で使用される（例えば特許文献１）。
【０００３】
図８は、従来の保護回路を説明する図である。従来の保護回路１０は、二次電池１１と負荷１２との間に接続されている。保護回路１０は、保護ＩＣ２０、二次電池１１の温度を検出する温度検出素子であるサーミスタＲ１、二次電池１１からの放電を制御する放電制御用トランジスタＭ１、二次電池１１への充電を制御する充電制御用トランジスタＭ２を有する。
【０００４】
保護回路１０では、図９に示すように、二次電池１１の温度が上昇してサーミスタＲ１と接続されたＶＴＨ端子の電圧が電池温度検出電圧に達すると、保護ＩＣ２０のＣｏｕｔ端子からトランジスタＭ２をオフさせる信号が出力され、二次電池１１への充電を禁止する。図９は、従来の保護回路の動作の一例を説明する図である。
【０００５】
また保護回路１０は、図１０に示すように、サーミスタＲ１により検出された二次電池１１の温度が上昇すると、過充電検出電圧を下げる機能も有する。図１０は、従来の保護回路の動作の別の例を説明する図である。図１０の例では、二次電池１１の温度が上昇して高温領域に入ると過充電検出電圧を４．２７５Ｖから４．０Ｖに下げ、二次電池１１の温度が低下して通常領域に入ると過充電検出電圧を４．０Ｖから４．２７５Ｖへ上げている。
【０００６】
この場合従来の保護回路１０では、二次電池１１の温度が高温又は低温となったときに異常を検出し、充電を禁止する等の保護動作を行う。また保護回路１０では、二次電池１１が過放電となった場合にも、過放電を検出してトランジスタＭ１をオフとする保護動作を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−５５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の保護回路１０では、二次電池１１の温度が通常動作の温度領域内にある場合には、特別な保護動作は行わない。このためサーミスタＲ１に電流が流れ、保護回路１０では消費電流が増大して二次電池１１の消耗が早くなってしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情を鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、消費電流を低減し、二次電池の使用可能時間を長くすることが可能な保護回路、保護方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。
【００１１】
本発明は、充放電可能な二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続されており、前記二次電池（１１０）の保護を行う保護回路（１００）であって、
前記二次電池（１１０）の温度を検出する二次電池温度検出素子（Ｒｓ）と、
前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断する遮断手段（Ｍ３０）と、
前記遮断手段（Ｍ３０）により前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段（３０１）と、を有する構成とした。
【００１２】
また本発明の保護回路は、前記二次電池（１１０）の温度が通常温度領域内であることを検出する通常温度領域検出手段（３４０）を有し、
前記遮断制御手段（３０１）は、
前記通常温度領域検出手段（３４０）により前記二次電池（１１０）の温度が通常温度領域内であることが検出されたとき、前記遮断手段（Ｍ３０）により前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断させる構成としても良い。
【００１３】
本発明の保護回路は、充放電可能な二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続されており、前記二次電池（１１０）の保護を行う保護回路（１００）であって、
前記二次電池（１１０）の温度を検出する二次電池温度検出素子（Ｒｓ）と、
オン／オフが制御されて前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断する遮断手段（Ｍ３０）と、
前記二次電池（１１０）の温度が通常温度領域内であることを検出する通常温度領域検出手段（３４０）と、
前記通常温度領域検出手段（３４０）により前記二次電池（１１０）の温度が通常温度領域内にあることが検出されている期間、前記遮断手段（Ｍ３０）のオン／オフを制御して前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を制御する遮断制御手段（３０１）と、を有する構成とした。
【００１４】
また本発明の保護回路において、前記遮断制御手段（３０１）は、所定間隔毎に前記遮断手段（Ｍ３０）をオフさせる構成とした。
【００１５】
また本発明の保護回路において、前記遮断制御手段（３０１）は、前記遮断手段（Ｍ３０）をオフさせる構成とした。
【００１６】
また本発明の保護回路は、前記二次電池（１１０）の温度が高温領域にあることを検出する高温領域検出手段（２１０）と、
前記二次電池（１１０）の温度が低温領域にあることを検出する低温領域検出手段（２２０）と、を有し、
前記遮断制御手段（３０１）は、
