JP4878573B2 - 電池保護回路、及び電池パック - Google Patents

Description

本発明は、二次電池を過充電から保護する電池保護回路、及びこれを備えた電池パックに関する。

従来より、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の二次電池の充電回路には、二次電池の端子電圧を監視し、二次電池の端子電圧が一定の判定電圧を超えると、二次電池の充電経路上に直列に設けられたスイッチング素子をオフすることで、過充電から二次電池を保護する電池保護回路が設けられている。また、予め、判定電圧を二段階に設定しておき、二次電池の端子電圧が一段目の第１判定電圧を超えたときにスイッチング素子をオフする一段目の保護回路と、一段目の保護回路に何らかの故障が生じてスイッチング素子がオフせず、二次電池の端子電圧が二段目の第２判定電圧を超えたときに、ヒューズを溶断させて充電経路を遮断することにより、二次電池の保護を行う二段目の保護回路とを備えることで、二次電池の安全性を向上させるようにした電池保護回路が知られている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。

この場合、一段目の保護回路と、二段目の保護回路とは、二次電池の端子電圧を検出する電圧検出回路をそれぞれ備えることで、一段目の保護回路における電圧検出回路が故障した場合であっても、二段目の保護回路が動作し得るようにされている。
特開平９−２３３７１３号公報 特開２０００−３２３１７５号公報 特開平１０−５１９６２号公報

しかしながら、上述のように、一段目の保護回路と、二段目の保護回路とが電圧検出回路をそれぞれ備えている場合、各保護回路の備える電圧検出回路の精度や、特性バラツキを考慮すると、一段目の保護回路より先に二段目の保護回路が動作してしまうことを防止するためには、一段目の保護回路が動作する第１判定電圧と、二段目の保護回路が動作する第２判定電圧との間に、このような電圧検出回路の精度や特性バラツキより大きな電圧差を設定する必要がある。また、二次電池の端子電圧が第１判定電圧を超えても故障等により一段目の保護回路によってスイッチング素子がオフされなかった場合、安全性の観点から速やかに二段目の保護回路によってヒューズが溶断されることが好ましく、従って、第１判定電圧と第２判定電圧との差は小さいほうが好ましい。特に、近年広く用いられているリチウムイオン二次電池は、通常の使用状態における端子電圧と、安全上のリスクが生じる電圧との差が小さいという特徴があり、第１判定電圧と第２判定電圧との差をできるだけ小さくして、一段目の保護回路が動作しなかった場合に速やかに二段目の保護回路を動作させることが望ましい。

しかしながら、上述のように、電圧検出回路の精度や特性バラツキより大きな電圧差を第１判定電圧と第２判定電圧との間に設ける必要があるため、第１判定電圧と第２判定電圧との差を減少させることが困難であるという不都合があった。

本発明は、このような事情に鑑みて為された発明であり、一段目の保護回路によって二次電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって二次電池が保護される電圧との差を減少することができる電池保護回路、及びこれを備えた電池パックを提供することを目的とする。

本発明に係る電池保護回路は、二次電池の端子電圧を取得する電池電圧取得部と、共通の入力電圧を検出する一対の第１及び第２電圧検出部と、前記第１電圧検出部によって検出された検出電圧を、予め設定された第１基準電圧と比較し、当該検出電圧が前記第１基準電圧を超えた場合、過電圧を検出する過電圧検出部と、前記過電圧検出部によって、前記過電圧が検出されたとき、前記第２電圧検出部によって検出される電圧を取得する第１基準電圧取得部と、前記第１基準電圧取得部により取得された電圧とは、予め設定された差分電圧だけ異なる第２基準電圧を設定する第２基準電圧設定部と、前記第２基準電圧設定部によって前記第２基準電圧が設定された後、前記電池電圧取得部によって取得された電圧を前記一対の第１及び第２電圧検出部へ前記入力電圧として供給することにより、前記二次電池の端子電圧を前記第１及び第２電圧検出部で検出させる通常モードに切り替えるモード切替部と、前記通常モード中に、前記過電圧検出部によって過電圧が検出された場合、前記二次電池の充電を禁止する第１保護制御部と、前記通常モード中に、前記第２電圧検出部によって検出される電圧が、前記第２基準電圧設定部により設定される第２基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止する第２保護制御部とを備える。

