JP2001045670A

JP2001045670A - バッテリパック

Info

Publication number: JP2001045670A
Application number: JP11216552A
Authority: JP
Inventors: Michio Hibi; 道夫日比
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2001-02-16
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: TW490871B; US6208117B1; JP3670522B2

Abstract

(57)【要約】【課題】携帯情報端末等に適した低コストで安全性の高
いバッテリパックを提供することを目的とする。【解決手段】バッテリパック１に，本体装置２や充電器
等の外部から電源起動信号を入力する入力端子７を設け
る。この入力端子７に電源起動信号（WAKE＿UP＿POWER)
が入力されたとき，パック電源制御回路１９は，バッテ
リ３から保護回路部４，管理回路部５への電源を接続
し，入力端子７に電源起動信号が入力されないとき，保
護回路部４，管理回路部５への電源を遮断する。また，
バッテリ３からの電圧を外部の主電源スイッチ１２を介
して電源起動信号として入力端子７に印加するための電
源出力端子８も設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，携帯情報端末等に
用いられるバッテリパックに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３２は，従来のバッテリの保護モニタ
回路を持つバッテリパックの例を示す。図中，１００は
バッテリパック，２００はバッテリパック１００から供
給される電流を消費する携帯情報端末等の本体装置を表
す。

【０００３】バッテリパック１００は，充放電可能なバ
ッテリ３００と，バッテリ３００を保護する保護回路部
４００と，ファームウェアによって本体装置２００等へ
バッテリ３００の状態を報告するための管理回路部５０
０を備える。

【０００４】保護回路部４００は，過電流を検出する過
電流検出回路１３０，過充電を検出する過充電検出回路
１５０，過電流および過充電からバッテリ３００を保護
する過電流保護／過充電保護回路１４０，バッテリパッ
ク１００内の温度を検出する温度検出回路１６０を備
え，管理回路部５００は，ファームウェアによって各検
出回路，保護回路を制御し，本体装置２００への状態報
告を行うＭＣＵ回路１８０を備える。

【０００５】本体装置２００におけるシステム電源制御
部６００は，バッテリパック１００からの電力ＰＯＷを
本体のシステムに供給し，またバッテリパック１００の
電力状態をシステムに報告する。

【０００６】図３２に示すような従来のバッテリパック
１００内の保護素子等は，バッテリ３００に接続され，
常に必要最小限の動作を続けている。したがって，少な
いながら電力を消費しており，バッテリパック１００内
の自己放電の一部となっている。

【０００７】さらに，本体装置２００に装着されたバッ
テリパック１００は，使用されていなくても，その存在
と使用可否を明示するために，バッテリパック１００内
の保護回路部４００と管理回路部５００とが動作し続け
ている。

【０００８】バッテリ３００の端子電圧がほとんど０Ｖ
になったバッテリパック１００は，内部の保護回路部４
００，管理回路部５００の正常な動作を期待できない。
したがって，その後，過放電状態が解除されて保護回路
部４００，管理回路部５００が正常に動作し始めるまで
は，本体装置２００側の制御で，バッテリパック１００
側の保護機能なしで充電を行う。そのため，本体（充電
器）に充電電流とパック電圧を測定する機能が必要にな
るが，本体側での測定は，グランドの浮き等により精度
が悪く，またこれらの測定機能はバッテリパック１００
内の回路機能と重複するため，コストアップになってい
た。

【０００９】また，最近のバッテリ３００は蓄積してい
るエネルギーが大きいため，故障の状態によっては発
煙，発火に至る危険性がある。したがって，安全機構が
採用されており，例えば，バッテリセル自体には，過電
流による回路の開放や異常温度上昇による内圧上昇解除
弁が設けられ，バッテリパック１００には，保護回路部
４００による出力ショート保護や過充電保護，システム
電源制御部６００には，異常充電制御保護や温度異常保
護などの機能が設けられている。

【００１０】保護回路部４００には，過電流検出回路１
３０や過充電検出回路１５０等の各種の検出回路が設け
られており，これらの回路ではコンパレータを用いた検
出が行われている。

【００１１】図３３は，従来の検出回路の例を示す。図
３３において，ＣＯＭＰはコンパレータ，Ｒ，Ｒ１，Ｒ
２は抵抗，Ｃはコンデンサ，ＩＮは入力電圧，Ｖout は
出力電圧，Ｖthはしきい値電圧を表している。

【００１２】図３３（Ａ）に示す回路は，誤検出をなく
すためにコンパレータＣＯＭＰにヒステリシスを持たせ
る方法である。Ｈｉｇｈ出力時の出力電圧をＶＯＨ，Ｌ
ｏｗ出力時の出力電圧をＶＯＬとすると，ＨｉｇｈとＬ
ｏｗ時のしきい値電圧はそれぞれ次のようになる。

【００１３】Ｖth(HIGH)＝(VOH-VB)/(R1+R2)×R1＋VB
：Ｈｉｇｈ出力時Ｖth(LOW) ＝(VOL-VB)/(R1+R2)×R1＋VB ：Ｌｏｗ出力
時 ΔＶth＝Ｖth(HIGH)−Ｖth(LOW) ＝(VOH− V0L) ×R1／
(R1+R2) また，誤検出をなくすために，図３３（Ｂ）に示すよう
に，被検出信号に抵抗ＲとコンデンサＣを接続し，ロー
パスフィルタ（ＬＰＦ）を構成して帯域制限する方法も
従来用いられている。

【００１４】例えば，図３２に示す従来のバッテリパッ
ク１００において，保護回路部４００，管理回路部５０
０は，１個または複数個のＬＳＩによって構成すること
ができるが，保護回路部４００と管理回路部５００とを
別のＬＳＩで構成する場合，各検出回路からのアナログ
信号のモニタデータは，ＭＣＵ回路１８０のＡ／Ｄ変換
機能を持つＡＤＣ入力ポートで受信し，デジタル信号の
ステータス情報はＭＣＵ回路１８０のＩ／Ｏポートで受
信する。このように，各種のモニタデータ，ステータス
情報が，保護回路部４００から管理回路部５００へパラ
レルで出力されるため，ＬＳＩの入出力ピン数が増える
要因になっていた。

【００１５】また，従来の保護回路部４００における過
充電検出回路１５０における過充電検出のしきい値は単
一であり，過電流検出回路１３０における検出も単一の
しきい値が用いられていた。

【００１６】例えば，過充電に対する保護として，過充
電によるバッテリ３００の温度上昇を検出し，充電を止
める方法が用いられているが，この方法は精度が悪い，
応答時間が長いなどの欠点があった。また，過充電に伴
うバッテリ電圧の変化，その変化率，電流変化，内部イ
ンピーダンスの変化等を検出し，充電を止める方法も用
いられているが，精度が悪い，回路が複雑になるなどの
問題があった。

【００１７】また，過放電に対する保護としては，過放
電によるバッテリ３００の各セルの電圧低下を検出し，
放電を止める方法が用いられている。この方法は，複数
のセルのうち，いずれかのセル電圧が予め決められたし
きい値より低くなるのを検出するため，バッテリパック
１００としてはまだ使用できる電力があるにもかかわら
ず，過放電を検出する。この方法は，バッテリパック１
００の使用可能電力を十分に使用することができないと
いう欠点があった。

【００１８】しかし，セル毎の過放電電圧をモニタしな
いで，バッテリ３００全体の過放電電圧をモニタする方
法は，充電時と放電時のモニタ手段を共用するのが一般
的であるため，リチウム系バッテリの過充電時の危険性
回避には，セル毎のモニタが必須となり，使用すること
ができない。

【００１９】新品の状態で，バッテリセルの端子電圧が
揃うように選別してバッテリパック１００を構成して
も，充放電劣化特性の個体差が大きいので，使用が進む
とセル毎の端子電圧に差が生じ，前述したバッテリパッ
ク１００の使用可能電力を十分に使用することができな
いという欠点が生じる。

【００２０】過放電時のシステムの安定動作を保証する
ため，過放電検出しきい値は高めに設定するのが普通で
あるが，この場合，バッテリパック１００によっては，
まだ十分使用可能な容量が残っていても，過放電として
検出される場合がある。

【００２１】また，過放電時のシステムの安定動作を保
証するため，バッテリ３００の電圧，電流をモニタして
残容量を管理する方法があるが，図３２に示すようにＭ
ＣＵ回路１８０等を使用するため，ファームウェア（も
しくはソフトウェア）のバグや，ＭＣＵ回路１８０の暴
走の可能性があり，確実な保護の保証が困難であるとい
う問題がある。

【００２２】過電流に対する保護としては，バッテリ３
００に流れる電流を検出し，その値が予め決められた値
を超えたとき，充放電路の一般には電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）で構成されるスイッチをオフにする方法が
とられている。過電流によるヒューズ溶断により保護す
る方法もあるが，動作後はヒューズ交換が必要になるた
め，ヒューズ溶断の前に保護する機能が望まれる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】バッテリパックは，単
体で流通，店頭展示，在庫，保存している期間中に，放
電が進み空になってしまう場合がある。また，本体装置
のメインスイッチをオフにしておいても，バッテリが空
になる場合もある。このような事態を避けるためには，
未使用状態でのバッテリパックの自己放電（保護回路
部，管理回路部の動作電力を含む）を極力小さくする必
要がある。

【００２４】また，バッテリパックの端子電圧がほとん
ど０Ｖになったバッテリパックは，内部の保護回路部，
管理回路部の正常な動作を期待できない。このようなバ
ッテリパックでもその状態を把握して，安全に充電でき
る必要がある。すなわち，素性の判らない端子電圧が低
下しているバッテリパックにおいて，再充電すれば使用
できる正常なバッテリパックと，再充電しても使用でき
ないバッテリパックまたは再充電すると危険なバッテリ
パックを，装置に実装した状態で容易に切り分け可能と
する必要がある。

【００２５】また，バッテリパックの管理回路部による
管理・モニタ機能が故障しても，保護機能は影響なく動
作し，バッテリパックの安全性を確保する必要がある。
例えば，ＭＣＵ回路のファームウェアのバグ等により，
過電流検出回路または過充電検出回路における比較電圧
の設定が異常になると，正しい検出ができなくなるが，
このような事態を回避する必要がある。また，ＭＣＵ回
路のファームウェアのバグ等により，保護回路部が正常
であっても充放電ができなくなる場合があるが，それを
回避する必要がある。

【００２６】また，保護回路部の各種検出回路におい
て，負荷の急変，本体装置への着脱時の過渡電流，イン
パルスノイズ等により誤検出が発生することがある。こ
れに対する対策として，被検出信号に抵抗Ｒとコンデン
サＣを接続し，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を構成して
帯域制限する方法は，必要な周波数領域が低いため，Ｃ
Ｒの値が大きくなり，ＬＳＩに内蔵することができな
い。このため，コンデンサを外付けすると，ＬＳＩのピ
ン数が増加するという問題がある。

【００２７】また，保護回路部で検出したステータス，
モニタデータを，管理回路部内のＭＣＵ回路に送出する
必要があるが，多くのモニタ，ステータス信号を，ＬＳ
Ｉのピン数を多くしないで，かつ制御回路の規模を大き
くしないでＭＣＵ回路に送出可能にすることが望まれ
る。

