JP2010081712A - 過充電保護回路とこれを用いた電池パック及び携帯電話機 - Google Patents

Abstract

【課題】充電電圧の電圧脈動が大きい場合にも過充電保護を維持可能な過充電保護回路を提供する。
【解決手段】リチウムイオン電池の充電電圧を第１の基準電圧及び第１の基準電圧より低い第２の基準電圧と比較し、充電電圧が第１の基準電圧を上回ると第１の制御信号を出力し、充電電圧が第２の基準電圧を下回ると第２の制御信号を出力する比較部１１１と、第１の制御信号によってリチウムイオン電池の充電を中断させ、第２の制御信号によって充電を再開させる第１の制御部１１３と、第１の制御信号が所定周期よりも短い周期で連続して出力されている時間が所定時間を超えると制御部による第２の制御信号に基づく充電再開動作を禁止する第２の制御部１２１を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リチウムイオン電池の過充電保護回路に関する。

近年、ノートＰＣや携帯電話などの携帯型情報機器のバッテリーとして、リチウムイオン（二次）電池（ＬｉＢ）が用いられている。ＬｉＢは、水の電気分解電圧に比べて高い電圧（３．６Ｖ程度）が得られ、また、エネルギー密度が高いので携帯型情報機器のバッテリーとして有用である。

しかしながら、ＬｉＢの充電量が大きいほど激しい化学反応が起こりやすく、加熱によってＬｉＢの熱暴走（激しい化学反応の拡大、オーバーヒート）が生じると、ＬｉＢを収容する金属管内の温度及び圧力が上昇する。即ち、ＬｉＢは過充電によって発熱、発火または破裂等の事故が生じやすい。従って、一般的に、ＬｉＢには上記事故を回避するために、電池メーカー各社が定める充電電圧（４，２５０ｍＶ）を超える充電（過充電）からＬｉＢを保護する過充電保護システムが設けられる（例えば、特許文献１参照）。例えば、米国ＩＥＥＥ−１７２５では、安全性をより確実にするために、独立２重以上の過充電保護を設けることが要求されている。
特開２００８−６７５２２号公報

従来、リチウムイオン電池の過充電保護回路では、充電電圧が所定の過充電保護電圧を超えるとＭＯＳトランジスタによる過充電保護スイッチを制御して充電電流を遮断し、充電電圧が所定の保護開放電圧を下回るまで充電を中断している。しかしながら、充電が中断されている期間中にリチウムイオン電池が放電すると、放電電流が上記過充電保護スイッチの寄生ダイオードを通過するため、電池電圧が下降し、電池使用機器を駆動させるための十分な電圧が得られないおそれがある。従って、過充電保護のための保護集積回路（ＩＣ）は、放電を検出すると上記過充電保護を開放するよう設計されることが一般的である。

ところで、市場には正規の充電器でない、いわゆる海賊版充電器が流通している。このような海賊版充電器には、粗悪なＤＣ−ＤＣコンバータが用いられることがあり、十分に電圧制御されていない電圧が電池パックまたは電池パックの前段の定電圧回路に印加される。具体的には、比較的高い電圧が周期的（数１０ｋＨｚ乃至数ＭＨｚ）に電池パック等に印加される。このように電圧脈動（リプル）の大きな電圧が印加されると、過充電保護と放電による保護開放が繰り返され、実質的に過充電保護が機能しなくなる。

従って、本発明は充電電圧の電圧脈動が大きい場合にも過充電保護を維持可能な過充電保護回路を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るリチウムイオン電池の過充電保護回路は、リチウムイオン電池の充電電圧を第１の基準電圧及び第１の基準電圧より低い第２の基準電圧と比較し、前記充電電圧が前記第１の基準電圧を上回ると第１の制御信号を出力し、前記充電電圧が前記第２の基準電圧を下回ると第２の制御信号を出力する比較部と、前記第１の制御信号によって前記リチウムイオン電池の充電を中断させ、前記第２の制御信号によって前記充電を再開させる第１の制御部と、前記第１の制御信号が所定周期よりも短い周期で連続して出力されている時間が所定時間を超えると前記制御部による前記第２の制御信号に基づく充電再開動作を禁止する第２の制御部とを具備する。