この構成によれば、一対の第１及び第２電圧検出部への入力電圧が増大して第１電圧検出部によって検出される検出電圧が増大し、当該検出電圧が第１基準電圧を超えることにより、過電圧検出部によって過電圧が検出される。また、第１基準電圧取得部によって、過電圧検出部により過電圧が検出されたとき、第２電圧検出部により検出される電圧が、第１基準電圧として取得される。そうすると、第１電圧検出部と過電圧検出部とによって実際に過電圧の検出される電圧が、第１基準電圧取得部によって取得される。また、第２基準電圧設定部によって、第１基準電圧取得部により取得された第１基準電圧とは、予め設定された差分電圧だけ異なる第２基準電圧が設定される。そして、モード切替部によって、電池電圧取得部により取得された電圧を一対の第１及び第２電圧検出部へ入力電圧として供給し、すなわち二次電池の端子電圧を第１及び第２電圧検出部により検出可能な通常モードに切り替えられる。さらに、通常モード中に、過電圧検出部によって過電圧が検出されると第１保護制御部によって二次電池の充電が禁止され、通常モード中に、第２電圧検出部によって検出される電圧が第２基準電圧設定部により設定される第２基準電圧を超えた場合、第２保護制御部によって二次電池の充電が禁止される。

この場合、第１保護制御部によって実際に二次電池の充電が禁止される第１基準電圧が、第１基準電圧取得部によって取得され、この第１基準電圧取得部によって取得された第１基準電圧と、予め設定された差分電圧だけ異なる電圧に設定された第２基準電圧において、第２保護制御部によって二次電池の充電が禁止されるので、回路の精度やバラツキに関わりなく、第１保護制御部によって二次電池が保護される電圧と第２保護制御部によって二次電池が保護される電圧との間に予め設定された差分電圧を確実に設けることができる結果、回路の精度やバラツキの範囲より大きな差分電圧を設定する必要がなくなり、一段目の保護回路によって電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって電池が保護される電圧との差である差分電圧を減少することができる。

また、所定の検査用電圧を生成する検査電圧生成部と、前記電池電圧取得部によって取得された電圧と前記検査電圧生成部によって生成された電圧とのうちいずれかを前記入力電圧として前記一対の第１及び第２電圧検出部へ供給する電圧切替部とをさらに備え、前記第１基準電圧取得部は、前記電圧切替部によって、前記検査電圧生成部により生成された検査用電圧を前記一対の第１及び第２電圧検出部へ供給させると共に、前記検査電圧生成部によって前記検査用電圧を徐々に増大させることにより、前記過電圧検出部によって前記過電圧を検出させ、当該過電圧が検出されたときに前記第２電圧検出部によって検出される電圧を取得し、前記モード切替部は、前記電圧切替部によって、前記電池電圧取得部により取得された電圧を前記第１及び第２電圧検出部へ供給させることにより、前記通常モードへの切替を行うことが好ましい。

この構成によれば、電圧切替部によって、検査電圧生成部により生成された検査用電圧が一対の第１及び第２電圧検出部へ供給されると共に、検査電圧生成部によって検査用電圧が徐々に増大されるので、一対の第１及び第２電圧検出部の入力電圧を徐々に増大させることができる。そして、モード切替部は、電圧切替部によって、電池電圧取得部により取得された電圧を第１及び第２電圧検出部へ供給させることにより、通常モードへの切替を行うことができる。

また、前記電池電圧取得部は、直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧を取得し、前記一対の第１及び第２電圧検出部は、前記複数の二次電池と対応して複数対設けられ、前記過電圧検出部は、前記複数の第１電圧検出部によって検出された検出電圧を、それぞれ前記第１基準電圧と比較することにより過電圧を検出し、前記第１基準電圧取得部は、前記複数対の第１及び第２電圧検出部の各入力電圧の増大に応じて前記過電圧検出部により前記過電圧が検出されたとき、前記各第２電圧検出部によって検出される電圧を、当該各第２電圧検出部に対応する電圧として取得し、前記第２基準電圧設定部は、前記各第２電圧検出部に対応する電圧を、前記差分電圧だけ異ならせて前記各第２電圧検出部に対応する複数の第２基準電圧として設定し、前記第２保護制御部は、前記通常モード中に、前記各第２電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第２電圧検出部に対応して設定された第２基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止することが好ましい。