【００２８】過充電検出のしきい値が単一の場合，その
しきい値で正常に検出しても，その検出結果に基づく保
護（制御）手段が正常に動作しないと充電が継続され，
バッテリの過充電が進み，最悪の場合，発煙・発火の危
険がある。バッテリのセル毎に内圧抜き弁等のメカニカ
ルな対策が採られている場合もあるが，エネルギーが大
きいバッテリの保護のためには，保護手段の二重化によ
る信頼性向上が重要である。

【００２９】この場合，同一の保護回路を二重化するよ
り，別の観点による異なる保護手段を構成するほうが，
システムの安全性向上のために有効である。２系統の保
護機能を持たせた場合，両者が相互干渉して正常な動作
に支障をきたさないようにする必要がある。

【００３０】また，過放電検出のしきい値が単一の場
合，そのしきい値で過放電を正常に検出しても，その検
出結果に基づく保護（制御）手段が正常に動作しないと
放電が継続され，バッテリの過放電が進み，最悪の場
合，バッテリ内で非可逆反応が進んで再充電できなくな
る場合がある。また，過放電領域に入ると，使用エネル
ギーに対する端子電圧低下が増大し，突然，システムの
動作に支障をきたすことがある。システムの安定動作を
保証するためには，保護手段の二重化による信頼性向上
が重要である。

【００３１】過放電に対する保護の場合も過充電の保護
の場合と同様に，同一の保護回路を二重化するより，別
の観点による異なる保護手段を構成するほうが，システ
ムの安全性向上のために有効である。２系統の保護機能
を持たせた場合，両者が相互干渉して正常な動作に支障
をきたさないようにする必要がある。

【００３２】また，バッテリパック内に正常動作範囲外
の過電流が流れた場合に，確実に，かつ回路・部品に損
傷を与えないでバッテリパックを保護する必要がある。

【００３３】また，パック電流が充電方向か放電方向か
を正確に検出する必要がある。特に，本体装置がスタン
バイ状態またはスリープ状態のように低電流の場合に充
電状態か放電状態かを正確に識別するため，充電方向か
放電方向かを正確に検出する必要がある。

【００３４】本発明は上記問題点の解決を図り，携帯情
報端末等に適した低コストで安全性の高いバッテリパッ
クを提供することを目的とする。より具体的には，バッ
テリパックの自己消費電力を小さくし，過放電バッテリ
パックを再使用できるよう不良品と判別でき，もしＭＣ
Ｕが暴走してもバッテリの保護機能はなんの影響もなく
動作し，誤検出が無く，保護回路をＬＳＩで構成したと
きのパッケージのピン数を少なくすることができるよう
にすることを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明は，バッテリパッ
クに，外部から電源起動信号を入力する入力端子を持
ち，この入力端子に電源起動信号が入力されたとき，バ
ッテリから保護モニタ回路への電源を接続し，入力端子
に電源起動信号が入力されないとき，保護モニタ回路へ
の電源を遮断するパック電源制御部を持つことを特徴と
する。

【００３６】これにより，未使用状態でのバッテリパッ
クの自己放電（保護回路部，管理回路部の動作電力を含
む）を極力小さくすることができる。

【００３７】また，バッテリからの電圧を外部のスイッ
チを介して電源起動信号として前記入力端子に印加する
ための，バッテリに接続される電源出力端子も備える。
これにより，装置の電源システム内にＡＣアダプタ，別
のバッテリが存在しない場合でも，前記電源出力端子か
ら前記入力端子に電源起動信号の電圧を印加することが
できる。

【００３８】さらに，電源起動信号の入力端子が保護モ
ニタ回路の電源に接続され，入力端子に入力される電源
起動信号の電力を，保護モニタ回路によるプリ充電制御
のための電源として用いる。これによって，バッテリパ
ックの端子電圧がほとんど０Ｖになったバッテリパック
でも，電源起動信号の入力端子からの電力供給で，バッ
テリパック内の保護回路部および管理回路部を正常に動
作させ，この結果からバッテリの良否の判定も正確に行
うことができる。

【００３９】バッテリパックの保護モニタ回路は，過電
流または／および過充放電を検出する検出回路と，過電
流または／および過充放電から該バッテリを保護する回
路とを有する保護回路部と，ファームウェアによって外
部へバッテリの状態を報告するための管理回路部とから
なり，管理回路部は，保護回路部からの信号を受け，保
護回路部は，管理回路部からの制御を受けない回路とし
て構成される。

【００４０】保護回路部が管理回路部からの制御を受け
ない回路として構成されるため，管理回路部を動作させ
るファームウェアにバグ等があっても，過電流，過充放
電からバッテリを安全に保護することができる。

【００４１】保護回路部の検出回路は，ある検出状態が
所定の時間以上継続した場合に，その状態を検出したと
確定し検出信号を出力する検出不感応時間を持つ回路を
備える。この検出不感応時間は，サンプリングクロック
の周波数またはカウント数を設定できるようにし，予め
定めた異なる継続時間に対応可能に構成することができ
る。これにより，ノイズその他のインパルス性の変化に
よる誤検出を防止することができる。

【００４２】また，保護モニタ回路は，保護回路部から
管理回路部へのステータスおよびモニタ用の信号線を有
し，保護回路部から管理回路部へ送出される各信号が，
所定のタイムスロットに割り振られ，所定のシーケンス
で繰り返し同一の信号線上に時分割多重で送出されるよ
うに構成される。これにより，保護回路部および管理回
路部をＬＳＩで構成したときに，ＬＳＩの入出力ピン数
を削減することができる。

【００４３】保護回路部から管理回路部へのステータス
およびモニタ用の信号線とは別に，シーケンスの先頭を
確定するためのシーケンス開始信号が送出される信号線
を持つ。これにより，管理回路部は，ステータスおよび
モニタデータを２ピンのみで受信することができる。

【００４４】このステータスおよびモニタ用の信号線
は，管理回路部におけるデジタル信号入力用のポート
と，アナログ信号入力用のポートの両方に接続される。
これによって，アナログ信号もディジタル信号も同じ信
号線で，保護回路部から管理回路部へ送ることができ
る。

【００４５】保護回路部は，第１の過充電検出しきい値
による第１の過充電検出部と，第２の過充電検出しきい
値による第２の過充電検出部とを備える。この第１の過
充電検出部の検出により，第２の過充電検出部が有効と
なるように構成される。または，第１の過充電検出部と
第２の過充電検出部とが，独立に過充電を検出するよう
に構成される。これによって，過充電の検出を確実に行
うことができる。

【００４６】例えば，第１の過充電検出部が過充電を検
出した場合には，充電経路のスイッチをオフにして充電
を強制停止し，第２の過充電検出手段が過充電を検出し
た場合には，充電経路のヒューズを溶断して充電を強制
停止する充放電禁止制御部を設ける。これにより，過充
電検出時に安全に充電を禁止することができる。

【００４７】また，保護回路部は，第１の過放電検出し
きい値による第１の過放電検出部と，第２の過放電検出
しきい値による第２の過放電検出部とを備える。この第
１の過放電検出部の検出により，第２の過放電検出部が
有効となるように構成される。または，第１の過放電検
出部と第２の過放電検出部とが，独立に過放電を検出す
るように構成される。また，第１の過放電検出部または
第２の過放電検出部のいずれかが，バッテリパックの電
圧を予め決められた電圧と比較して過放電を検出するよ
うに構成される。これによって，過放電の検出を確実に
行うことができる。

【００４８】例えば，第１の過放電検出部が過放電を検
出した場合に，過放電状態を管理回路部に送出して警告
し，第２の過放電検出手段が過放電を検出した場合に，
放電経路のスイッチをオフにして放電を強制停止する充
放電禁止制御部を備える。こにより，無駄のない過放電
の禁止制御を実現することができる。

【００４９】保護回路部は，過放電の検出によって放電
経路のスイッチをオフにするとき，当該保護モニタ回路
の電源をオフにするかまたは当該保護モニタ回路の動作
をディセイブルにする。これによって，過放電検出後の
消費電力を削減することができる。

【００５０】また，保護回路部は，第１の過電流検出し
きい値による出力ショート検出などの第１の過電流検出
部と，第２の過電流検出しきい値による第２の過電流検
出部とを備える。過電流検出しきい値の大きいほうの過
電流検出部の不感応時間を短くし，過電流検出しきい値
の小さいほうの過電流検出部の不感応時間を長くする。
また，第１の過電流検出部と第２の過電流検出部とを，
完全に独立に過電流を検出するように構成する。これに
より，過電流の検出を確実に行うことができる。

【００５１】また，保護回路部は，パック電流が充電方
向か放電方向かを検出し，モニタ出力電圧の大きさをパ
ック電流の方向にかかわらずパック電流の絶対値に比例
する値として検出する過電流モニタ部を備える。これに
より，本体装置がスタンバイ状態やスリープ状態で低電
流の場合でも，正確に検出することが可能になる。

【００５２】

【発明の実施の形態】図１は，本発明の概要を説明する
ための図である。図中，１はバッテリパック，２はバッ
テリパック１から供給される電流を消費する携帯情報端
末等の本体装置を表す。バッテリパック１は，充放電可
能なバッテリ３と，バッテリ３を保護する保護回路部４
と，ファームウェアによって本体装置２へバッテリ３の
状態を報告するための管理回路部５を備える。

【００５３】保護回路部４は，過電流を検出する過電流
検出回路１３，過充電を検出する過充放電検出回路１
５，過電流および過充電からバッテリ３を保護する過電
流保護／過充電保護回路１４，バッテリパック１内の温
度を検出する温度検出回路１６，ステータスおよびモニ
タデータを時分割多重化して出力するための出力セレク
タ回路１７を備え，管理回路部５は，保護回路部４が検
出した情報に基づいてファームウェアにより本体装置２
への状態報告を行うＭＣＵ回路１８を備える。

【００５４】本体装置２におけるシステム電源制御部６
は，バッテリパック１からの電力ＰＯＷを本体のシステ
ムに供給し，またバッテリパック１の電力状態をシステ
ムに報告する。１２は本体装置２の主電源スイッチであ
る。

【００５５】バッテリパック１の入出力端子として，電
源起動信号を入力する入力端子（以下，WAKE＿UP＿POWE
R 端子という）７と，バッテリ３に接続される電源出力
端子（以下， BATTERY＿POWER 端子という）８と，本体
装置２に電力を供給し，また充電器（図示省略）から電
力を得るための充放電端子（ＰＯＷ）９と，グランド端
子（ＧＮＤ）１０と，管理回路部５からバッテリパック
１の状態を本体装置２等へ報告するための信号端子１１
とがある。Ｄ１〜Ｄ３は電流の逆流を防止するためのダ
イオードである。

【００５６】〔バッテリパックの起動方法〕パック電源
制御回路１９は，保護回路部４および管理回路部５に対
する電力の供給および遮断を制御する回路である。本発
明では，バッテリパック１にWAKE＿UP＿POWER 端子７を
設け，バッテリパック１内の回路の電源のオン／オフを
パック電源制御回路１９によって制御する。