前記遮断手段（Ｍ３０）をオフさせるタイミングと同期して、前記高温領域検出手段（２１０）及び前記低温領域検出手段（２２０）をオフさせる構成とした。
【００１７】
本発明は、充放電可能な二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続されており、前記二次電池（１１０）の保護を行う保護回路（２００）であって、
前記二次電池（１１０）から前記二次電池（１１０）の温度を検出する二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断する遮断手段（Ｍ３０）と、
前記遮断手段（Ｍ３０）により前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段（３０１）と、を有する構成とした。
【００１８】
本発明は、充放電可能な二次電池（１１０）と負荷（１２０）との間に接続されており、前記二次電池（１１０）の温度を検出する二次電池温度検出素子（Ｒｓ）と、前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を遮断する遮断手段（Ｍ３０）と、を有し、前記二次電池（１１０）の保護を行う保護回路（１００）による保護方法であって、
前記遮断手段（Ｍ３０）により前記二次電池（１１０）から前記二次電池温度検出素子（Ｒｓ）へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手順、を有する方法とした。
【００１９】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、消費電流を低減し、二次電池の使用可能時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第一の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図２】第二の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図３】第三の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図４】第三の実施形態における温度検出部の一例を説明する図である。
【図５】第三の実施形態の保護回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】第四の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図７】第五の実施形態の保護回路を説明する図である。
【図８】従来の保護回路を説明する図である。
【図９】従来の保護回路の動作の一例を説明する図である。
【図１０】従来の保護回路の動作の別の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、二次電池の温度を検出する温度検出素子に流れる電流を所定間隔毎に遮断することにより、保護回路内の消費電流を低減する。
【００２３】
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態の保護回路を説明する図である。
【００２４】
本実施形態の保護回路１００は、二次電池１１０と負荷１２０との間に接続されている。本実施形態の保護回路１００は、Ｂ＋端子、Ｂ−端子、Ｐ＋端子、Ｐ−端子、ＶＴ端子を有する。また本実施形態の保護回路１００は、保護ＩＣ２００、抵抗Ｒ１０、Ｒ２０、Ｒ３０、コンデンサＣ１０、Ｃ２０、Ｃ３０、サーミスタＲｓ、トランジスタＭ１０、Ｍ２０を有する。
【００２５】
保護ＩＣ２００は、ＶＤＤ端子、ＶＴＨ端子、ＶＳＳＴ端子、ＶＳＳ端子、ＤＯＵＴ端子、ＣＯＵＴ端子、Ｖ−端子を有する。また保護ＩＣ２００は、高温領域検出部２１０、低温領域検出部２２０、過充電検出部２３０、過放電検出部２４０、充電過電流検出部２５０、放電過放電検出部２６０、発振器２７０、カウンタ２８０、論理回路２９０、論理回路３００、レベルシフト回路３１０、遅延回路３２０、短絡回路３３０、トランジスタＭ３０を有する。
【００２６】
本実施形態の保護回路１００において、Ｂ＋端子は二次電池１１０の正極に接続され、Ｂ−端子は二次電池１１０の負極と接続される。Ｐ＋端子は負荷１２０の正極に接続され、Ｐ−端子は負荷１２０の負極と接続される。抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０とは、Ｂ＋端子とＢ−端子との間で直列に接続されており、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との接続点は、ＶＤＤ端子と接続されている。
【００２７】
コンデンサＣ２０は、Ｂ＋端子とＶＴ端子の間に接続されている。ＶＴ端子は、ＶＴＨ端子と接続されている。サーミスタＲｓと抵抗Ｒ２０とは、Ｂ＋端子とＶＳＳＴ端子との間に直列に接続されている。コンデンサＣ３０はＰ＋端子とＰ−端子との間に接続されている。抵抗Ｒ３０は、Ｖ−端子とＰ−端子との間に接続されている。
【００２８】
トランジスタＭ１０とトランジスタＭ２０とは、Ｂ−端子とＰ−端子との間に直列に接続されている。ＶＳＳ端子はＢ−端子と接続されている。
【００２９】