本発明の他の態様に係るリチウムイオン電池の過充電保護回路は、リチウムイオン電池の充電電圧を第１の基準電圧及び第１の基準電圧より低い第２の基準電圧と比較し、前記充電電圧が前記第１の基準電圧を上回ると第１の制御信号を出力し、前記充電電圧が前記第２の基準電圧を下回ると第２の制御信号を出力する第１の比較部と、前記第１の制御信号によって前記リチウムイオン電池の充電を中断させ、前記第２の制御信号によって前記充電を再開させる第１の制御部と、前記第１の制御信号が所定周期よりも短い周期で連続して出力されている時間が所定時間を超えると前記第１の制御部による前記第２の制御信号に基づく充電再開動作を禁止する第２の制御部と、前記充電電圧を前記第２の基準電圧より低い第３の基準電圧と比較し、前記充電電圧が前記第３の基準電圧を下回ると第３の制御信号を出力する第２の比較部と、前記第３の制御信号によって前記第２の制御部による充電再開禁止動作を無効にする第３の制御部とを具備する。

本発明によれば、充電電圧の電圧脈動が大きい場合にも過充電保護を維持可能な過充電保護回路を提供できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るリチウムイオン電池の充電システムは、電池パック１００、ＡＣアダプタ２００、定電圧回路２０１及び諸負荷回路２０２を有する。

ＡＣアダプタ２００は、例えば外部電源からコンセントを介して入力される交流電圧（ＡＣ）を直流電圧（ＤＣ）に変換し、更に、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて定電圧かつ定電流（例えば、５．０Ｖ、７００ｍＶ）のアダプタ出力信号を生成する。

具体的には、ＡＣアダプタ２００はＬｉＢの充電時に許容される電流及び電圧にアダプタ出力電流及びアダプタ出力電圧を制限する。尚、電流制限機能は電池パック１００が使用される携帯機器内で行われてもよいが、当該携帯機器の発熱を引き起こすため、外付けのＡＣアダプタ２００で電流制限を行うことが望ましい。

定電圧回路２０１は、ＡＣアダプタ２００からのアダプタ出力信号の電圧を基準電圧（例えば、４，２００ｍＶ）に一致するように制御して、充電電圧として電池パック１００に印加する定電圧回路である。

電池パック１００は、電池セル１０１、過放電保護スイッチ１０２、過充電保護スイッチ１０３及び集積化された保護回路（保護ＩＣ）１１０を含む。電池セル１０１は、定電圧回路２０１からの充電電圧で充電され、諸負荷回路２０２を駆動するリチウムイオン電池セルである。

過放電保護スイッチ１０２は、ＮＭＯＳトランジスタが用いられ、保護ＩＣ１１０からの過放電保護信号を当該ＮＭＯＳトランジスタのゲート端子で受ける。過放電保護スイッチ１０２のＮＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース端子間には、寄生ダイオードが形成される。寄生ダイオードは、放電電流に対して逆向きに形成されるため、低（Ｌｏ）レベルの過放電保護信号によって上記ＮＭＯＳトランジスタがＯＦＦとなると、放電が中断される。

過充電保護スイッチ１０３は、ＮＭＯＳトランジスタが用いられ、保護ＩＣ１１０中のＡＮＤ回路１１４からの過充電保護信号を当該ＮＭＯＳトランジスタのゲート端子で受ける。過充電保護スイッチ１０４のＮＭＯＳトランジスタのドレイン−ソース端子間には、寄生ダイオードが形成される。寄生ダイオードは、充電電流に対して逆方向に形成されるため、Ｌｏレベルの過充電保護信号によって上記ＮＭＯＳトランジスタがＯＦＦとなると、充電が中断される。

保護ＩＣ１１０は、ヒステリシス付きコンパレータ１１１、ＮＯＲ回路１１２、セット優先フリップフロップ１１３、ＡＮＤ回路１１４、放電検出部１１５、遅延器１１６、ＮＯＴ回路１１７、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８、ＯＲ回路１１９、遅延器１２０及びセット優先フリップフロップ１２１を含む。