【００５７】図２は，パック電源制御回路１９の概要説
明図である。図２において，Ｄ４，Ｄ５はダイオード，
Ｒは抵抗，ＩＮＶはインバータ，ＦＥＴは電界効果トラ
ンジスタを表す。

【００５８】バッテリパック１が単体で存在するとき，
または本体装置２に装着されていても，本体装置２の主
電源スイッチ１２がオフのとき，WAKE＿UP＿POWER 端子
７には電圧が印加されないため，バッテリ電圧によりＦ
ＥＴのゲートがＨｉｇｈになり，ＦＥＴは非導通状態に
なる。本体装置２の主電源スイッチ１２がオンになり，
電源起動信号の電圧がWAKE＿UP＿POWER 端子７に印加さ
れると，インバータＩＮＶを介することにより，ＦＥＴ
のゲートがＬｏｗになり，ＦＥＴは導通状態になる。Ｆ
ＥＴが導通状態になることよって，保護回路部４の各部
および管理回路部５にバッテリから電力が供給されるこ
とになる。

【００５９】これにより，バッテリパック１の未使用時
には，バッテリパック１内の保護回路部４，管理回路部
５などの全ての電源をオフにして，その消費電力を零に
する。バッテリパック１を使用する時は，システム側か
らWAKE＿UP＿POWER 端子７に電圧を印加してバッテリパ
ック１内の保護回路部４，管理回路部５などの全ての電
源をオンにして正常動作を可能にする。

【００６０】本体装置２側にＡＣアダプタや他のバッテ
リがないと，主電源スイッチ１２がオンになってもWAKE
＿UP＿POWER 端子７に電圧が印加されないため，装置の
電源を起動できなくなる。そこで，バッテリパック１に
BATTERY＿POWER 端子８を設け，バッテリパック１から
WAKE＿UP＿POWER 端子７に電圧供給できるように，装置
の主電源スイッチ１２を介してWAKE＿UP＿POWER 端子７
と接続する。

【００６１】これにより，装置の電源システム内にＡＣ
アダプタまたは別バッテリが存在しない場合でも，本バ
ッテリパック１からの電力でWAKE＿UP＿POWER 端子７に
電圧を供給でき，パック電源制御回路１９による電源制
御が可能になる。

【００６２】〔バッテリパックの充電方法〕さらに，パ
ック電源制御回路１９のWAKE＿UP＿POWER 端子７を，図
２（Ｂ）に示すように，ダイオードＤ５を介してバッテ
リ３からの電源供給線に接続する。これにより，バッテ
リ３の端子電圧がほとんど０になったバッテリパック１
でも，WAKE＿UP＿POWER 端子７への電力供給で，バッテ
リパック１内の回路が必要とする電力をまかない，保護
回路部４および管理回路部５を正常に動作させる。

【００６３】この状態で，充電器（図示省略）から短時
間（数秒〜数分程度），プリ充電（小電流での充電）を
行い，その直後のバッテリ電圧変化の様子をモニタし
て，バッテリの良否を判定する。電圧低下の大きいバッ
テリは不良とする。この判定が微妙な場合，プリ充電の
充電時間を長くするか，充電電流を少し大きくして充電
し，バッテリの良否を判定する。良品であることが確定
できたならば，本充電を行う。

【００６４】なお，WAKE＿UP＿POWER 端子７に印加する
電圧は，内部回路の動作保証電源電圧＋ＶＦ以上とす
る。充電が進んで，バッテリ電圧がWAKE＿UP＿POWER 端
子７の電圧より高くなれば，内部回路への電源電流供給
は，バッテリ３から行う。

【００６５】〔ＭＣＵの誤動作に影響されない保護モニ
タ方法〕もし，管理回路部５のＭＣＵ回路１８が，保護
回路部４内の検出回路，保護回路を制御する構成の場
合，ＭＣＵ回路１８のファームウェアにバグ等があった
り，ＭＣＵ回路１８が故障した場合，保護回路部４が正
常であっても充放電できなくなることがあり，また過電
流または過充放電の正しい検出ができなくなることがあ
る。これを解決するため，保護回路部４は，管理回路部
５のＭＣＵ回路１８による制御を受けないで動作する回
路構成とする。

【００６６】保護回路部４は，ＭＣＵ回路１８に対し
て，ステータスと測定値（モニタデータ）を送出する。
ＭＣＵ回路１８は，保護回路部４からステータスと測定
値の信号を受け，システム電源制御部６と通信する。保
護回路部４内の検出回路，保護回路は，ＭＣＵ回路１８
に干渉を受けないで，過充電，過放電，過電流状態を検
出し，バッテリパック１を保護する。

【００６７】〔不感応時間による誤動作防止〕負荷の急
変，バッテリパック１の着脱時の過渡電流，インパルス
ノイズ等による過充放電検出回路１５の誤検出，過電流
検出回路１３の誤検出を防止するため，検出回路で用い
るコンパレータには，従来通りヒステリシスを持たせ
る。さらに，保護回路部４を構成するＬＳＩ内に，検出
不感応時間を持たせる回路を組み込む。この回路は，当
然，ＣＲによるローパスフィルタを設けるときより，Ｌ
ＳＩ内の必要エリアは小さい。

【００６８】各検出回路内では，コンパレータの出力を
サンプリングし続け，同一論理レベルが規定のサンプリ
ング回数の間，連続したときに初めてその論理を検出し
たと確定し，検出結果を出力する。したがって，規定さ
れたサンプリング回数の間，連続しないインパルス性の
変化を誤検出することはない。チェックするサンプリン
グ回数またはサンプリングのクロック周波数を変更する
だけで，検出不感応時間を容易に変更することができ
る。

【００６９】〔ＬＳＩ化する場合のピン数の削減方法〕
例えば，バッテリ３の各セルの電圧モニタ出力，バッテ
リパック１の電圧モニタ出力，バッテリパック１の電流
モニタ出力，各セルの過充電電圧検出状態，各セルの過
放電電圧検出状態，バッテリパックの過放電電圧検出状
態，過充電電流検出状態，過放電電流検出状態，各検出
回路のキャリブレーションデータ（アナログ信号），基
準電圧チューニング用データ（アナログ信号）等を，保
護回路部４から管理回路部５へＬＳＩの入出力ピン数を
増やさないで送出するため，出力セレクタ回路１７を保
護回路部４内に設け，各出力を予め定めた順番で時分割
多重化し，まとめて管理回路部５のＭＣＵ回路１８に送
る。すなわち，送出する各信号を一定のタイムスロット
に割り振り，一定のシーケンスで繰り返す。

【００７０】シーケンスの先頭を確定するため，別のピ
ンを使用してシーケンス開始信号を送る。アナログ信号
もデジタル信号も同一の信号線を使用し，ＭＣＵ回路１
８側はデジタルの入力ポートとＡＤＣの入力ポートの両
方に接続する。

【００７１】〔過充電検出方法〕図１に示す過充放電検
出回路１５には，従来の過充電検出しきい値と値が異な
る過充電検出手段を追加し，過電流保護／過充電保護回
路１４に充放電経路を遮断する保護手段を追加する。す
なわち，第１の過充電検出手段と第２の過充電検出手段
とを設ける。第１の過充電検出手段と第２の過充電検出
手段の動作は，シーケンシャルであっても，全く独立で
あってもよい。一方の検出手段に接続される保護手段
は，従来通り，充放電経路に入れたスイッチをオフにす
ることにより過充電からバッテリ３を保護し，他方の検
出手段に接続される保護手段は，加熱抵抗付きヒューズ
等の素子を充放電経路に入れ，過充電検出時にこれに通
電してヒューズを溶断し，過充電から保護する。

【００７２】この作用は以下のとおりである。充電が進
むと，まず第１の過充電検出手段により過充電が検出さ
れ，充放電経路に入れたスイッチをオフにし過充電保護
を行う。しかし，スイッチの故障等により充放電経路を
断にできずに，過充電がさらに進むと，バッテリ電圧が
さらに上昇する。このとき，第２の過充電検出手段が過
充電を検出し，加熱抵抗体付きヒューズの加熱抵抗体に
通電してヒューズを溶断し，充放電経路を断にする。

【００７３】このように，第１の過充電検出手段と保護
手段が正常に動作すれば，第２の過充電検出手段と保護
手段は動作せず，充放電を継続的に繰り返すことができ
る。しかし，第１の過充電検出手段と保護手段が正常に
動作しないで，第２の過充電検出手段と保護手段が動作
すると，バッテリ３の継続的な充放電はできなくなる。
この場合，第１の過充電検出手段と保護手段が正常動作
しない原因を究明し，対策を講じてヒューズを交換する
ことになる。

【００７４】また，第１の過充電検出手段の検出によ
り，第２の過充電検出手段の機能を有効にするように構
成することもできる。この方法により，第２の過充電検
出手段を使用しないとき，この部分の回路をオフ（また
はディセーブル）にすることができ，消費電力を低減さ
せることができる。

【００７５】第１の過充電検出手段の検出しきい値よ
り，第２の過充電検出しきい値を高く設定することによ
り，両者間の動作に干渉は生じない。

【００７６】〔過放電検出方法〕過放電検出・保護の信
頼性をより高くするため，第１の過放電検出手段とその
検出結果で動作する第１の過放電保護手段，および第２
の過放電検出手段とその検出結果で動作する第２の過放
電保護手段を設ける。

【００７７】第１の過放電検出手段が過放電を検出する
と，第１の過放電保護手段を動作させるとともに，第２
の過放電検出手段を有効にする。その結果，放電がさら
に進むと第２の過放電検出手段が過放電を検出し，第２
の過放電検出手段を動作させる。第１の過放電検出手段
により過放電が検出されるまで，第２の過放電検出手段
の電源をオフ（またはディセーブル）にする。

【００７８】また，第１の過放電検出手段と第２の過放
電検出手段を全く独立に機能させる構成では，第１の過
放電検出手段の動作異常に影響されないで，第２の過放
電検出手段を動作させることができる。

【００７９】一方の過放電検出手段は，バッテリ３の各
セルの端子電圧をモニタし，いずれかのセルの値が予め
決められたしきい値以下になったとき，過放電を検出
し，もう一方の過放電検出手段は，バッテリ３全体の端
子電圧（パック電圧）をモニタし，その値が予め決めら
れたしきい値以下になったとき，過放電を検出する。バ
ッテリ３の各セルごとの端子電圧をモニタして検出した
過放電状態の場合には，充放電経路に入れたスイッチは
オンのままとし，過放電のアラーム信号を送出するだけ
にとどめる。本体側のシステムは，この間に重要な処理
を強制終了させ，別のバッテリへの切り換えや，ＡＣア
ダプタの接続をユーザに催促する。

【００８０】パック電圧をモニタして検出した過放電状
態の場合には充放電経路に入れたスイッチをオフにし
て，放電を強制的に止める。ただし，この場合でも，本
体側のシステムの安定動作を保証するために，過放電検
出後，一定期間は電力を供給し続け，その後にオフす
る。この間にシステムは，データ等の緊急退避を行うこ
とができる。