この構成によれば、電池電圧取得部によって、直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧が取得され、一対の第１及び第２電圧検出部は、二次電池の数だけそれぞれに対応して複数対設けられる。また、過電圧検出部によって、複数の第１電圧検出部によって検出された検出電圧が、それぞれ第１基準電圧と比較されることにより過電圧が検出される。そして、第１基準電圧取得部によって、複数対の第１及び第２電圧検出部の各入力電圧の増大に応じて過電圧検出部により過電圧が検出されたとき、各第２電圧検出部によって検出される電圧が当該各第２電圧検出部に対応する第１基準電圧として取得されるので、各第１電圧検出部と過電圧検出部とによって、実際に過電圧の検出される電圧が、第１基準電圧取得部によってそれぞれ取得される。また、第２基準電圧設定部によって、各第２電圧検出部に対応する第１基準電圧とは、それぞれ差分電圧だけ異なる複数の第２基準電圧が、各第２電圧検出部に対応して設定される。そして、第２保護制御部によって、通常モード中に各第２電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第２電圧検出部に対応して設定された第２基準電圧を超えた場合、二次電池の充電が禁止される。

この場合、第１保護制御部によって実際に二次電池の保護が行われる電圧が、各第１電圧検出部における第１基準電圧として取得され、この各第１電圧検出部における第１基準電圧と予め設定された差分電圧だけ異なる電圧に、それぞれ設定された第２基準電圧において、第２保護制御部によって二次電池の充電が禁止されるので、複数対の第１及び第２電圧検出部における回路の精度やバラツキに関わりなく、第１保護制御部によって二次電池が保護される電圧と第２保護制御部によって二次電池が保護される電圧との間に予め設定された差分電圧を確実に設けることができる結果、回路の精度やバラツキの範囲より大きな差分電圧を設定する必要がなくなり、一段目の保護回路によって電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって電池が保護される電圧との差である差分電圧を減少することができる。

また、前記電池電圧取得部は、直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧を取得し、前記一対の第１及び第２電圧検出部は、前記複数の二次電池と対応して複数対設けられ、前記過電圧検出部は、前記複数の第１電圧検出部によって検出された検出電圧を、それぞれ前記第１基準電圧と比較することにより過電圧を検出し、前記第１基準電圧取得部は、前記複数対の第１及び第２電圧検出部を、順次前記電圧切替部によって選択させ、当該選択された第１及び第２電圧検出部の対へ前記検査電圧生成部によって生成された検査用電圧を供給させると共に前記検査電圧生成部によって前記検査用電圧を徐々に増大させることにより、前記過電圧検出部によって前記過電圧を検出させ、当該過電圧が検出されたときに各第２電圧検出部によって検出される電圧を、各第２電圧検出部に対応する電圧として取得し、前記第２基準電圧設定部は、前記各第２電圧検出部に対応する電圧を、前記差分電圧だけ異ならせて前記各第２電圧検出部に対応する複数の第２基準電圧として設定し、前記第２保護制御部は、前記通常モード中に、前記各第２電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第２電圧検出部に対応して設定された第２基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止することが好ましい。

この構成によれば、複数対の第１及び第２電圧検出部が、順次電圧切替部によって選択され、当該選択された第１及び第２電圧検出部の対へ検査電圧生成部によって生成された検査用電圧が供給されると共に検査電圧生成部によって検査用電圧が徐々に増大されることにより、過電圧検出部によって過電圧が検出されるので、各第１電圧検出部によって実際に検出された電圧に基づき過電圧検出部により過電圧が検出される第１基準電圧が、各第１電圧検出部と対になった第２電圧検出部によって検出される。そして、第２基準電圧設定部によって、各第１基準電圧とは、差分電圧だけ異なる複数の第２基準電圧が、各第２電圧検出部に対応して設定されるので、外部から各第１及び第２電圧検出部の入力電圧を増大させることなく、検査電圧生成部と電圧切替部とによって各第１及び第２電圧検出部の入力電圧を増大させることができると共に、第１保護制御部によって実際に二次電池の保護が行われる電圧を、各第１電圧検出部における第１基準電圧として取得することができる。