本実施形態の保護ＩＣ２００において、高温領域検出部２１０は、ＶＴＨ端子の電圧を監視して二次電池１１０の温度が高温領域に達したか否かを判断する。低温領域検出部２２０は、ＶＴＨ端子の電圧を監視して二次電池１１０の温度が低温領域に達したか否かを判断する。尚本実施形態では、例えば二次電池１１０の温度が４５℃より高くなったとき高温領域に達したものと判断し、二次電池１１０の温度が０℃未満となったとき低温領域に達したものと判断する。この場合、０℃以上４５℃以下が通常温度領域となる。
【００３０】
過充電検出部２３０は、ＶＤＤ端子の電圧を監視して二次電池１１０の過充電を検出する。過放電検出部２４０は、ＶＤＤ端子の電圧を監視して二次電池１１０の過放電を検出する。充電過電流検出部２５０、充電時の過電流を検出する。放電過電流検出部２６０は、放電時の過電流を検出する。発振器２７０は、保護ＩＣ２００内の各部へクロックを供給する。カウンタ２８０は、遅延時間のカウント等を行う。
【００３１】
論理回路２９０は、高温領域検出部２１０、低温領域検出部２２０、過充電検出部２３０、充電過電流検出部２５０から検出信号を受けて、充電制御用スイッチ素子であるトランジスタＭ２０のオン／オフを制御する。論理回路３００は、過放電検出部２４０、放電過電流検出部２６０から検出信号を受けて、放電制御用のスイッチ素子であるトランジスタＭ１０のオン／オフを制御する。
【００３２】
レベルシフト回路３１０は、論理回路２９０から出力された信号を、トランジスタＭ２０をオン／オフできるレベルの信号へレベルシフトさせる。遅延回路３１０は、遅延時間を発生させる。短絡回路３３０は、Ｐ＋端子とＰ−端子との間に過大負荷が接続されたことを検出し、二次電池１１０と過大負荷とを短絡させる。
【００３３】
トランジスタＭ３０は、ＮＭＯＳトランジスタであり、ドレインがＶＳＳＴ端子に接続され、ソースが接地され、ゲートが論理回路３００と接続されている。本実施形態のトランジスタＭ３０は、サーミスタＲｓに流れる電流を遮断するための遮断手段である。保護回路１００では、トランジスタＭ３０をオフすることでサーミスタＲｓに流れる電流が遮断される。本実施形態のトランジスタＭ３０は、後述する論理回路３００により、所定時間毎にオフされる。
【００３４】
以下に本実施形態の論理回路３００の詳細を説明する。本実施形態の論理回路３００は、遮断制御部３０１、タイマ３０２を有する。
【００３５】
遮断制御部３０１は、トランジスタＭ３０のオン／オフを制御して、サーミスタＲｓに流れる電流を制御する。本実施形態では、遮断制御部３０１によりトランジスタＭ３０がオフされると、サーミスタＲｓを流れる電流が遮断される。遮断制御部３０１から出力される制御信号は、トランジスタＭ３０のゲートに供給される。本実施形態では、例えば遮断制御部３０１からローレベル（以下、Ｌレベル）の信号がトランジスタＭ３０のゲートへ供給されると、トランジスタＭ３０はオフされ、サーミスタＲｓに流れる電流は遮断される。また遮断制御部３０１からハイレベル（以下、Ｈレベル）の制御信号がトランジスタＭ３０のゲートに供給されると、トランジスタＭ３０はオンされてサーミスタＲｓに電流が流れ出す。
【００３６】
本実施形態のタイマ３０２は、トランジスタＭ３０をオン／オフさせるタイミングが設定されている。遮断制御部３０１は、タイマ３０２に設定されたタイミングに従って、トランジスタＭ３０をオン／オフさせる。尚本実施形態のタイマ３０２は、過放電検出部２４０において過放電を検出した際の遅延時間を生成するために設けられたタイマと兼用でであっても良い。この場合にトランジスタＭ３０をオン／オフさせるタイミングと、遅延時間をカウントするタイミングとが重なった場合、遅延時間をカウントする方が優先されることが好ましい。
【００３７】
以上の構成によれば、サーミスタＲｓには所定間隔毎に所定期間のみ電流が流れることになる。よって、常時サーミスタＲｓに電流が流れる従来の保護回路と比べて消費電流を低減することができ、二次電池の使用可能時間を長くすることができる。
【００３８】
（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、サーミスタＲｓへ流れる電流をオフする際に、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０もオフさせる点が第一の実施形態と相違する。よって以下の本発明の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００３９】
図２は、第二の実施形態の保護回路を説明する図である。本実施形態の保護回路１００Ａは保護ＩＣ２００Ａを有する。
【００４０】
本実施形態の保護ＩＣ２００Ａでは、論理回路３００の遮断制御部３０１から出力される制御信号が高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０にも供給される。本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、遮断制御部３０１から出力される制御信号により、オン／オフが制御される。
【００４１】
本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、トランジスタＭ３０がオンのときオンとなり、トランジスタＭ３０がオフのときオフとなるように制御される。