【００８１】パック電圧による過放電検出手段の検出し
きい値は，保護回路部４の最低動作電圧近くまで低く設
定する。パック電圧のモニタにより過放電を検出する
と，充放電経路を遮断するとともに，自己放電を極力小
さくするため，保護回路部４，管理回路部５などのバッ
テリパック１内のすべての回路の電源をオフ（またはデ
ィセーブル）にする。

【００８２】バッテリ３の各セルの端子電圧により過放
電を検出してアラームを出しているが，同時に各セルの
端子電圧も管理回路部５を介して本体側のシステムに報
告する。システムは，この値が予め規定した値より小さ
くなると，該当するセルが非可逆の化学反応を始めるの
を防止するために，このバッテリパック１から電力供給
を受けないようにシステム電源制御部６により制御す
る。

【００８３】この方法の作用は以下のとおりである。放
電が進むと，まず第１の過放電検出手段（この例では各
セル毎の端子電圧が予め決められた電圧より低くなった
場合に検出する）により過放電が検出され，過放電状態
のアラームが送出される。この状態でさらに放電が進む
と，パック電圧がさらに低下して，第２の過放電検出手
段が過放電を検出し，充放電経路のスイッチをオフにし
て充放電経路を遮断する。

【００８４】このように，第１の過放電検出手段によ
り，システム側にデータ等の退避処理と別電源への切り
換えを促し，過放電状態のバッテリ３の消費電力を小さ
くしていく。システム側の対応が遅いと，第２の過放電
検出手段がパック電圧が低下したことを検出し，その状
態をシステムに通知するとともに，一定時間経過後に強
制的に充放電経路を遮断して，バッテリパック１が非可
逆的な過放電状態になることを防止する。

【００８５】第１の過放電検出手段と第２の過放電検出
手段とを全く独立に機能させる場合には，第１の過放電
検出手段によりアラームが送出されていない状態で，第
２の過放電検出手段が機能する場合がある。しかし，第
２の過放電検出手段が過放電を検出してから一定期間内
は放電を継続するので，その期間内に本体側のシステム
において緊急退避と必要最小限の処理は可能である。

【００８６】第１の過放電検出手段の検出により，第２
の過放電検出手段の機能を有効にするように構成するこ
ともできる。この方法を用いれば，第２の過放電検出手
段を使用しないとき，この部分の回路をオフ（またはデ
ィセーブル）にでき，消費電力を低減することができ
る。

【００８７】第１の過放電検出手段（セル電圧）のしき
い値と，第２の過放電検出手段（パック電圧）のしきい
値は，セルの電圧とバッテリ全体の電圧という別の電圧
を対象としているため，両者間の動作に干渉は生じな
い。

【００８８】パック電圧による過放電検出手段のしきい
値を，保護回路部４の動作保証電圧の最小限まで下げる
ことにより，バッテリ３の持っているエネルギーをでき
る限り使い切ることができる。パック電圧により過放電
を検出すると，充放電経路を遮断するとともに，自己放
電を極力小さくするために，保護回路部４，管理回路部
５等のバッテリパック１内の全ての回路の電源をオフ
（またはディセーブル）にする。これにより，バッテリ
３の放電がさらに進んで非可逆反応を起こし再充電でき
なくなるような故障を回避することができる。

【００８９】バッテリ３の各セルの端子電圧，パック電
圧は，定期的にモニタされ，管理回路部５のＭＣＵ回路
１８を介して本体装置２のシステムに報告される。シス
テムは，この値を参照し，必要な保護処置を実施する。

【００９０】〔過電流検出方法〕バッテリパック１に正
常動作範囲外の過電流が流れた場合に，確実に，かつ回
路・部品に損傷を与えずにバッテリパック１を保護する
ために，過電流検出回路１３の過電流検出手段を２系統
にして，信頼性の向上を図る。ヒューズ溶断による保護
手段は，信頼性確保のため併用する。第１の過電流検出
手段と第２の過電流検出手段の検出しきい値を別の値に
する。また，第１の過電流検出手段と第２の過電流検出
手段の検出応答時間を別の値にする。検出しきい値の大
きい過電流検出手段の検出応答時間を短くし，検出しき
い値の小さい過電流検出手段の検出応答時間を長くす
る。第１の過電流検出手段と第２の過電流検出手段は，
完全に独立して機能する構成とする。

【００９１】この方法の作用は，以下のとおりである。
第１の過電流検出手段と第２の過電流検出手段が故障し
ても，ヒューズ溶断による保護機能は確実に動作する。
２系統の過電流検出手段を設け，一方は出力ショート等
の電流値の大きい過電流を対象とし，他方は定格電流オ
ーバ等の比較的電流値の小さい過電流を対象とする。前
者は短時間でも影響が大きいので検出応答時間を短く
し，後者は継続時間が長いと影響が出るので検出応答時
間を長くする。

【００９２】過電流は，バッテリと直列に接続されたセ
ンス抵抗を用い，その両端の電圧を測定する。第１の過
電流検出手段と第２の過電流検出手段は，アンプのゲイ
ンを変えることにより，等価的に検出しきい値を変え
る。また，検出応答時間は，アンプの周波数帯域幅の制
限またはローパスフィルタ（ＬＰＦ）により変える。２
系統の過電流検出手段は，前述したように検出対象が異
なるので，完全に独立して動作するよう構成する。

【００９３】〔電流モニタ方法〕パック電流が低電流の
場合でも，正確な検出を可能にするため，充電時も放電
時も共通に電流の絶対値に比例した電流モニタ出力電圧
を測定する。充電電流用のセンス回路と放電電流用のセ
ンス回路を併設し，その出力により，充電状態か放電状
態かを識別する。両センス回路は同一回路で入力信号の
極性のみを逆接続する。

【００９４】電流が充電方向か放電方向かを識別するた
めのコンパレータ回路を追加し，確実に識別する。コン
パレータ回路の後部に不感応時間生成回路を設け，一定
時間は従来状態を保持し，チャタリングの影響をなく
す。電流モニタ出力は，充電方向か放電方向かの識別結
果により充電か放電かを切り換えて出力する。

【００９５】この方法の作用は，以下のとおりである。
充電電流用のセンス回路と放電電流用のセンス回路は同
一の回路構成とし，ＬＳＩ内のレイアウト上でも同等性
を考慮してほぼ同一の特性を実現する。したがって，両
者の出力電圧は電流が流れれば必ず差があり，その差は
専用のコンパレータで識別可能である。例えば微小な電
流が流れれば，充電電流用のセンス回路の出力がプラス
方向にシフトし，充電電流用のセンス回路の出力がマイ
ナス方向にシフト（または検出範囲外のため変化なし）
し，コンパレータで充電状態を識別する。

【００９６】充電電流も放電電流も流れないということ
は，バッテリパック１からこの電流モニタ回路の電源を
得ているので，この電流モニタ回路が動作するときには
あり得ない。しかし，低電流で充電中か放電中かをノイ
ズ等の影響を受けないで識別するために，コンパレータ
回路の後部に，充電状態か放電状態かの変化があったと
きその状態が一定時間継続した場合に初めてその状態変
化を出力する不感応時間生成回路を設ける。この回路に
より，装置がスリープモードに移行して消費電流が微小
になっても，確実に放電状態であることを認識（保持）
できる。

【００９７】上記識別結果が充電状態であれば，充電用
センス回路の出力を電流モニタ回路の出力とし，放電状
態であれば，放電用センス回路の出力を電流モニタ回路
の出力とする。

【００９８】

【実施例】図３に本発明の実施例に係るバッテリパック
１の具体的な回路構成を示す。図３において，図１と同
符号ものは図１に示すものに対応する。２０はバッテリ
３の各セルをバランスよく充電するためのセルバランス
回路，２１はバッテリ３の各セルとバッテリ全体の電圧
をモニタするセルおよびパック電圧モニタ回路，２２は
パック電流をモニタするパック電流モニタ回路，２３は
バッテリパック１の状態情報を保持するステータスレジ
スタ回路，２４は各回路に必要な電圧を生成する電圧レ
ギュレータ回路，２５は図１の過電流保護／過充電保護
回路１４に相当する充放電禁止制御回路，２６は充放電
経路に設けれたスイッチやヒューズ等からなる充放電禁
止回路，２７は回路の動作タイミング信号，クロック信
号を生成する制御回路，３１はバッテリパック１の電力
を消費する本体装置の負荷，３２は電流検出用抵抗（Ｒ
Ｓ），５０はＭＣＵ回路１８を動作させるマイクロプロ
グラム等が格納されたＥＥＰＲＯＭ回路を表す。以下，
これらの各部について図面を参照して詳細に説明する。

【００９９】図４は，セルおよびパック電圧モニタ回路
２１の第１の構成例，図５は，その動作説明図である。
図中のＳＷ１〜ＳＷ１７はスイッチ，Ｒは抵抗，ＯＰ１
〜ＯＰ６はオペアンプ，Ｔ１〜Ｔ１０は出力タイミング
信号，ＳＥＬはセレクタ，Ｖ４３０は電圧レギュレータ
回路２４が生成した４．３Ｖの電圧を表す。

【０１００】この例では，バッテリ３が，セル−１から
セル−４の４個のセルで構成されている。オペアンプＯ
Ｐ６のＯＵＴ端子の出力内容は，図５（Ａ）および
（Ｂ）に示すように，Ｔ１のタイミングがパック電圧の
モニタ出力，Ｔ２のタイミングがバッテリ３における１
番目のセル−１の電圧モニタ出力，Ｔ３のタイミングが
２番目のセル−２の電圧モニタ出力，Ｔ４のタイミング
が３番目のセル−３の電圧モニタ出力，Ｔ５のタイミン
グが４番目のセル−４の電圧モニタ出力である。また，
図５（Ａ）および（Ｃ）に示すように，Ｔ６のタイミン
グがパック電圧モニタ回路のキャリブレーション出力，
Ｔ７のタイミングが１番目のセル−１電圧モニタ回路の
キャリブレーション出力，Ｔ８のタイミングが２番目の
セル−２電圧モニタ回路のキャリブレーション出力，Ｔ
９のタイミングが３番目のセル−３電圧モニタ回路のキ
ャリブレーション出力，Ｔ１０のタイミングが４番目の
セル−４電圧モニタ回路のキャリブレーション出力であ
る。

【０１０１】セルおよびパック電圧モニタ回路２１は，
図６に示すように構成することもできる。図６は，セル
およびパック電圧モニタ回路２１の第２の構成例，図７
は，その動作説明図である。

【０１０２】前述した図４の回路例では，パック電圧と
各セル電圧の測定用に対応したオペアンプＯＰ１〜ＯＰ
５が用意され，これらの出力をセレクタＳＥＬで選択出
力しているのに対し，図６の回路例では，図７の動作タ
イミングに示されるように，各セル毎のキャリブレーシ
ョン出力は省略し，回路の簡易化を図っている。そのた
め，オペアンプＯＰ７が各電圧モニタ出力およびキャリ
ブレーション出力に共用される構成になっている。