また、前記電池電圧取得部は、前記直列接続された複数の二次電池間における正極と負極との接続点の電圧を、当該接続点の高電位側の二次電池に対応する前記第１及び第２電圧検出部の対へ負極側電圧として供給すると共に当該接続点の低電位側の二次電池に対応する前記第１及び第２電圧検出部の対へ正極側電圧として供給する複数の電圧供給路を含み、前記電圧切替部は、前記複数の電圧供給路を一つ置きに選択可能な切替スイッチを含み、前記第１基準電圧取得部は、前記切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が負極側電圧として供給される前記第２電圧検出部に対応する電圧を取得するときは、前記切替スイッチによって、当該第２電圧検出部及び当該第２電圧検出部と対になる第１電圧検出部へ前記負極側電圧を供給する電圧供給路を選択させ、当該選択された電圧供給路の電圧を前記検査電圧生成部によって徐々に低下させることにより、当該選択された対の第１及び第２電圧検出部への供給電圧を徐々に増大させ、前記切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が正極側電圧として供給される前記第２電圧検出部に対応する電圧を取得するときは、前記切替スイッチによって、当該第２電圧検出部及び当該第２電圧検出部と対になる第１電圧検出部へ前記正極側電圧を供給する電圧供給路を選択させ、当該選択された電圧供給路の電圧を前記検査電圧生成部によって徐々に増大させることにより、当該選択された対の第１及び第２電圧検出部への供給電圧を徐々に増大させることが好ましい。

この構成によれば、電圧供給路によって、直列接続された複数の二次電池間における正極と負極との接続点の電圧が、当該接続点の高電位側の二次電池に対応する第１及び第２電圧検出部の対へ負極側電圧として供給されると共に当該接続点の低電位側の二次電池に対応する第１及び第２電圧検出部の対へ正極側電圧として供給される。また、複数の電圧供給路を一つ置きに選択可能な切替スイッチが設けられている。そして、第１基準電圧取得部によって切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が負極側電圧として供給される第２電圧検出部の第１基準電圧が取得されるときは、切替スイッチによって、当該第２電圧検出部及び当該第２電圧検出部と対になる第１電圧検出部へ負極側電圧を供給する電圧供給路が選択され、当該選択された電圧供給路の電圧が検査電圧生成部によって徐々に低下されることにより、当該選択された対の第１及び第２電圧検出部への供給電圧が徐々に増大される。また、第１基準電圧取得部によって切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が正極側電圧として供給される第２電圧検出部の第１基準電圧が取得されるときは、切替スイッチによって、当該第２電圧検出部及び当該第２電圧検出部と対になる第１電圧検出部へ正極側電圧を供給する電圧供給路が選択され、当該選択された電圧供給路の電圧が検査電圧生成部によって徐々に増大されることにより、当該選択された対の第１及び第２電圧検出部への供給電圧が徐々に増大される。

この場合、直列接続された複数の二次電池間の接続点に接続される複数の電圧供給路を一つ置きに選択可能な切替スイッチを用いて、各二次電池に対応する第１及び第２電圧検出部への供給電圧をそれぞれ増大させることができるので、切替スイッチの切替端子数を二次電池の数より少なくして回路を簡素化することが容易となる。

また、外部からの指示に応じて前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電回路によって前記充電電圧が供給されている場合に、前記通常モード中に前記第２電圧検出部によって検出された前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えたとき、前記充電回路へ前記充電電圧を低下させる旨の指示を出力する充電電圧調節部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、通常モード中に第２電圧検出部によって検出された二次電池の端子電圧が充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えると、充電電圧調節部によって、充電回路へ充電電圧を低下させる旨の指示が出力され、充電回路に充電電圧を低下させることができるので、例えば充電回路の精度やバラツキ等によって、充電回路から上限電圧を超える充電電圧が出力された場合であっても、充電電圧を低下させて上限電圧を超えないようにすることができる結果、二次電池が過電圧によって劣化するおそれが低減される。