ヒステリシス付きコンパレータ１１１は、抵抗で分圧された電池セル１０１の電池電圧と２種類の基準電圧とを比較して比較結果信号を出力する。例えば、ヒステリシス付きコンパレータ１１１は、ヒステリシスが２００ｍＶ程度であり、（ａ）充電中に電池電圧が第１の基準電圧である過充電保護電圧（４，２８０ｍＶ）を上回ると、Ｌｏレベルの比較結果信号を出力する。比較結果信号はＮＯＲ回路１１２、遅延器１１６、ＮＯＴ回路１１７、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８及びＯＲ回路１１９に与えられる。ヒステリシス付きコンパレータ１１１がＬｏレベルの比較結果信号を出力すれば、後述するように放電検出部１１５が放電を検出しない限り、遅延器１１６による遅延後にＬｏレベルの過充電保護信号によって過充電保護スイッチ１０３がＯＦＦし、電池セル１０１への充電が中断される。

一方、（ｂ）充電中断時に、電池電圧が保護開放電圧（４，０８０ｍＶ）を下回ると、高（Ｈｉ）レベルの比較結果信号をＮＯＲ回路１１２、遅延器１１６、ＮＯＴ回路１１７、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８及びＯＲ回路１１９に与える。ヒステリシス付きコンパレータ１１１がＨｉレベルの比較結果信号を出力すれば、Ｈｉレベルの過充電保護信号によって過充電保護スイッチ１０３がＯＮし、電池セル１０１への充電が再開される。

ＮＯＲ回路１１２は、ヒステリシス付きコンパレータ１１１からの比較結果信号及び放電検出部１１５からの放電検出信号にＮＯＲ演算を行って、演算結果信号をセット優先フリップフロップ１１３のセット端子に渡す。従って、上記比較結果信号及び放電検出信号の少なくとも一方がＨｉレベルであれば、セット優先フリップフロップ１１３のセット端子への入力はＨｉレベルとなる。

セット優先フリップフロップ１１３は、セット端子にはＮＯＲ回路１１２からの演算結果信号が反転して入力され、リセット端子には遅延器１１６からの遅延出力信号が反転して入力され、Ｑ端子からＡＮＤ回路１１４に出力信号を渡す。

セット優先フリップフロップは図示しないクロックによって制御される順序回路であって、セット端子及びリセット端子に入力される信号が共にＬｏレベルであれば前回の出力信号を維持し、セット端子に入力される信号がＨｉレベルであればＨｉレベルの出力信号を出力し、セット端子に入力される信号がＬｏレベルでリセット端子に入力される信号がＨｉレベルであればＬｏレベルの出力信号を出力する。尚、以下の説明において特に断りのない限り、セット優先フリップフロップの動作は同様であるとする。

具体的には、セット優先フリップフロップ１１３は、放電検出部１１５またはヒステリシス付きコンパレータ１１１の出力のいずれかがＨｉレベルであればセット端子に入力される信号がＨｉレベルなので、Ｑ端子からＨｉレベルの出力信号をＡＮＤ回路１１４に渡す。また、セット優先フリップフロップ１１３は、ヒステリシス付きコンパレータ１１１の出力がＬｏレベルであれば放電検出部１１５からの放電検出信号がＨｉレベルでない限り、遅延器１１６による遅延時間後に、セット端子に入力される信号がＬｏレベルでリセット端子に入力される信号がＨｉレベルとなるので、Ｑ端子からＬｏレベルの出力信号をＡＮＤ回路１１４に渡す。

ＡＮＤ回路１１４は、セット優先フリップフロップ１１３からの出力信号及びセット優先フリップフロップ１２１からの出力信号にＡＮＤ演算を行って、演算結果信号を過充電保護信号として過充電保護スイッチ１０３に渡す。従って、上記セット優先フリップフロップ１１３及び１２１の出力信号が共にＨｉレベルであれば、過充電保護スイッチ１０３はＯＮとなって充電が再開され、いずれか一方でもＬｏレベルであれば過充電保護スイッチ１０３はＯＦＦとなって充電が中断される。