【０１０３】図８はパック電流モニタ回路２２と過電流
検出回路１３の第１の構成例を示し，図９はそのパック
電流モニタ回路２２の出力タイミングを示している。

【０１０４】図８に示されるように，パック電流モニタ
回路２２において，充電電流用のセンス回路と放電電流
用のセンス回路とは同一の回路構成とし，電流検出用抵
抗３２の両端にそれぞれ対称にオペアンプＯＰ１０，Ｏ
Ｐ１１を接続し，それらの出力の極性を逆接続にしたオ
ペアンプＯＰ１２，ＯＰ１３を設ける。出力部のオペア
ンプＯＰ１４からは，充電時も放電時も電流の絶対値に
比例した電流モニタの値が，Ｔ１１のタイミングで出力
される。

【０１０５】電流が充電方向か放電方向かは，コンパレ
ータＣＯＭＰ１によって識別する。コンパレータＣＯＭ
Ｐ１の出力に，例えば１５．６ｍｓの不感応時間生成回
路２２１を接続し，本体装置２がスリープモードに移行
して消費電流が微小になったようなときにも確実な検出
を可能とする。この不感応時間生成回路２２１の出力
は，充放電フラグとしてステータスレジスタ回路２３に
出力される。

【０１０６】キャリブレーション出力のタイミングＴ１
２では，オペアンプＯＰ１０，ＯＰ１１をスイッチＳＷ
４２，ＳＷ４３を介してグランド端子ＧＮＤに接続し，
オペアンプＯＰ１４からキャリブレーション出力を得
る。

【０１０７】過電流検出回路１３は，オペアンプＯＰ１
２，ＯＰ１３の出力電圧を，コンパレータＣＯＭＰ２に
より４．０Ｖの基準電圧と比較し，定格電流オーバ等の
過電流を検出する。コンパレータＣＯＭＰ２の出力に
は，例えば２５０ｍｓの不感応時間生成回路１３１を設
け，検出を確実にする。この出力は，放電時には過放電
電流−１として，充電時には過充電電流−１として，ス
テータスレジスタ回路２３に出力される。

【０１０８】また，オペアンプＯＰ１３とはゲインの異
なるオペアンプＯＰ１５を，オペアンプＯＰ１０，ＯＰ
１１に接続し，この出力をコンパレータＣＯＭＰ３によ
り４．０Ｖの基準電圧と比較して，出力ショートを検出
する。アンプのゲインを変えることにより，同じ基準電
圧を用いて過電流検出しきい値を変えている。コンパレ
ータＣＯＭＰ３の出力にも，不感応時間生成回路１３２
を設けるが，この不感応時間は極めて短い時間とする。
不感応時間生成回路１３２の出力は，ステータスレジス
タ回路２３に出力される。

【０１０９】図１０は，パック電流モニタ回路２２と過
電流検出回路１３の第２の構成例を示し，図１１は，そ
のパック電流モニタ回路２２の出力タイミングを示す図
である。

【０１１０】この例では，電流モニタ出力のタイミング
Ｔ１１で，電流検出用抵抗３２の両端の電圧を，オペア
ンプＯＰ２０，ＯＰ２１に逆転させて入力させている。
これにより，充電電流用のセンス回路と放電電流用のセ
ンス回路とを同一の回路構成とし，出力部のオペアンプ
ＯＰ２２からは，充電時も放電時も電流の絶対値に比例
した電流モニタの値が，Ｔ１１のタイミングで出力され
るようにしている。

【０１１１】電流が充電方向か放電方向かは，コンパレ
ータＣＯＭＰ１０によって識別する。コンパレータＣＯ
ＭＰ１０の出力に，例えば１５．６ｍｓの不感応時間生
成回路２２２を接続し，本体装置２がスリープモードに
移行して消費電流が微小になったようなときにも確実な
検出を可能とする。この不感応時間生成回路２２２の出
力は，充放電フラグとしてステータスレジスタ回路２３
に出力される。

【０１１２】過電流検出回路１３は，オペアンプＯＰ２
０，ＯＰ２１の出力電圧を，コンパレータＣＯＭＰ１１
により４．０Ｖの基準電圧と比較し，定格電流オーバ等
の過電流を検出する。コンパレータＣＯＭＰ１１の出力
には，例えば２５０ｍｓの不感応時間生成回路１３３を
設け，検出を確実にする。この出力は，放電時には過放
電電流−１として，充電時には過充電電流−１として，
ステータスレジスタ回路２３に出力される。

【０１１３】また，オペアンプＯＰ２０，ＯＰ２１とは
ゲインの異なるオペアンプＯＰ２３を，電流検出用抵抗
３２の両端に接続し，この出力をコンパレータＣＯＭＰ
１２により４．０Ｖの基準電圧と比較して，出力ショー
トを検出する。この例でも図８に示した例と同様に，ア
ンプのゲインを変えることにより，同じ基準電圧を用い
て過電流検出しきい値を変えている。コンパレータＣＯ
ＭＰ１２の出力にも，不感応時間生成回路１３４を設け
るが，この不感応時間は極めて短い時間とする。不感応
時間生成回路１３４の出力は，ステータスレジスタ回路
２３に出力される。

【０１１４】図１２は，過充放電検出回路１５の構成例
を示し，図１３は，その回路の動作を示すタイミング図
である。

【０１１５】過充放電検出回路１５は，セルおよびパッ
ク電圧モニタ回路２１で検出した電圧モニタ出力を，コ
ンパレータＣＯＭＰ２０により基準電圧と比較する。こ
のコンパレータＣＯＭＰ２０の基準電圧は，動作モード
によって切り換え，通常の充電状態では４．３Ｖの基準
電圧Ｖ４３０を接続し，過充電−１を検出する。過充電
−１が検出されると，４．４５Ｖの基準電圧Ｖ４４５を
接続し，過充電−２を検出する。また，通常の放電状態
では２．５Ｖの基準電圧Ｖ２５０を接続し，過放電−１
を検出する。過放電−１が検出されると，１．５Ｖの基
準電圧Ｖ１５０を接続し，過放電−２を検出する。

【０１１６】過充放電検出回路１５のＯＵＴ端子の出力
内容は，Ｔ１のタイミングがパック電圧の過充電または
過放電検出，Ｔ２のタイミングがバッテリ３のセル−１
の過充電または過放電検出，Ｔ３のタイミングがバッテ
リ３のセル−２の過充電または過放電検出，Ｔ４のタイ
ミングがバッテリ３のセル−３の過充電または過放電検
出，Ｔ５のタイミングがバッテリ３のセル−４の過充電
または過放電検出状態である。Ｔ１Ａ，Ｔ１Ｂは，タイ
ミング信号Ｔ１から図１３に示すように作られる信号で
あり，Ｔ２Ａ，Ｔ２Ｂ，Ｔ３Ａ，Ｔ３Ｂ，…も同様であ
る。

【０１１７】これらの各検出タイミングに同期して動作
する不感応時間生成回路１５０〜１５４が設けられ，過
充放電検出回路１５内に組み込まれている。不感応時間
生成回路１５０は，パック電圧の過充電／過放電検出に
対する不感応時間を生成する回路であり，例えば３２秒
の時間，過放電検出のための不感応時間を設ける。ＣＬ
Ｋ＿４Ｓは４秒周期のクロックである。

【０１１８】不感応時間生成回路１５１，１５２，１５
３，１５４は，それぞれバッテリ３のセルー１，セル−
２，セル−３，セル−４に対応する過充電／過放電検出
の不感応時間を生成する回路であり，０．５秒周期のク
ロックＣＬＫ＿０５Ｓを入力し，充電２秒，放電２秒の
不感応時間を設ける。

【０１１９】図１４は，不感応時間生成回路の第１の構
成例を示す。図中，ＦＦはＤ型フリップフロップ，ＥＸ
ＯＲは排他的論理和回路，ＮＯＲはノア回路，ＡＮＤは
アンド回路を表す。

【０１２０】この回路は，データ入力ＤＡＴＡをＣＬＯ
ＣＫとＴＩＭの入力信号から生成するクロックでサンプ
リングし続け，４回の連続したサンプリング結果が全て
Ｈｉｇｈになっとき，出力ＯＵＴＰＵＴをＨｉｇｈにす
る。データ入力ＤＡＴＡがＬｏｗのときには，２段目以
降のフリップフロップＦＦのクロックＣＫを止める。デ
ータ入力ＤＡＴＡが変化し，１段目のフリップフロップ
ＦＦの出力Ｑとデータ入力ＤＡＴＡが不一致になると，
全フリップフロップＦＦをクリアする。

【０１２１】図１５は，不感応時間生成回路の第２の構
成例を示す。図中，ＦＦはＤ型フリップフロップ，ＡＮ
Ｄはアンド回路，ＩＮＶはインバータを表す。

【０１２２】この回路は，データ入力ＤＡＴＡをＣＬＯ
ＣＫとＴＩＭの入力信号から生成するクロックでサンプ
リングし続け，４回の連続したサンプリング結果が全て
Ｈｉｇｈになっとき，クロックを止めてその状態をラッ
チする。出力ＯＵＴＰＵＴはＨｉｇｈにラッチされる。
クリア入力ＣＬＥＡＲを一旦Ｌｏｗにすると，全フリッ
プフロップＦＦがクリアされてクロック入力ＣＫが有効
になり，クリア入力ＣＬＥＡＲをＨｉｇｈに戻すと，デ
ータ入力ＤＡＴＡのサンプリングを繰り返す状態に戻
る。

【０１２３】図１６は，不感応時間生成回路の第３の構
成例を示す。図１６のＦＦはＪＫ型フリップフロップで
ある。

【０１２４】この回路は，データ入力ＤＡＴＡをＣＬＯ
ＣＫとＴＩＭの入力信号から生成するクロックでサンプ
リングし続け，データ入力ＤＡＴＡのＨｉｇｈ状態が連
続して３クロック期間以上続くと，出力ＯＵＴＰＵＴが
Ｈｉｇｈになり，それを反転した信号でクロックを止め
る。これにより，出力ＯＵＴＰＵＴはＨｉｇｈにラッチ
される。データ入力ＤＡＴＡがＬｏｗになると，ＪＫ型
フリップフロップＦＦはクリアされ，カウント数がリセ
ットされる。

【０１２５】クリア入力ＣＬＥＡＲを一旦Ｌｏｗにする
と，ＪＫ型フリップフロップＦＦはクリアされ，出力Ｏ
ＵＴＰＵＴがＬｏｗになり，クロック入力ＣＫが有効に
なる。クリア入力ＣＬＥＡＲをＨｉｇｈに戻すと，デー
タ入力ＤＡＴＡのサンプリングを繰り返す状態に戻る。