また、外部からの指示に応じて前記複数の二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電回路によって前記充電電圧が供給されている場合に、前記通常モード中に前記第２電圧検出部によって検出された前記複数の両端電圧のうち、最大の電圧が前記充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えたとき、前記充電回路へ前記充電電圧を低下させる旨の指示を出力する充電電圧調節部をさらに備えることが好ましい。

この構成によれば、直列に接続された複数の二次電池の両端電圧のうち、最大の電圧が充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えると、充電電圧調節部によって、充電回路へ充電電圧を低下させる旨の指示が出力され、充電回路によって充電電圧を低下させることができるので、例えば直列接続された複数の二次電池の特性にアンバランスが生じて、他の電池よりも劣化の進んでいる二次電池の両端電圧が上限電圧を超えた場合であっても、充電電圧を低下させて上限電圧を超えないようにすることができる結果、劣化の進んでいる二次電池の劣化をさらに加速するおそれが低減される。

また、前記二次電池の充電経路に直列に設けられたスイッチング素子と、前記二次電池の充電経路に直列に設けられた温度ヒューズと、前記温度ヒューズを溶断させるヒータとをさらに備え、前記第１保護制御部は、前記ヒータによって前記温度ヒューズを溶断させることによって前記二次電池の充電を禁止し、前記第２保護制御部は、前記スイッチング素子をオフさせることによって前記二次電池の充電を禁止し、前記第２基準電圧設定部は、前記第１基準電圧取得部により取得された電圧から、前記差分電圧を減算することにより前記第２基準電圧を設定することが好ましい。

この構成によれば、第２基準電圧設定部によって、第１基準電圧取得部により取得された第１基準電圧から、差分電圧を減算することにより第２基準電圧が設定されるので、第１基準電圧より第２基準電圧のほうが低電圧となる結果、第２保護制御部が一段目の保護回路として機能し、第１保護制御部が二段目の保護回路として機能する。そして、一段目の保護回路である第２保護制御部は、スイッチング素子をオフさせることによって二次電池の充電を禁止するので、二次電池の端子電圧が低下すれば、スイッチング素子をオンして二次電池の充電を再開することが可能である。また、二段目の保護回路である第１保護制御部によって、充電が禁止されるときは、一段目の保護回路が働かない何らかの異常が生じていると考えられるから、ヒータによって温度ヒューズを溶断させることで、二次電池の充電が永続的に禁止され、安全性が向上される。

また、本発明に係る電池パックは、上述の電池保護回路と、前記二次電池とを備える。この構成によれば、電池パックにおいて、一段目の保護回路によって電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって電池が保護される電圧との差である差分電圧を減少することができる電池保護回路によって、二次電池が保護されるので、差分電圧を減少することで、一段目の保護回路によって二次電池の充電が禁止されなかった場合、速やかに二段目の保護回路によって二次電池の充電を禁止することができる結果、安全性を向上させることが容易となる。

このような構成の電池保護回路及び電池パックは、第１保護制御部によって実際に二次電池の充電が禁止される第１基準電圧が、第１基準電圧取得部によって取得され、この第１基準電圧取得部によって取得された第１基準電圧と、予め設定された差分電圧だけ異なる電圧に設定された第２基準電圧において、第２保護制御部によって二次電池の充電が禁止されるので、回路の精度やバラツキに関わりなく、第１保護制御部によって二次電池が保護される電圧と第２保護制御部によって二次電池が保護される電圧との間に予め設定された差分電圧を確実に設けることができる結果、回路の精度やバラツキの範囲より大きな差分電圧を設定する必要がなくなり、一段目の保護回路によって電池が保護される電圧と二段目の保護回路によって電池が保護される電圧との差である差分電圧を減少することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電池保護回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す電池パック１は、制御ＩＣ（Integrated Circuit）２，３、外部接続端子１１，１２，１３，１４、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３、抵抗Ｒ１，Ｒ２、温度ヒューズＦ１，Ｆ２、及びヒータＲｈを備えて構成されている。

二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は、特に限定しないが、例えばリチウムイオン二次電池である。二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は直列接続されて、組電池Ｂにされている。なお、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は、それぞれ複数の二次電池が並列接続されたものであってもよい。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチング素子である。