例えば本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、遮断制御部３０１からＬレベルの信号が供給されるとオフされ、遮断制御部３０１からＨレベルの制御信号が供給されるとオンされる。
【００４２】
よって本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、トランジスタＭ３０がオン／オフされるタイミングと同期してオン／オフが制御される。このため本実施形態では、トランジスタＭ３０がオフされてサーミスタＲｓへ流れる電流が遮断されたとき、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０もオフされることになり、第一の実施形態と比べてさらに消費電流を低減することができる。よって二次電池の使用可能時間を長くすることができる。
【００４３】
（第三の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第三の実施形態について説明する。本発明の第三の実施形態では、二次電池１１０の温度が通常温度領域にある場合に遮断制御部３０１によりトランジスタＭ３０を遮断させる点が第一の実施形態と相違する。よって以下の本発明の第三の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点についてのみ説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００４４】
図３は、第三の実施形態の保護回路を説明する図である。本実施形態の保護回路１００Ｂは、保護ＩＣ２００Ｂを有する。本実施形態の保護ＩＣ２００Ｂは、二次電池１１０の温度が通常温度領域内か否を検出する温度検出部３４０を有する。
【００４５】
本実施形態では、温度検出部３４０により、二次電池１１０の温度が通常温度領域内となったことが検出されると、論理回路３００の遮断制御部３０１がトランジスタＭ３０をオフさせてサーミスタＲｓへ流れる電流を遮断する。
【００４６】
以下に図４を参照して本実施形態の温度検出部３４０を説明する。図４は、第三の実施形態における温度検出部の一例を説明する図である。
【００４７】
本実施形態の保護ＩＣ２００の有する温度検出部３４０は、電流源３４１、コンパレータ３４２、ダイオード３４３、基準電圧源３４４とから構成されている。本実施形態の温度検出部３４０は、ダイオード３４３の温度特性を利用したものである。コンパレータ３４２の一方の入力端子は基準電圧源３４４と接続されており、基準電圧源３４４で生成される基準電圧ＶＲＥＦが供給される。コンパレータ３４２の他方の入力は、電流源３４１とダイオード３４３との接続点と接続されており、ダイオード３４２の順方向電圧が供給される。コンパレータ３４２の出力は、論理回路３００の遮断制御部３０１に供給される。
【００４８】
本実施形態では、温度検出部３４０により、二次電池１１０の温度が例えば通常温度領域の上限である４５℃以下となったことを検出することができる。また本実施形態では、例えば二次電池１１０が通常温度領域の下限である０℃以上となったことを検出するために、図４に示す温度検出部３４０と同様の構成の温度検出部が設けられていても良い。
【００４９】
本実施形態の保護ＩＣ２００において、温度検出部３４０は、二次電池１１０の温度が通常温度領域内となったことを検出すると、検出信号を論理回路３００の遮断制御部３０１へ供給する。遮断制御部３０１は、検出信号を受けると制御信号を出力し、トランジスタＭ３０をオフさせる。
【００５０】
すなわち本実施形態では、サーミスタＲｓによる温度検出が不要となる通常温度領域内において、トランジスタＭ３０をオフさせてサーミスタＲｓへ流れる電流を遮断する。本実施形態では、この構成により、通常温度領域内における消費電流を抑制することができる。
【００５１】
尚以上の説明では、温度検出部３４０は、通常温度領域である０℃以上４５℃以下を検出すると説明したが、これに限定されない。例えば温度検出部３４０は、通常温度領域よりも狭い温度範囲を検出するようにしても良い。例えば温度検出部３４０は、１０℃以上３５℃以下の温度範囲を検出するようにしても良い。この場合遮断制御部３０１は、二次電池１１０の温度が１０℃以上３５℃以下の範囲において、トランジスタＭ３０をオフさせてサーミスタＲｓへ流れる電流を遮断する。
【００５２】
よって通常温度領域の上限である４５℃近辺及び通常温度領域の下限である０℃近辺では、トランジスタＭ３０はオンであり、サーミスタＲｓに電流が流れている。このため二次電池１１０の温度が高温領域となったこと及び二次電池１１０の温度が低温領域となったことを確実に検出することができる。
【００５３】
図５は、第三の実施形態の保護回路の動作を説明するタイミングチャートである。図５では、温度検出部３４０が通常温度範囲よりも狭い温度範囲を検出する例を示している。図５の例では、ＶＴＨ端子の電圧がＶ１となったとき高温領域検出部２１０により二次電池１１０の温度が高温領域となったことが検出される。二次電池１１０の温度が高温領域に入ると、論理回路３００はトランジスタＭ２０をオフさせて充電を禁止させる。また図５の例では、ＶＴＨ端子の電圧がＶ２となったとき低温領域検出部２２０により二次電池１１０の温度が低温領域となったことが検出される。二次電池１１０の温度が低温領域に入ると、論理回路３００はトランジスタＭ２０をオフさせて充電を禁止させる。
【００５４】