放電検出部１１５は、電池セル１０１の放電を検出すればＨｉレベル、放電を検出しなければＬｏレベルの放電検出信号をＮＯＲ回路１１２に渡す。具体的には、過充電保護スイッチ１０３がＯＦＦの間に電池セル１０１が放電すると、過充電保護スイッチ１０３の寄生ダイオードのオン電圧による電圧降下が発生し、放電検出部１１５は当該オン電圧を検出する。

遅延器１１６は、ヒステリシス付きコンパレータ１１１からの比較結果信号を所定時間遅延させてセット優先フリップフロップ１１３のリセット端子に渡す。ここで、上記所定時間は例えば１秒であり、保護ＩＣ１１０では当該所定時間を過充電保護遅延時間として利用する。

ＮＯＴ回路１１７は、ヒステリシス付きコンパレータ１１１からの比較結果信号を反転させて、遅延器１２０のＣＬＲ端子及びセット優先フリップフロップ１２１のセット端子に渡す。

リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８は、ヒステリシス付きコンパレータ１１１からの比較結果信号がＬｏレベルに立ち下がれば、ＯＲ回路１１９に一定時間幅（例えば１０ミリ秒）の立ち上がりパルス（Ｈｉレベル）を出力し、当該パルス出力中に比較得結果信号が再度Ｌｏレベルに立ち下がると、出力中のパルスを更に一定時間出力する。

ＯＲ回路１１９は、ヒステリシス付きコンパレータ１１１からの比較結果信号及びリトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８の出力信号にＯＲ演算を行って、演算結果信号を遅延器１２０に出力する。

遅延器１２０は、ＯＲ回路１２０からの演算結果信号を所定時間（例えば２秒）遅延させ反転させて、セット優先フリップフロップ１２１のリセット端子に渡す。また、遅延器１２０はＣＬＲ端子を備え、当該ＣＬＲ端子にＬｏレベルの信号が入力されている間は出力をＬｏレベルに固定するため、遅延器１２０はＯＲ回路１２０からの入力に係わらず、Ｈｉレベルの信号をセット優先フリップフロップ１２１のリセット端子に渡す。

セット優先フリップフロップ１２１は、セット端子には、ＮＯＴ回路１１７からの出力信号が反転して入力され、リセット端子には遅延器１２０からの出力信号が反転して入力され、Ｑ端子からＡＮＤ回路１１４に出力信号を渡す。

具体的には、セット優先フリップフロップ１２１は、ＮＯＴ回路１１７の出力がＬｏレベルであればセット端子に入力される信号がＨｉレベルなので、Ｑ端子からＨｉレベルの出力信号をＡＮＤ回路１１４に渡す。また、セット優先フリップフロップ１１３は、ＮＯＴ回路１１７の出力がＨｉレベルのときに、ＯＲ回路１１９の遅延時間前の出力がＨｉレベルであれば、セット端子に入力される信号がＬｏレベルでリセット端子に入力される信号がＨｉレベルとなるので、Ｑ端子からＬｏレベルの出力信号をＡＮＤ回路１１４に渡す。

以下、図２を用いて電圧脈動の大きな充電電圧が電池パックに印加された場合における図１の保護ＩＣの過充電保護動作について説明する。
ＡＣアダプタ２００が例えば海賊版であって、図２上段に示すような大きな電圧脈動を含む充電電圧を電池パック１００に印加するものとする。このとき、上記充電電圧の電圧脈動に応じて、ヒステリシス付きコンパレータ１１１はＨｉレベルの信号とＬｏレベルの比較結果信号を周期的に出力する。

ヒステリシス付きコンパレータ１１１からの比較結果信号がＬｏレベルに立ち下がると、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８は図２中段に示すように所定時間ａ（例えば１０ミリ秒）のパルスを出力する。従って、上記電圧脈動の周期が時間ａよりも短ければ、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８は、絶え間なくＨｉレベルのパルスを出力し続ける。

リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８の出力は、ＯＲ回路１１９によってヒステリシス付きコンパレータ１１１の比較結果信号とＯＲ演算された後、遅延器１２０によって所定時間ｂ（例えば２秒）遅延されて出力される。即ち、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ１１８の出力が所定時間ｂを越えてＨｉレベルであり続ければ、ヒステリシス付きコンパレータ１１１の出力する比較結果信号がＬｏレベルのとき、セット優先フリップフロップ１２１のセット端子にはＬｏレベルの信号が入力され、リセット端子にはＨｉレベルの信号が入力されるので、Ｑ端子よりＬｏレベルの信号が出力される。従って、ＡＮＤ回路１１４の出力はＬｏレベルとなり、過充電保護スイッチ１０３はＯＦＦとなり、充電が中断される。

以上説明したように本実施形態に係るリチウムイオン電池の充電システムにおける保護ＩＣは、電圧脈動の大きな充電電圧が電池パックに印加された場合に過充電保護が機能するようにしている。従って、本実施形態に係る保護ＩＣによれば、リチウムイオン電池パックの安全性を強化できる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るリチウムイオン電池の充電システムでは、前述した第１の実施形態に係るリチウムイオン電池の充電システムにおいて、保護ＩＣ１１０を図３に示す保護ＩＣ３１０に置き換えている。

保護ＩＣ３１０は、ヒステリシス付きコンパレータ３１１、ＮＯＲ回路３１２、セット優先フリップフロップ３１３、ＡＮＤ回路３１４、放電検出部３１５、遅延器３１６、ＮＯＴ回路３１７、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ３１８、ＯＲ回路３１９、遅延器３２０、セット優先フリップフロップ３２１及びコンパレータ３２２を含む。

ヒステリシス付きコンパレータ３１１は、抵抗で分圧された電池セル１０１の電池電圧と、基準電圧とを比較し、比較結果を反転した比較結果信号を出力する。例えば、ヒステリシス付きコンパレータ３１１のヒステリシスは、５０ｍＶ程度であり、（ａ）充電中に電池電圧が過充電保護電圧（４，２００ｍＶ）を上回ると、Ｌｏレベルの比較結果信号をＮＯＲ回路３１２、遅延器３１６、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ３１８及びＯＲ回路３１９に与える。ヒステリシス付きコンパレータ３１１がＬｏレベルの比較結果信号を出力すれば、後述するように放電検出部３１５が放電を検出しない限り、遅延器３１６による遅延後にＬｏレベルの過充電保護信号によって過充電保護スイッチ１０３がＯＦＦし、電池セル１０１への充電が中断される。

一方、（ｂ）充電中断時に、電池電圧が保護開放電圧（４，１５０ｍＶ）を下回ると、Ｈｉレベルの比較結果信号をＮＯＲ回路３１２、遅延器３１６、リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ３１８及びＯＲ回路３１９に与える。ヒステリシス付きコンパレータ３１１がＨｉレベルの比較結果信号を出力すれば、セット優先フリップフロップ３２１の出力がＬｏレベルでない限り、Ｈｉレベルの過充電保護信号によって過充電保護スイッチ１０３がＯＮし、電池セル１０１への充電が再開される。

ＮＯＲ回路３１２は、ヒステリシス付きコンパレータ３１１からの比較結果信号及び放電検出部３１５からの放電検出信号にＮＯＲ演算を行って、演算結果信号をセット優先フリップフロップ３１３のセット端子に渡す。従って、上記比較結果信号及び放電検出信号の少なくとも一方がＨｉレベルであれば、セット優先フリップフロップ３１３のセット端子への入力はＨｉレベルとなる。

セット優先フリップフロップ３１３は、セット端子にはＮＯＲ回路３１２からの演算結果信号が反転して入力され、リセット端子には遅延器３１６からの遅延出力信号が反転して入力され、Ｑ端子からＡＮＤ回路３１４に出力信号を渡す。

具体的には、セット優先フリップフロップ３１３は、放電検出部３１５またはヒステリシス付きコンパレータ３１１の出力のいずれかがＨｉレベルであればセット端子に入力される信号がＨｉレベルなので、Ｑ端子からＨｉレベルの出力信号をＡＮＤ回路３１４に渡す。また、セット優先フリップフロップ３１３は、ヒステリシス付きコンパレータ３１１の出力がＬｏレベルであれば放電検出部３１５からの放電検出信号がＨｉレベルでない限り、遅延器３１６による遅延時間後に、セット端子に入力される信号がＬｏレベルでリセット端子に入力される信号がＨｉレベルとなるので、Ｑ端子からＬｏレベルの出力信号をＡＮＤ回路３１４に渡す。