外部接続端子１１，１２，１３，１４は、組電池Ｂを充電するための充電装置を接続したり、組電池Ｂからの放電電流により駆動される携帯電話機やデジタルカメラ、携帯型パーソナルコンピュータ等の電池駆動機器を接続したりするための接続端子である。外部接続端子１１は、温度ヒューズＦ１，Ｆ２、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を介して組電池Ｂの正極に接続され、外部接続端子１２は、組電池Ｂの負極、すなわち回路グラウンドに接続されている。外部接続端子１３，１４は、電池パック１と接続される充電装置や電池駆動機器との間でデータ送受信を行うための通信端子である。

スイッチング素子Ｑ１は、寄生ダイオードのアノードが組電池Ｂ側になる方向にされており、スイッチング素子Ｑ２は、寄生ダイオードのアノードが外部接続端子１１側になる方向にされている。そして、スイッチング素子Ｑ１は、組電池Ｂが過充電になった場合に充電電流を遮断する過充電保護用のスイッチとして用いられ、スイッチング素子Ｑ２は、組電池Ｂの放電電流が過大になった場合に放電電流を遮断する過放電保護用のスイッチとして用いられる。

また、温度ヒューズＦ１と温度ヒューズＦ２との接続点は、ヒータＲｈとスイッチング素子Ｑ３とを介して組電池Ｂの負極に接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ３のゲートは、抵抗Ｒ３を介して制御ＩＣ３と接続されている。そして、制御ＩＣ３からの制御信号Ｓ１に応じてスイッチング素子Ｑ３がオンすると、ヒータＲｈが発熱して温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断するようになっている。

制御ＩＣ２は、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の端子電圧が過電圧になった場合にスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフして二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の保護を行う一段目の保護回路である。制御ＩＣ２は、例えば、制御部２１、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ２３１，２３２，２３３，２３４（第２電圧検出部）、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ２２（検査電圧生成部）、切替スイッチＳＷ１、及びＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）２５を備えている。

また、制御ＩＣ３は、制御ＩＣ２やスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２等の故障により一段目の保護動作が行われないまま、一段目の保護電圧より高い電圧に予め設定された二段目の保護電圧まで二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各端子電圧が上昇した場合に、スイッチング素子Ｑ３をオンさせる旨の制御信号Ｓ１を出力し、ヒータＲｈを発熱させて温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断することで二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の保護を行う二段目の保護回路である。制御ＩＣ３は、論理回路３１（第１保護制御部）、コンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４（第１電圧検出部、過電圧検出部）及び基準電圧源Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を備えている。基準電圧源Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４は、二段目の保護電圧である第１基準電圧Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２，Ｒｅｆ３，Ｒｅｆ４を生成する。第１基準電圧Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２，Ｒｅｆ３，Ｒｅｆ４は、例えば４．２５Ｖに設定されており、予め設定された第１基準電圧の一例に相当している。

Ａ／Ｄコンバータ２３１とコンパレータＭ１とは、二次電池Ｂ１の両端電圧を検出するために一対にされており、Ａ／Ｄコンバータ２３２とコンパレータＭ２とは、二次電池Ｂ２の両端電圧を検出するために一対にされており、Ａ／Ｄコンバータ２３３とコンパレータＭ３とは、二次電池Ｂ３の両端電圧を検出するために一対にされており、Ａ／Ｄコンバータ２３４とコンパレータＭ４とは、二次電池Ｂ４の両端電圧を検出するために一対にされている。

そして、二次電池Ｂ１の正極が、Ａ／Ｄコンバータ２３１の正極側入力端子及びコンパレータＭ１の正極側入力端子に並列に接続され、二次電池Ｂ１の負極と二次電池Ｂ２の正極との接続点Ｐ１が、抵抗Ｒ１を介してＡ／Ｄコンバータ２３１の負極側入力端子とＡ／Ｄコンバータ２３２の正極側入力端子とコンパレータＭ２の正極側入力端子との接続点Ｐ１１と接続されている。さらに、接続点Ｐ１１は、基準電圧源Ｅ１の負極に接続され、基準電圧源Ｅ１の正極がコンパレータＭ１の負極側入力端子に接続されている。