【０１２６】図１７は，以上の不感応時間生成回路の不
感応時間とその出力（ＯＵＴ）波形の関係を示してい
る。なお，ＤＡＴＡは入力信号，ＴＩＭは入力信号が有
効な期間を設定する信号（Ｈｉｇｈのとき有効），ＣＬ
ＯＣＫは不感応時間を生成する基本クロック（上記回路
例では４クロック時間が不感応時間），ＣＬＥＡＲはフ
リップフロップのクリア信号，ＯＵＴＰＵＴは入力信号
が連続して４クロック連続したときＨｉｇｈになる出力
信号を表す。図１７（Ａ）は，ＣＬＯＣＫとＴＩＭとが
同一の周期のときの例，図１７（Ｂ）はＣＬＯＣＫがＴ
ＩＭの４倍周期のときの例を示している。

【０１２７】図１８は，ステータスレジスタ回路２３の
構成例を示す。検出回路の各部からパック電圧異常，セ
ル−１電圧異常，セル−２電圧異常，セル−３電圧異
常，セル−４電圧異常の信号，充放電フラグ，出力ショ
ート，過充電電流，過放電電流の信号の他，電源立ち上
がり時のクリア信号ＣＬＥＡＲおよび各種の出力タイミ
ング信号Ｔｉが入力され，これらの信号に応じて充放電
フラグ，過充電−１，過充電−２，過放電−１，過放電
−２，出力ショート，過充電電流，過放電電流のステー
タスを，Ｄ型フリップフロップ群で構成されるレジスタ
ＳＴＡＴＵＳ＿ＲＥＧに保持する。

【０１２８】図１９は，出力セレクタ回路１７の構成
例，図２０は，出力セレクタ回路１７からの出力のタイ
ミングの例を示す。出力セレクタ回路１７は，ステータ
スレジスタ回路２３からのステータス信号を入力すると
ともに，電圧モニタ出力，電流モニタ出力，基準電圧の
Ｖ４３０モニタ出力，Ｖ１２５モニタ出力を入力し，Ｔ
１〜Ｔ２２のタイミングに信号に応じて，時分割多重で
使用される信号線ＭＯＮＩ＿ＯＵＴにモニタデータおよ
びステータス信号を出力する。信号線ＭＯＮＩ＿ＯＵＴ
は，後述するように管理回路部５のＭＣＵ回路１８にお
けるディジタル入力ポートとＡＤＣ入力ポートに接続さ
れている。

【０１２９】図２０において信号線ＭＯＮＩ＿ＯＵＴに
流れる信号は，以下のとおりである。

【０１３０】(a) Ｔ１：パック電圧モニタ (b) Ｔ２：セル−１電圧モニタ (c) Ｔ３：セル−２電圧モニタ (d) Ｔ４：セル−３電圧モニタ (e) Ｔ５：セル−４電圧モニタ (f) Ｔ６：パック電圧モニタ回路のキャリブレーション
出力 (g) Ｔ７：セル−１電圧モニタ回路のキャリブレーショ
ン出力 (h) Ｔ８：セル−２電圧モニタ回路のキャリブレーショ
ン出力 (i) Ｔ９：セル−３電圧モニタ回路のキャリブレーショ
ン出力 (j) Ｔ１０：セル−４電圧モニタ回路のキャリブレーシ
ョン出力 (k) Ｔ１１：パック電流モニタ (l) Ｔ１２：パック電流キャリブレーション出力 (m) Ｔ１３：充放電フラグ (n) Ｔ１４：過充電−１ステータス (o) Ｔ１５：過充電−２ステータス (p) Ｔ１６：過放電−１ステータス (q) Ｔ１７：過放電−２ステータス (r) Ｔ１８：出力ショートステータス (s) Ｔ１９：過充電電流ステータス (t) Ｔ２０：過放電電流ステータス (u) Ｔ２１：Ｖ４３０モニタ出力 (v) Ｔ２２：Ｖ１２５モニタ出力図２１は，充放電禁止制御回路２５の構成例を示す。図
中，ＦＥＴ１４，ＦＥＴ１５は電界効果トランジスタを
表す。この充放電禁止制御回路２５は，ステータスレジ
スタ回路２３から，過充電−１，過充電−２，過放電−
２のステータスを入力し，また，過電流検出回路１３か
ら，充放電フラグ，過充電電流，出力ショート，過放電
電流の信号を入力し，第１の充電禁止制御信号ＩＮＨＩ
＿ＣＨＧ＿１，第２の充電禁止制御信号ＩＮＨＩ＿ＣＨ
Ｇ＿２，放電禁止制御信号ＩＮＨＩ＿ＤＩＳＣＨＧを出
力する。

【０１３１】この充放電禁止制御回路２５による制御出
力の条件は，図２２に示すとおりである。第１の充電禁
止制御信号ＩＮＨＩ＿ＣＨＧ＿１は，充電中に過充電−
１が検出されたとき，または充電中で過充電電流が検出
されたとき出力される。第２の充電禁止制御信号ＩＮＨ
Ｉ＿ＣＨＧ＿２は，充放電フラグにかかわらず過充電−
２が検出されたとき出力される。放電禁止制御信号ＩＮ
ＨＩ＿ＤＩＳＣＨＧは，放電中に過放電−２が検出され
たとき，出力ショートが検出されたとき，または過放電
電流が検出されたときに出力される。

【０１３２】図２３は，充放電禁止回路２６の構成例を
示す。この充放電禁止回路２６は，バッテリ３と本体装
置２または充電器との間の充放電経路に挿入される。図
中，ＦＥＴ１１〜ＦＥＴ１３は電界効果トランジスタ，
２６０はヒューズ，２６１はポリスイッチ，２６２は抵
抗体付きサーマルヒューズを表す。

【０１３３】充放電禁止制御回路２５の出力する第１の
充電禁止制御信号ＩＮＨＩ＿ＣＨＧ＿１がＨｉｇｈのと
き，ＦＥＴ１１がオフになり，充電をストップする。ま
た，第２の充電禁止制御信号ＩＮＨＩ＿ＣＨＧ＿２がＨ
ｉｇｈのとき，ＦＥＴ１３がオンになり，抵抗体付きサ
ーマルヒューズ２６２中の抵抗に電流が流れて，ヒュー
ズが溶断し，充電がストップする。放電禁止制御信号Ｉ
ＮＨＩ＿ＤＩＳＣＨＧがＨｉｇｈのとき，ＦＥＴ１２は
オフになり，放電をストップする。

【０１３４】図２４は，パック電源制御回路１９の構成
例を示す。その電源制御シーケンスを図２５に示す。WA
KE＿UP＿POWER 端子に電圧が印加されると，電源供給路
に設けられたＦＥＴがオンになり，バッテリ３からの電
力またはWAKE＿UP＿POWER 端子からのプリ充電用の電力
が，電圧レギュレータ回路２４を介して保護回路部４お
よび管理回路部５に供給される。バッテリパック１の使
用中に過放電−２のステータスが検出されると，その状
態がラッチ６０に保持され，ＦＥＴ１がオンになるた
め，電源供給路のＦＥＴがオフになり，保護回路部４お
よび管理回路部５への電力供給は断たれる。過放電−２
のステータスが解除された後，WAKE＿UP＿POWER 端子へ
の電圧の印加がなくなると，ラッチ６０はクリアされ，
その後に再度，WAKE＿UP＿POWER 端子に電圧が印加され
ると，ＦＥＴはオンになって，保護回路部４および管理
回路部５への電力供給が再開される。

【０１３５】図２６は，電圧レギュレータ回路２４の構
成例を示す。電圧レギュレータ回路２４は，パック電源
制御回路１９からの電力で，バンドギャップリファレン
ス（ＢＧＲ）回路２４１，レギュレータ２４２，オペア
ンプＯＰ４０〜ＯＰ４６等により，５Ｖ，４．４５Ｖ，
４．０Ｖ，２．５Ｖ，１．５Ｖ，１．０Ｖの電圧Ｖ５０
０，Ｖ４４５，Ｖ４３０，Ｖ４００，Ｖ２５０，Ｖ１５
０，Ｖ１００を作り出す。また，電圧検出回路２４３に
リセット信号ＲＥＳＥＴを生成する。

【０１３６】図２７は，セルバランス回路２０の構成例
を示す。スイッチＳＷ８０，ＳＷ８１，ＳＷ８２，ＳＷ
８３は，それぞれセル−１，セル−２，セル−３，セル
−４が過充電−１の状態になったときに導通状態にな
り，その過充電になったセルへの充電をバイパスさせ
る。これにより，全てのセルが満充電になるまで，バラ
ンスよく充電されることになる。

【０１３７】図２８は，制御回路２７の構成例を示す。
発振回路２７２は，水晶振動子などの振動子２７１に接
続され，１５．５３μｓの周期で発振する信号を出力す
る。分周回路２７３は，発振回路２７２の出力信号を入
力し，１／２¹分周，１／２ ²分周，１／２⁸分周，１
／２¹¹分周，１／２¹⁵分周，１／２¹⁹分周することによ
り，３０．５μｓのクロックＣＬＫ＿３０ＵＳと，６１
μｓのクロックＣＬＫ＿６１ＵＳと，３．９ｍｓのクロ
ックＣＬＫ＿４ＭＳと，３１．３ｍｓのクロックＣＬＫ
＿３１ＭＳと，０．５ｓのクロックＣＬＫ＿５００ＭＳ
と，８ｓのクロックＣＬＫ＿８Ｓとを生成する。クロッ
クＣＬＫ＿３１ＭＳは，さらに１６進リングカウンタ等
によって構成されるリングカウンタ２７４に入力され，
リングカウンタ２７４は，このクロッククロックＣＬＫ
＿３１ＭＳからＴ１〜Ｔ２４の出力タイミング信号を生
成する。図２９は，リングカウンタ２７４が生成した出
力タイミング信号のタイミング図であり，この信号は制
御回路２７から保護回路部４の各部へ出力される。

【０１３８】図３０は，管理回路部５の構成例を示す。
管理回路部５は，マイクロプロセッサによるＭＣＵ回路
１８とマイクロプログラム等が格納されるＥＥＰＲＯＭ
回路５０とから構成される。

【０１３９】ＭＣＵ回路１８は，電圧レギュレータ回路
２４から５Ｖの電源電圧Ｖ５００，リセット信号ＲＥＳ
ＥＴを入力する。また，ステータスレジスタ回路２３か
ら時分割多重化されたステータスおよびモニタデータの
信号ＭＯＮＩ＿ＯＵＴが，アナログ信号用のＡＤＣポー
トと，ディジタル信号用のＩ／Ｏポートの両方に入力さ
れる。また，ＥＥＰＲＯＭ回路５０は，ＭＣＵ回路１８
の内部バスのインタフェースＳ−Ｉ／Ｆに接続される。
さらに，制御回路２７からのセルモニタタイミング信号
がＩ／Ｏポートに入力され，３２．７６８ＫＨｚ（３
０．５μｓ）のクロック信号ＣＬＫがＭＣＵ回路１８の
クロック入力端子ＣＬＫに入力される。

【０１４０】ＭＣＵ回路１８から本体装置２へのバッテ
リパック１の状態の報告は，データ信号端子ＳＢＳ＿Ｄ
ＡＴＡとクロック端子ＳＢＳ＿ＣＬＫとを用いて，本体
装置２のシステムバスＳＭＢｕｓに対して行われる。