また図５の例では、二次電池１１０の温度が、ＶＴＨ端子の電圧がＶａとなる温度まで上昇したときトランジスタＭ３０がオンされる。トランジスタＭ３０がオンとなるときの二次電池１１０の温度は、二次電池１１０の温度が高温領域であると判断される温度よりも低い温度である。
【００５５】
上昇した二次電池１１０の温度が低下して通常温度領域内に入ると、論理回路３００はトランジスタＭ２０をオンとして充電禁止を解除する。その後さらに二次電池１１０の温度が低下し、ＶＴＨ端子の電圧がＶａ以下となるまで温度が低下すると、遮断制御部３０１はトランジスタＭ３０をオフさせる。トランジスタＭ３０がオフされるとＶＳＳＴ端子はハイインピーダンスとなり、サーミスタＲｓに流れる電流が遮断される。
【００５６】
次に二次電池１１０の温度が低下し、ＶＴＨ端子の電圧がＶｂ以下となる温度まで低下すると、遮断制御部３０１は再びトランジスタＭ３０をオンさせる。よってこのときサーミスタＲｓに電流が流れはじめる。さらに二次電池１１０の温度が低下してＶＴＨ端子の電圧がＶ２より低くなると、二次電池１１０の温度が低温領域に入ったものと判断してトランジスタＭ２０をオフする。
【００５７】
低下した二次電池１１０の温度が上昇して通常温度領域内に入ると、論理回路３００はトランジスタＭ２０をオンとして充電禁止を解除する。その後さらに二次電池１１０の温度が上昇し、ＶＴＨ端子の電圧がＶｂ以上となるまで温度が上昇すると、遮断制御部３０１はトランジスタＭ３０をオフさせる。トランジスタＭ３０がオフされるとＶＳＳＴ端子はハイインピーダンスとなり、サーミスタＲｓに流れる電流が遮断される。
【００５８】
すなわち図５の例では、期間ｔ２と期間ｔ４の間はトランジスタＭ３０がオンされており、サーミスタＲｓに電流が流れる。また期間ｔ１と期間ｔ３ではトランジスタＭ３０はオフされてサーミスタＲｓに流れる電流が遮断される。
【００５９】
よって本実施形態によれば、サーミスタＲｓに電流が流れる時間が短くなり、消費電流を低減させることができ、二次電池１１０の使用可能時間を長くすることができる。
【００６０】
尚本実施形態の論理回路３００は、過放電検出時等に遅延時間をカウントするのに用いられるタイマ３０２を有している。
【００６１】
本実施形態では、例えばトランジスタＭ３０がオフされている期間（図５の期間ｔ１、期間ｔ３）において、タイマ３０２を用いてトランジスタＭ３０を所定時間毎にオンさせても良い。例えば論理回路３００は、期間ｔ１及び期間ｔ３において、トランジスタＭ３０を１秒毎にオンさせてＶＴＨ端子の電圧を監視しても良い。
【００６２】
（第四の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第四の実施形態について説明する。本発明の第四の実施形態では、サーミスタＲｓへ流れる電流をオフする際に、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０もオフさせる点が第三の実施形態と相違する。よって以下の本発明の第四の実施形態の説明では、第三の実施形態との相違点についてのみ説明し、第三の実施形態と同様の機能構成を有するものには第三の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００６３】
図６は、第四の実施形態の保護回路を説明する図である。
【００６４】
本実施形態の保護回路１００Ｃは、保護ＩＣ２００Ｃを有する。本実施形態の保護ＩＣ２００Ｃの論理回路２９０Ａは、遮断制御部２９１、タイマ２９２を有する。遮断制御部２９１は、温度検出部３４０から検出信号を受けると、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０をオフさせる制御信号を出力する。タイマ２９２は、遮断制御部２９１が高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０をオフさせる制御信号を出力するタイミングが設定されている。
【００６５】
本実施形態の保護回路１００Ｃでは、温度検出部３４０から出力された検出信号が論理回路３００と論理回路２９０Ａとへ供給される。
【００６６】
論理回路３００では、検出信号を受けて遮断制御部３０１がトランジスタＭ３０をオフさせる。論理回路２９０Ａでは、検出信号を受けて遮断制御部２９１が高温領域検出部３１０と低温領域検出部２２０とをオフさせる。
【００６７】
本実施形態では、サーミスタＲｓへ流れる電流が遮断されているときは、サーミスタＲｓを用いて温度検出を行う高温領域検出部２１０と低温領域検出部２２０とをオフさせることで、より一層保護回路１００Ｃ内の消費電流を低減させることができる。よって二次電池１１０の使用可能時間を長くすることができる。
【００６８】
また本実施形態では、論理回路２９０Ａのタイマ２９２を用いて、高温領域検出部３１０と低温領域検出部２２０とを所定時間毎にオンさせても良い。例えば高温領域検出部３１０と低温領域検出部２２０とは、１秒毎にオンされても良い。また高温領域検出部３１０と低温領域検出部２２０とがオンされるタイミングは、タイマ３０２によりトランジスタＭ３０がオンされるタイミングと同期していることが好ましい。
【００６９】