また、二次電池Ｂ２の負極と二次電池Ｂ３の正極との接続点Ｐ２が、Ａ／Ｄコンバータ２３２の負極側入力端子とＡ／Ｄコンバータ２３３の正極側入力端子とコンパレータＭ３の正極側入力端子とに並列に接続され、さらに、接続点Ｐ２は、基準電圧源Ｅ２の負極に接続され、基準電圧源Ｅ２の正極がコンパレータＭ２の負極側入力端子に接続されている。

そして、二次電池Ｂ３の負極と二次電池Ｂ４の正極との接続点Ｐ３が、抵抗Ｒ２を介してＡ／Ｄコンバータ２３３の負極側入力端子とＡ／Ｄコンバータ２３４の正極側入力端子とコンパレータＭ４の正極側入力端子との接続点Ｐ３１と接続されている。さらに、接続点Ｐ３１は、基準電圧源Ｅ３の負極に接続され、基準電圧源Ｅ３の正極がコンパレータＭ３の負極側入力端子に接続されている。

そして、二次電池Ｂ４の負極が、Ａ／Ｄコンバータ２３４の負極側入力端子と基準電圧源Ｅ４の負極とに接続され、基準電圧源Ｅ４の正極がコンパレータＭ４の負極側入力端子に接続されている。この場合、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４と、Ａ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４及びコンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４とを接続する接続端子や配線、及び抵抗Ｒ１，Ｒ２が電圧供給路の一例に相当している。

このように接続されることにより、接続点Ｐ１１と二次電池Ｂ１の正極との間の電圧Ｖ１が、Ａ／Ｄコンバータ２３１によってデジタル値に変換されて制御部２１へ出力されると共にコンパレータＭ１によって第１基準電圧Ｒｅｆ１と比較され、電圧Ｖ１が第１基準電圧Ｒｅｆ１を超えると、コンパレータＭ１から過電圧の検出を示すハイレベルの信号が論理回路３１へ出力される。

また、二次電池Ｂ２の負極と接続点Ｐ１１との間の電圧Ｖ２が、Ａ／Ｄコンバータ２３２によってデジタル値に変換されて制御部２１へ出力されると共にコンパレータＭ２によって第１基準電圧Ｒｅｆ２と比較され、電圧Ｖ２が第１基準電圧Ｒｅｆ２を超えると、コンパレータＭ２から過電圧の検出を示すハイレベルの信号が論理回路３１へ出力される。

また、接続点Ｐ３１と二次電池Ｂ３の正極との間の電圧Ｖ３が、Ａ／Ｄコンバータ２３３によってデジタル値に変換されて制御部２１へ出力されると共にコンパレータＭ３によって第１基準電圧Ｒｅｆ３と比較され、電圧Ｖ３が第１基準電圧Ｒｅｆ３を超えると、コンパレータＭ３から過電圧の検出を示すハイレベルの信号が論理回路３１へ出力される。

そして、二次電池Ｂ４の負極と接続点Ｐ３１との間の電圧Ｖ４が、Ａ／Ｄコンバータ２３４によってデジタル値に変換されて制御部２１へ出力されると共にコンパレータＭ４によって第１基準電圧Ｒｅｆ４と比較され、電圧Ｖ４が第１基準電圧Ｒｅｆ４を超えると、コンパレータＭ４から過電圧の検出を示すハイレベルの信号が論理回路３１へ出力される。

なお、二次電池と同じ数のＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４を用いる例を示したが、例えばＡ／Ｄコンバータを一つにして、当該Ａ／Ｄコンバータの入力信号をスイッチで切り替えることにより、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を検出するようにしてもよい。

論理回路３１は、コンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４のいずれかの出力信号レベルがハイレベルになると、スイッチング素子Ｑ３をオンさせる旨の制御信号Ｓ１を、スイッチング素子Ｑ３及び制御部２１へ出力する。

Ｄ／Ａコンバータ２２は、制御部２１からの電圧指示信号に応じた電圧を切替スイッチＳＷ１へ出力する。切替スイッチＳＷ１は、制御部２１からの制御信号に応じて、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力先を端子ＣＮ１，ＣＮ２、及び端子ＯＦＦのいずれかに切り換える。端子ＣＮ１は、接続点Ｐ１１に接続され、端子ＣＮ２は、接続点Ｐ３１に接続されており、端子ＯＦＦは、開放状態にされている。すなわち切替スイッチＳＷ１は、接続点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４に接続する電圧供給路上の接続点Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１を、一つ置きに選択可能にされている。