【０１４１】図３１を用いて，本実施例における電流モ
ニタ方法を補足説明する。従来の技術では，例えば図３
１（Ａ）に示すように，電流モニタ出力電圧が，ある値
以上が充電電流，ある値以下が放電電流と認識してい
た。したがって，このある値近傍の電流が０となる付近
では，ノイズ，回路特性，プロセスバラツキ等により，
充電中か放電中かを正確に識別できないといった問題が
あった。また，モニタ出力のアナログ値をディジタル値
に変換するとき，充電時と放電時をＡ／Ｄ変換器のダイ
ナミックレンジでカバーしているため，Ａ／Ｄ変換時の
量子化誤差が大きいという問題があった。

【０１４２】本発明では，例えば図８，図１０に示した
回路のように，充電時も放電時も電流の絶対値に比例し
たモニタ電圧を出力する。すなわち，図３１（Ｂ）に示
すように，電流モニタ出力電圧を電流の大きさに応じた
絶対値で出力する。充電電流であるか放電電流であるか
は，別にコンパレータによって識別する。したがって，
上述した問題が解決されることになる。

【０１４３】本実施例の特徴を列挙すると，以下のとお
りである。

【０１４４】（１）本バッテリパックは，外部から電源
起動信号を入力する入力端子と，その入力端子に電源起
動信号が入力されたとき，バッテリから保護モニタ回路
への電源を接続し，前記入力端子に電源起動信号が入力
されないとき，保護モニタ回路への電源を遮断するパッ
ク電源制御部とを有する。

【０１４５】（２）上記（１）のバッテリパックにおい
て，さらに，バッテリからの電圧を外部のスイッチを介
して電源起動信号として前記入力端子に印加するための
バッテリに接続される電源出力端子を有する。

【０１４６】（３）上記（１）または（２）のバッテリ
パックにおいて，さらに，電源起動信号の入力端子が保
護モニタ回路への電源入力部に接続され，前記入力端子
に入力される電源起動信号の電力が，保護モニタ回路に
よるプリ充電制御のための電源として用いられるように
構成される。

【０１４７】（４）また，本バッテリパックの保護モニ
タ回路は，過電流または／および過充放電を検出する検
出回路と，過電流または／および過充放電から該バッテ
リを保護する回路とを有する保護回路部と，ファームウ
ェアによって外部へバッテリの状態を報告する管理回路
部とを備え，前記管理回路部は，前記保護回路部からの
信号を受け，前記保護回路部は，前記管理回路部からの
制御を受けない回路として構成される。

【０１４８】（５）また，本バッテリパックの保護モニ
タ回路は，過電流または／および過充放電を検出する検
出回路と，過電流または／および過充放電から該バッテ
リを保護する回路とを有する保護回路部を備え，この保
護回路部の検出回路は，ある検出状態が所定の時間以上
継続した場合に，その状態を検出したと確定し検出信号
を出力する検出不感応時間を持つ回路を備える。

【０１４９】（６）また，本バッテリパックの保護モニ
タ回路は，過電流または／および過充放電を検出する検
出回路と，過電流または／および過充放電から該バッテ
リを保護する回路とを有する保護回路部と，ファームウ
ェアによって外部へバッテリの状態を報告する管理回路
部とを備え，前記保護回路部から前記管理回路部へのス
テータスおよびモニタ用の信号線を有し，前記保護回路
部から前記管理回路部へ送出される各信号が，所定のタ
イムスロットに割り振られ，同一の前記信号線上に所定
のシーケンスで送出されるように構成される。

【０１５０】（７）上記（６）のバッテリパックは，さ
らに，前記信号線とは別に，前記シーケンスの先頭を確
定するためのシーケンス開始信号が送出される信号線を
有する。

【０１５１】（８）また，上記（６）のバッテリパック
において，さらに前記ステータスおよびモニタ用の信号
線は，前記管理回路部におけるデジタル信号入力用のポ
ートと，アナログ信号入力用のポートの両方に接続され
る。

【０１５２】（９）また，本バッテリパックの保護モニ
タ回路は，過電流または／および過充放電を検出する検
出回路と，過電流または／および過充放電から該バッテ
リを保護する回路とを有する保護回路部を備え，この保
護回路部は，第１の過充電検出しきい値による第１の過
充電検出部と，第２の過充電検出しきい値による第２の
過充電検出部とを備える。

【０１５３】（１０）上記（９）のバッテリパックは，
前記第１の過充電検出部の検出により，前記第２の過充
電検出部が有効となるように構成される。

【０１５４】（１１）または，上記（９）のバッテリパ
ックは，前記第１の過充電検出部と前記第２の過充電検
出部とが，独立に過充電を検出するように構成される。

【０１５５】（１２）本バッテリパックの保護モニタ回
路は，過電流または／および過充放電を検出する検出回
路と，過電流または／および過充放電から該バッテリを
保護する回路とを有する保護回路部を備え，この保護回
路部は，第１の過充電検出しきい値による第１の過充電
検出部と，第２の過充電検出しきい値による第２の過充
電検出部と，前記第１の過充電検出部が過充電を検出し
た場合に，充電経路のスイッチをオフにして充電を強制
停止し，前記第２の過充電検出手段が過充電を検出した
場合に，充電経路のヒューズを溶断して充電を強制停止
する充放電禁止制御部とを備える。

【０１５６】（１３）また，本バッテリパックの保護モ
ニタ回路は，過電流または／および過充放電を検出する
検出回路と，過電流または／および過充放電から該バッ
テリを保護する回路とを有する保護回路部を備え，この
保護回路部は，第１の過放電検出しきい値による第１の
過放電検出部と，第２の過放電検出しきい値による第２
の過放電検出部とを備える。

【０１５７】（１４）上記（１３）のバッテリパック
は，前記第１の過放電検出部の検出により，前記第２の
過放電検出部が有効となるように構成される。

【０１５８】（１５）または，上記（１３）のバッテリ
パックは，前記第１の過放電検出部と前記第２の過放電
検出部とが，独立に過放電を検出するように構成され
る。

【０１５９】（１６）また，上記（１３）のバッテリパ
ックは，前記第１の過放電検出部または前記第２の過放
電検出部のいずれかが，バッテリパックの電圧を予め決
められた電圧と比較して過放電を検出するように構成さ
れる。

【０１６０】（１７）本バッテリパックの保護モニタ回
路は，過電流または／および過充放電を検出する検出回
路と，過電流または／および過充放電から該バッテリを
保護する回路とを有する保護回路部と，ファームウェア
によって外部へバッテリの状態を報告する管理回路部と
を備え，前記保護回路部は，第１の過放電検出しきい値
による第１の過放電検出部と，第２の過放電検出しきい
値による第２の過放電検出部と，前記第１の過放電検出
部が過放電を検出した場合に，過放電状態を前記管理回
路部に送出して警告し，前記第２の過放電検出手段が過
放電を検出した場合に，放電経路のスイッチをオフにし
て放電を強制停止する充放電禁止制御部とを備える。

【０１６１】（１８）本バッテリパックの保護モニタ回
路は，過電流または／および過充放電を検出する検出回
路と，過電流または／および過充放電から該バッテリを
保護する回路とを有する保護回路部を備え，この保護回
路部は，過放電の検出によって放電経路のスイッチをオ
フにするとき，当該保護モニタ回路の電源をオフにする
かまたは当該保護モニタ回路の動作をディセイブルにす
る。

【０１６２】（１９）本バッテリパックの保護モニタ回
路は，過電流または／および過充放電を検出する検出回
路と，過電流または／および過充放電から該バッテリを
保護する回路とを有する保護回路部を備え，この保護回
路部は，第１の過電流検出しきい値による第１の過電流
検出部と，第２の過電流検出しきい値による第２の過電
流検出部とを備える。

【０１６３】（２０）上記（１９）のバッテリパックに
おいて，前記第１の過電流検出しきい値が前記第２の過
電流検出しきい値より大きい値であり，前記第１の過電
流検出部の不感応時間が前記第２の過電流検出部の不感
応時間より短い。

【０１６４】（２１）上記（１９）のバッテリパック
は，前記第１の過電流検出部と前記第２の過電流検出部
とが，独立に過電流を検出するように構成される。

【０１６５】（２２）本バッテリパックの保護モニタ回
路は，過電流または／および過充放電を検出する検出回
路と，過電流または／および過充放電から該バッテリを
保護する回路とを有する保護回路部を備え，この保護回
路部は，パック電流が充電方向か放電方向かを検出し，
モニタ出力電圧の大きさをパック電流の方向にかかわら
ず，パック電流の絶対値に比例する値として検出する過
電流モニタ部を備える。

【０１６６】本実施例のバッテリパックおよびバッテリ
の保護モニタ回路は，以上のように構成されるため，次
のような効果がある。

【０１６７】バッテリパックが本体装置に装着されてい
るときでも，本体装置の主電源スイッチが切れていると
きには，バッテリパックの内部回路電源がオフになるの
で，バッテリパックの自己放電が最小になる。バッテリ
パックが単体のときも，バッテリパックの内部回路電源
がオフになり，バッテリパックの自己放電が最小にな
る。

【０１６８】また，過放電状態のバッテリパックでも，
そのバッテリの良否にかかわらず，WAKE＿UP＿POWER 端
子からの電力で充電電流，バッテリ電圧の測定が可能に
なる。その結果，バッテリの良否の判定を適切に行うこ
とができる。

【０１６９】管理回路部におけるＭＣＵ回路のファーム
ウェアにバグ等があっても，異常検出および保護のため
の保護回路部は影響なく動作する。ＭＣＵ回路が故障に
よって暴走したときも同様に保護回路部は影響なく動作
する。

【０１７０】各検出回路では，コンパレータの出力をサ
ンプリングし続け，同一論理レベルが規定のサンプリン
グ回数の間連続したときに初めてその論理を検出したと
確定し出力する。したがって，規定のサンプリング回数
の間連続しない変化，例えば負荷の急変，着脱時の過渡
電流，インパルスノイズ等による誤検出がなくなる。不
感応時間生成回路は小規模のディジタル回路で構成する
ことができ，ＬＳＩチップサイズにほとんど影響なく内
蔵させることができる。サンプリングのクロック周波数
を変更するだけで不感応時間を容易に変更することがで
き，回路の共用化が可能になる。

【０１７１】また，保護回路部から管理回路部へのステ
ータスおよびモニタデータの出力を，時分割多重化して
送出するので，その信号用とシーケンス開始信号用に２
ピン用意するだけでよく，管理回路部をＬＳＩ化した場
合のピン数を少なくすることができる。一定の信号を一
定の時間毎に固定のシーケンスで送出するため，制御回
路規模を小さくすることができる。必要な不感応時間が
出力の１タイムスロットより大きい場合にも容易に対応
することができる。

【０１７２】過充電の検出・保護回路を二重化すること
により，第１の過充電検出・保護手段が故障して正常に
機能しなくなっても，第２の過充電検出・保護手段が機
能して充放電経路を遮断し，過放電を阻止する。したが
って，より信頼性の高い保護機能を実現することができ
る。第１の過充電検出手段と第２の過充電検出手段の動
作をシーケンシャルにすることにより，未使用の回路を
オフ（ディセーブル）にし，低消費電力化を実現するこ
とができる。また，第１の過充電検出・保護手段と第２
の過充電検出・保護手段とを完全に独立にすれば，より
信頼性の高い保護機能を実現することができる。