（第五の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第五の実施形態について説明する。本発明の第五の実施形態では、第四の実施形態とは異なる方法で、サーミスタＲｓへ流れる電流をオフする際に高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０もオフさせる。よって以下の本発明の第五の実施形態の説明では、第四の実施形態との相違点についてのみ説明し、第四の実施形態と同様の機能構成を有するものには第四の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。
【００７０】
図７は、第五の実施形態の保護回路を説明する図である。本実施形態の保護回路１００Ｄは、保護ＩＣ２００Ｄを有する。本実施形態の保護ＩＣ２００Ｄは、ＯＲ回路３４１を有する。
【００７１】
ＯＲ回路３４１の一方の入力には温度検出部３４０からの出力が供給され、他方の入力には論理回路３００の遮断制御部３０１からの出力が供給される。ＯＲ回路３４１の出力は、高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０へ供給される。
【００７２】
本実施形態の温度検出部３４０は、通常温度領域であることを検出したときＬレベルの信号を出力し、通常温度領域を検出しないときＨレベルの信号を出力する構成とした。また本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、ＯＲ回路３４１からＨレベルの信号が供給されるとオンとなり、Ｌレベルの信号が供給されるとオフとなる構成とした。
【００７３】
この場合の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、温度検出部３４０が通常温度領域を検出したとき（温度検出部３４０からの出力がＬレベルのとき）、トランジスタＭ３０のオン／オフと同期してオン／オフされる。そして本実施形態の高温領域検出部２１０及び低温領域検出部２２０は、温度検出部３４０が通常温度領域を検出しないとき（温度検出部３４０からの出力がＨレベルのとき）常にオンとされる。
【００７４】
よって本実施形態では、サーミスタＲｓへ流れる電流が遮断されているときは、サーミスタＲｓを用いて温度検出を行う高温領域検出部２１０と低温領域検出部２２０とをオフさせることができ、第四の実施形態と同様により一層保護回路１００Ｄ内の消費電流を低減させることができる。よって二次電池１１０の使用可能時間を長くすることができる。
【００７５】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００７６】
１００、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ 保護回路
１１０ 二次電池
１２０ 負荷
２００、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ 保護ＩＣ
２１０ 高温領域検出部
２２０ 低温領域検出部
２３０ 過放電検出部
２４０ 過放電検出部
２５０ 充電過電流検出部
２６０ 放電過放電検出部
２７０ 発振器
２８０ カウンタ
２９０、２９０Ａ、３００ 論理回路
２９１、３０１ 遮断制御部
２９２、３０２ タイマ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路であって、
前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子と、
前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、
前記遮断手段により前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段と、を有する保護回路。
【請求項２】
前記二次電池の温度が高温領域にあることを検出する高温領域検出手段と、
前記二次電池の温度が低温領域にあることを検出する低温領域検出手段と、を有し、
前記遮断制御手段は、
前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断させるタイミングと同期して前記高温領域検出手段及び前記低温領域検出手段をオフさせる請求項１記載の保護回路。
【請求項３】
充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路であって、
前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子と、
オン／オフが制御されて前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、
前記二次電池の温度が通常温度領域内であることを検出する通常温度領域検出手段と、
前記通常温度領域検出手段により前記二次電池の温度が通常温度領域内にあることが検出されている期間、前記遮断手段のオン／オフを制御して前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を制御する遮断制御手段と、を有する保護回路。
【請求項４】
前記遮断制御手段は、
所定間隔毎に前記遮断手段をオフさせる請求項３記載の保護回路。
【請求項５】
前記遮断制御手段は、
前記遮断手段をオフさせる請求項３記載の保護回路。
【請求項６】
前記二次電池の温度が高温領域にあることを検出する高温領域検出手段と、