ＡＮＤ回路３１４は、セット優先フリップフロップ３１３からの出力信号及びセット優先フリップフロップ３２１からの出力信号にＡＮＤ演算を行って、演算結果信号を過充電保護信号として過充電保護スイッチ１０３に渡す。従って、上記セット優先フリップフロップ３１３及び３２１の出力信号が共にＨｉレベルであれば、過充電保護スイッチ１０３はＯＮとなって充電が再開され、いずれか一方でもＬｏレベルであれば過充電保護スイッチ１０３はＯＦＦとなって充電が中断される。

放電検出部３１５は、電池セル１０１の放電を検出すればＨｉレベル、放電を検出しなければＬｏレベルの放電検出信号をＮＯＲ回路３１２に渡す。具体的には、過充電保護スイッチ１０３がＯＦＦの間に電池セル１０１が放電すると、過充電保護スイッチ１０３の寄生ダイオードのオン電圧による電圧降下が発生し、放電検出部３１５は当該オン電圧を検出する。

遅延器３１６は、ヒステリシス付きコンパレータ３１１からの比較結果信号を所定時間遅延させてセット優先フリップフロップ３１３のリセット端子に渡す。ここで、上記所定時間は例えば１秒であり、保護ＩＣ３１０では当該所定時間を過充電保護遅延時間として利用する。

ＮＯＴ回路３１７は、後述するコンパレータ３２２からの比較結果信号を反転させて、遅延器３２０のＣＬＲ端子及びセット優先フリップフロップ３２１のセット端子に渡す。

リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ３１８は、ヒステリシス付きコンパレータ３１１からの比較結果信号がＬｏレベルに立ち下がれば、ＯＲ回路３１９に一定時間幅（例えば１０ミリ秒）の立ち上がりパルス（Ｈｉレベル）を出力し、当該パルス出力中に比較得結果信号が再度Ｌｏレベルに立ち下がると、出力中のパルスを更に一定時間出力する。

ＯＲ回路３１９は、ヒステリシス付きコンパレータ３１１からの比較結果信号及びリトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ３１８の出力信号にＯＲ演算を行って、演算結果信号を遅延器３２０に出力する。

遅延器３２０は、ＯＲ回路３２０からの演算結果信号を所定時間（例えば２秒）遅延させ反転させて、セット優先フリップフロップ３２１のリセット端子に渡す。また、遅延器３２０はＣＬＲ端子を備え、当該ＣＬＲ端子にＬｏレベルの信号が入力されている間は出力をＬｏレベルに固定するため、遅延器３２０はＯＲ回路３２０からの入力に係わらず、Ｈｉレベルの信号をセット優先フリップフロップ３２１のリセット端子に渡す。

セット優先フリップフロップ３２１は、セット端子には、ＮＯＴ回路３１７からの出力信号が反転して入力され、リセット端子には遅延器３２０からの出力信号が反転して入力され、Ｑ端子からＡＮＤ回路３１４に出力信号を渡す。

具体的には、セット優先フリップフロップ３２１は、ＮＯＴ回路３１７の出力がＬｏレベルであればセット端子に入力される信号がＨｉレベルなので、Ｑ端子からＨｉレベルの出力信号をＡＮＤ回路３１４に渡す。また、セット優先フリップフロップ３１３は、ＮＯＴ回路３１７の出力がＨｉレベルのときに、ＯＲ回路３１９の遅延時間前の出力がＨｉレベルであれば、セット端子に入力される信号がＬｏレベルでリセット端子に入力される信号がＨｉレベルとなるので、Ｑ端子からＬｏレベルの出力信号をＡＮＤ回路３１４に渡す。

コンパレータ３２２は、抵抗で分圧された電池セル１０１の電池電圧と、基準電圧とを比較し、比較結果を反転した比較結果信号を出力する。例えば、電池電圧と４，０８０ｍＶを比較し、電池電圧が４，０８０ｍＶを下回るとＨｉレベル、上回るとＬｏレベルの比較結果信号をＮＯＴ回路３１７に入力する。