【０１７３】また，第１の過放電検出・保護手段と第２
の過放電検出・保護手段を設け，第１の過放電検出・保
護手段は，セル電圧による過放電検出を過放電アラーム
として使用することにより，本体のシステム側でデータ
退避などの確実な退避処理が可能になる。また，セル電
圧による過放電検出を過放電アラームとして使用するこ
とにより，再充電可能な範囲内で，各セルのエネルギー
を使い切る状態に近づけることができる。

【０１７４】パック電圧による過放電検出により充放電
経路をオフにするため，再充電可能な範囲内で，バッテ
リパック全体のエネルギーを使い切る状態に近づけるこ
とができる。パック電圧による過放電検出により充放電
経路をオフにするとき，一定期間は放電を許容すること
により，本体のシステム側で必要な退避処理を行うこと
ができる。パック電圧による過放電検出後に，パック内
部の全ての回路の電源をオフにするため，バッテリの過
放電が進んで非可逆反応を起こして再充電できなくなる
ような故障を回避することができる。

【０１７５】過放電を２系統（あるいは異なるしきい
値）で検出するため，検出系の信頼性が高くなる。パッ
ク電圧による検出とセル電圧による検出を併用し，本体
側のシステムにそのモニタ値を報告することにより，１
個のセル電圧が異常に低下した場合には，システム側で
もこのバッテリパックから電力供給を受けないように制
御することができる。これにより，パック電圧が正常
で，セル電圧異常アラーム状態のまま電力供給を続ける
ことによって，電圧異常個別セルが非可逆反応を起こす
ことを防止することができる。

【０１７６】過電流検出手段の２重化により，大きい過
電流は短時間でも検出し，小さい過電流は長時間継続し
たときだけ検出することができ，きめ細かく確実なバッ
テリパックの保護が可能になる。過電流検出のための回
路上のしきい値は同一であっても，アンプのゲインを変
えて過電流検出しきい値を変えることにより，第１の過
電流検出手段と第２の過電流検出手段とで基準電源回路
の共用が可能になる。アンプの帯域制限で検出応答時間
を決めることにより，電流の平均値で過電流を検出する
ことができ，ノイズ等による誤検出をなくすことができ
る。

【０１７７】充電時も放電時も電流の絶対値に比例した
電流モニタ出力電圧を測定することにより，充電時／放
電時毎にモニタ出力をフルスケールで使用することがで
き，本体側の装置がスタンバイ状態またはスリープ状態
のように低電流の場合でも，より正確な電流モニタが可
能である。充電中か放電中かは，パック電流が充電方向
か放電方向かを識別することにより，正確に識別するこ
とができる。電流の絶対値が同じであれば，電流モニタ
出力は，充電時も放電時も同じモニタ値を出力する。し
たがって，Ａ／Ｄ変換器のダイナミックレンジを充電時
／放電時にフルに使用することができ，量子化誤差を小
さくすることができる。本体装置がスタンバイ状態に移
行するなど，電流が微小になっても，不感応時間生成回
路の機能により放電状態を保持するため，微小電流の領
域でもノイズ等による誤動作がなく，チャタリングが生
じない。

【０１７８】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
携帯情報端末等に適した低コストで安全性の高いバッテ
リパックを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の概要を説明するための図である。

【図２】パック電源制御回路の概要説明図である。

【図３】本発明の実施例に係るバッテリパックの回路構
成を示す図である。

【図４】セルおよびパック電圧モニタ回路の第１の構成
例を示す図である。

【図５】図４に示す回路の動作説明図である。

【図６】セルおよびパック電圧モニタ回路の第２の構成
例を示す図である。

【図７】図６に示す回路の動作説明図である。

【図８】パック電流モニタ回路と過電流検出回路の第１
の構成例を示す図である。

【図９】パック電流モニタ回路の出力タイミングを示す
図である。

【図１０】パック電流モニタ回路と過電流検出回路の第
２の構成例を示す図である。

【図１１】パック電流モニタ回路の出力タイミングを示
す図である。

【図１２】過充放電検出回路の構成例を示す図である。

【図１３】図１２に示す回路の動作を示すタイミング図
である。

【図１４】不感応時間生成回路の第１の構成例を示す図
である。

【図１５】不感応時間生成回路の第２の構成例を示す図
である。

【図１６】不感応時間生成回路の第３の構成例を示す図
である。

【図１７】不感応時間生成回路の不感応時間とその出力
波形の関係を示す図である。

【図１８】ステータスレジスタ回路の構成例を示す。

【図１９】出力セレクタ回路の構成例を示す図である。

【図２０】出力セレクタ回路からの出力のタイミングの
例を示す図である。

【図２１】充放電禁止制御回路の構成例を示す図であ
る。

【図２２】充放電禁止制御回路による制御出力の条件を
示す図である。

【図２３】充放電禁止回路の構成例を示す図である。

【図２４】パック電源制御回路の構成例を示す図であ
る。

【図２５】パック電源制御回路の電源制御シーケンスの
例を示す図である。

【図２６】電圧レギュレータ回路の構成例を示す図であ
る。

【図２７】セルバランス回路の構成例を示す図である。

【図２８】制御回路の構成例を示す図である。

【図２９】制御回路が出力する出力タイミング信号のタ
イミング図である。

【図３０】管理回路部の構成例を示す図である。

【図３１】電流モニタ方法を説明する図である。

【図３２】従来のバッテリパックの例を示す図である。

【図３３】従来の検出回路の例を示す図である。

【符号の説明】

１バッテリパック２本体装置３バッテリ４保護回路部５管理回路部６システム電源制御部７〜１１バッテリパックの入出力端子１２主電源スイッチ１３過電流検出回路１４過電流保護／過充電保護回路１５過充放電検出回路１６温度検出回路１７出力セレクタ回路１８ＭＣＵ回路Ｄ１〜Ｄ３ダイオード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G016 CA00 CB12 CB21 CB25 CB31 CC01 CC03 CC04 CC07 CC12 CC24 CC27 CC28 CD14 5G003 AA01 BA03 CA14 CC02 DA04 DA07 DA13 EA02 EA06 FA04 5H030 AA06 AS06 AS11 FF42 FF51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，外部から電源起動信号を入力する入力端子
と，前記入力端子に電源起動信号が入力されたとき，前
記バッテリから前記保護モニタ回路への電源を接続し，
前記入力端子に電源起動信号が入力されないとき，前記
保護モニタ回路への電源を遮断するパック電源制御部と
を有することを特徴とするバッテリパック。
【請求項２】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／お
よび過充放電を検出する検出回路と，過電流または／お
よび過充放電から該バッテリを保護する回路とを有する
保護回路部と，ファームウェアによって外部へバッテリ
の状態を報告する管理回路部とを備え，前記管理回路部
は，前記保護回路部からの信号を受け，前記保護回路部
は，前記管理回路部からの制御を受けない回路として構
成されたことを特徴とするバッテリパック。
【請求項３】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／お
よび過充放電を検出する検出回路と，過電流または／お
よび過充放電から該バッテリを保護する回路とを有する
保護回路部を備え，前記保護回路部の検出回路は，ある
検出状態が所定の時間以上継続した場合に，その状態を
検出したと確定し検出信号を出力する検出不感応時間を
持つ回路を備えることを特徴とするバッテリパック。
【請求項４】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／お
よび過充放電を検出する検出回路と，過電流または／お
よび過充放電から該バッテリを保護する回路とを有する
保護回路部と，ファームウェアによって外部へバッテリ
の状態を報告する管理回路部とを備え，前記保護回路部
から前記管理回路部へのステータスおよびモニタ用の信
号線を有し，前記保護回路部から前記管理回路部へ送出
される各信号が，所定のタイムスロットに割り振られ，
同一の前記信号線上に所定のシーケンスで送出されるよ
うに構成されたことを特徴とするバッテリパック。
【請求項５】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／お
よび過充放電を検出する検出回路と，過電流または／お
よび過充放電から該バッテリを保護する回路とを有する
保護回路部を備え，前記保護回路部は，第１の過充電検
出しきい値による第１の過充電検出部と，第２の過充電
検出しきい値による第２の過充電検出部とを備えること
を特徴とするバッテリパック。
【請求項６】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／お
よび過充放電を検出する検出回路と，過電流または／お
よび過充放電から該バッテリを保護する回路とを有する
保護回路部を備え，前記保護回路部は，第１の過充電検
出しきい値による第１の過充電検出部と，第２の過充電
検出しきい値による第２の過充電検出部と，前記第１の
過充電検出部が過充電を検出した場合に，充電経路のス
イッチをオフにして充電を強制停止し，前記第２の過充
電検出手段が過充電を検出した場合に，充電経路のヒュ
ーズを溶断して充電を強制停止する充放電禁止制御部と
を備えることを特徴とするバッテリパック。
【請求項７】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／お
よび過充放電を検出する検出回路と，過電流または／お
よび過充放電から該バッテリを保護する回路とを有する
保護回路部を備え，前記保護回路部は，第１の過放電検
出しきい値による第１の過放電検出部と，第２の過放電
検出しきい値による第２の過放電検出部とを備えること
を特徴とするバッテリパック。
【請求項８】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／お
よび過充放電を検出する検出回路と，過電流または／お
よび過充放電から該バッテリを保護する回路とを有する
保護回路部と，ファームウェアによって外部へバッテリ
の状態を報告する管理回路部とを備え，前記保護回路部
は，第１の過放電検出しきい値による第１の過放電検出
部と，第２の過放電検出しきい値による第２の過放電検
出部と，前記第１の過放電検出部が過放電を検出した場
合に，過放電状態を前記管理回路部に送出して警告し，
前記第２の過放電検出手段が過放電を検出した場合に，
放電経路のスイッチをオフにして放電を強制停止する充
放電禁止制御部とを備えることを特徴とするバッテリパ
ック。
【請求項９】充放電可能なバッテリと，該バッテリの
充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパッ
クにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／お
よび過充放電を検出する検出回路と，過電流または／お
よび過充放電から該バッテリを保護する回路とを有する
保護回路部を備え，前記保護回路部は，過放電の検出に
よって放電経路のスイッチをオフにするとき，当該保護
モニタ回路の電源をオフにするかまたは当該保護モニタ
回路の動作をディセイブルにすることを特徴とするバッ
テリパック。
【請求項１０】充放電可能なバッテリと，該バッテリ
の充放電に関する保護モニタ回路とを有するバッテリパ
ックにおいて，前記保護モニタ回路は，過電流または／
および過充放電を検出する検出回路と，過電流または／
および過充放電から該バッテリを保護する回路とを有す
る保護回路部を備え，前記保護回路部は，第１の過電流
検出しきい値による第１の過電流検出部と，第２の過電
流検出しきい値による第２の過電流検出部とを備えるこ
とを特徴とするバッテリパック。