前記二次電池の温度が低温領域にあることを検出する低温領域検出手段と、を有し、
前記遮断制御手段は、
前記遮断手段をオフさせるタイミングと同期して、前記高温領域検出手段及び前記低温領域検出手段をオフさせる請求項４又は５記載の保護回路。
【請求項７】
充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路であって、
前記二次電池から前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、
前記遮断手段により前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段と、を有する保護回路。
【請求項８】
充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子と、前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、を有し、前記二次電池の保護を行う保護回路による保護方法であって、
前記遮断手段により前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手順、を有する保護方法。
【請求項１】
充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路であって、
前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子と、
前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、
前記遮断手段により前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段と、を有する保護回路。
【請求項２】
前記二次電池の温度が高温領域にあることを検出する高温領域検出手段と、
前記二次電池の温度が低温領域にあることを検出する低温領域検出手段と、を有し、
前記遮断制御手段は、
前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断させるタイミングと同期して前記高温領域検出手段及び前記低温領域検出手段をオフさせる請求項１記載の保護回路。
【請求項３】
充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路であって、
前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子と、
オン／オフが制御されて前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、
前記二次電池の温度が通常温度領域内であることを検出する通常温度領域検出手段と、
前記通常温度領域検出手段により前記二次電池の温度が通常温度領域内にあることが検出されている期間、前記遮断手段のオン／オフを制御して前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を制御する遮断制御手段と、を有する保護回路。
【請求項４】
前記遮断制御手段は、
所定間隔毎に前記遮断手段をオフさせる請求項３記載の保護回路。
【請求項５】
前記遮断制御手段は、
前記遮断手段をオフさせる請求項３記載の保護回路。
【請求項６】
前記二次電池の温度が高温領域にあることを検出する高温領域検出手段と、
前記二次電池の温度が低温領域にあることを検出する低温領域検出手段と、を有し、
前記遮断制御手段は、
前記遮断手段をオフさせるタイミングと同期して、前記高温領域検出手段及び前記低温領域検出手段をオフさせる請求項４又は５記載の保護回路。
【請求項７】
充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の保護を行う保護回路であって、
前記二次電池から前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、
前記遮断手段により前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手段と、を有する保護回路。
【請求項８】
充放電可能な二次電池と負荷との間に接続されており、前記二次電池の温度を検出する二次電池温度検出素子と、前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を遮断する遮断手段と、を有し、前記二次電池の保護を行う保護回路による保護方法であって、
前記遮断手段により前記二次電池から前記二次電池温度検出素子へ流れる電流を所定間隔毎に遮断させる遮断制御手順、を有する保護方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１０５０９（Ｐ２０１１−１０５０９Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５３６２４（Ｐ２００９−１５３６２４）
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２９日（２００９．６．２９）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]