以上説明したように、本実施形態に係る保護ＩＣでは、前述した第１の実施形態に比べて過充電保護電圧を低く抑えている。従って、本実施形態に係る保護ＩＣによれば、前述した第１の実施形態に比べて安全性を強化できる。

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１の実施形態に係るリチウムイオン電池の充電システムを示すブロック図。 電圧脈動の大きな充電電圧が電池パックに印加された場合における図１の保護ＩＣの過充電保護動作を説明するためのグラフ図。 第２の実施形態に係る保護ＩＣを示すブロック図。

符号の説明

１００・・・電池パック
１０１・・・電池セル
１０２・・・過放電保護スイッチ
１０３・・・過充電保護スイッチ
１１０・・・保護ＩＣ
１１１・・・ヒステリシス付きコンパレータ
１１２・・・ＮＯＲ回路
１１３・・・セット優先フリップフロップ
１１４・・・ＡＮＤ回路
１１５・・・放電検出部
１１６・・・遅延器
１１７・・・ＮＯＴ回路
１１８・・・リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ
１１９・・・ＯＲ回路
１２０・・・遅延器
２００・・・ＡＣアダプタ
２０１・・・定電圧回路
２０２・・・諸負荷回路
３１０・・・保護ＩＣ
３１１・・・ヒステリシス付きコンパレータ
３１２・・・ＮＯＲ回路
３１３・・・セット優先フリップフロップ
３１４・・・ＡＮＤ回路
３１５・・・放電検出部
３１６・・・遅延器
３１７・・・ＮＯＴ回路
３１８・・・リトリガブル・ワンショット・マルチバイブレータ
３１９・・・ＯＲ回路
３２０・・・遅延器
３２１・・・セット優先フリップフロップ
３２２・・・コンパレータ

Claims (5)

1. リチウムイオン電池の充電電圧を第１の基準電圧及び第１の基準電圧より低い第２の基準電圧と比較し、前記充電電圧が前記第１の基準電圧を上回ると第１の制御信号を出力し、前記充電電圧が前記第２の基準電圧を下回ると第２の制御信号を出力する比較部と、
   前記第１の制御信号によって前記リチウムイオン電池の充電を中断させ、前記第２の制御信号によって前記充電を再開させる第１の制御部と、
   前記第１の制御信号が所定周期よりも短い周期で連続して出力されている時間が所定時間を超えると前記制御部による前記第２の制御信号に基づく充電再開動作を禁止する第２の制御部と、
   を具備することを特徴とするリチウムイオン電池の過充電保護回路。
2. 前記リチウムイオン電池の放電を検出する放電検出部をさらに具備し、
   前記比較部は、前記リチウムイオン電池の放電が検出されると、前記充電電圧に拘わらず前記第２の制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載のリチウムイオン電池の過充電保護回路。
3. リチウムイオン電池の充電電圧を第１の基準電圧及び第１の基準電圧より低い第２の基準電圧と比較し、前記充電電圧が前記第１の基準電圧を上回ると第１の制御信号を出力し、前記充電電圧が前記第２の基準電圧を下回ると第２の制御信号を出力する第１の比較部と、
   前記第１の制御信号によって前記リチウムイオン電池の充電を中断させ、前記第２の制御信号によって前記充電を再開させる第１の制御部と、
   前記第１の制御信号が所定周期よりも短い周期で連続して出力されている時間が所定時間を超えると前記第１の制御部による前記第２の制御信号に基づく充電再開動作を禁止する第２の制御部と、
   前記充電電圧を前記第２の基準電圧より低い第３の基準電圧と比較し、前記充電電圧が前記第３の基準電圧を下回ると第３の制御信号を出力する第２の比較部と、
   前記第３の制御信号によって前記第２の制御部による充電再開禁止動作を無効にする第３の制御部と、
   を具備することを特徴とするリチウムイオン電池の過充電保護回路。
4. 請求項１記載のリチウムイオン電池の過充電保護回路を含む電池パック。
5. 請求項４記載の電池パックを含む携帯電話機。

Images