そうすると、切替スイッチＳＷ１が端子ＯＦＦに切り替えられているときは、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各両端電圧にそれぞれ等しい。一方、切替スイッチＳＷ１が端子ＣＮ１に切り替えられているときは、電圧Ｖ１は、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧と二次電池Ｂ１の正極電圧との差に等しく、電圧Ｖ２は、二次電池Ｂ２の負極電圧とＤ／Ａコンバータ２２の出力電圧との差に等しい。この場合、切替スイッチＳＷ１及び抵抗Ｒ１，Ｒ２が電圧切替部の一例に相当している。

従って、制御部２１は、切替スイッチＳＷ１を端子ＣＮ１に切り替えて、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧を低下させることによって電圧Ｖ１を増大させ、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧を増大させることによって電圧Ｖ２を増大させることができる。また、制御部２１は、切替スイッチＳＷ１を端子ＣＮ２に切り替えて、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧を低下させることによって電圧Ｖ３を増大させ、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧を増大させることによって電圧Ｖ４を増大させることができる。

制御部２１は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、Ｉ／Ｏポートと、通信インターフェイス回路と、これらの周辺回路等とを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、第１基準電圧取得部２１１、第２基準電圧設定部２１２、モード切替部２１３、第２保護制御部２１４、及び充電電圧調節部２１５として機能する。

第１基準電圧取得部２１１は、Ｄ／Ａコンバータ２２と切替スイッチＳＷ１とによって、上述のように電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を順次増大させる。そして、論理回路３１から、スイッチング素子Ｑ３をオンさせる旨の制御信号Ｓ１が出力されたときにＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４によって検出される電圧を、それぞれＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４に対応する第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４として取得する。

第２基準電圧設定部２１２は、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４から、予め設定された差分電圧Ｖｄ、例えば０．０１Ｖを減算することにより第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を算出し、ＥＥＰＲＯＭ２５に記憶させる。

モード切替部２１３は、第２基準電圧設定部２１２によって第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４がＥＥＰＲＯＭ２５に記憶されると、切替スイッチＳＷ１を端子ＯＦＦに切り替えることにより、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各両端電圧が電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４としてＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４及びコンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４で検出可能となる通常モードに切り替える。

第２保護制御部２１４は、通常モード中に、Ａ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４によって検出された電圧が、第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を超えた場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフして二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の充電を禁止する。

充電電圧調節部２１５は、通常モード中に、Ａ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４によって検出された二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各端子電圧のうち、最大の電圧が充電電圧の上限として予め設定された上限電圧、例えば４．２Ｖを超えたとき、外部接続端子１１，１２，１３，１４に接続された充電器へ、外部接続端子１３，１４を介して充電電圧を低下させる旨の通信信号を出力する。

図１に示す電池パック１において、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に接続される接続端子や配線、抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４、Ａ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４、基準電圧源Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４、Ｄ／Ａコンバータ２２、切替スイッチＳＷ１、第１基準電圧取得部２１１、第２基準電圧設定部２１２、モード切替部２１３、論理回路３１、第２保護制御部２１４、充電電圧調節部２１５、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、温度ヒューズＦ１，Ｆ２、及びヒータＲｈが、電池保護回路の一例に相当している。

図２は、図１に示す電池パック１が、充電器４に接続された状態を示している。なお、図２においては、電池パック１の構成を簡略化して示している。図２に示す充電器４は、外部接続端子４１，４２，４３，４４、直流電源回路４５、ＤＣ−ＤＣコンバータ４６、充電制御部４７、Ｄ／Ａコンバータ４８、誤差増幅器（エラーアンプ）４９，５０、基準電圧源５１，５２，５３、及び電流検出抵抗ＲＳを備えている。外部接続端子４１，４２，４３，４４は、電池パック１の外部接続端子１１，１２，１３，１４とそれぞれ接続される。

直流電源回路４５は、例えば商用交流電源電圧を直流電圧に変換して出力する。そして、直流電源回路４５の高電位側出力端子がスイッチング素子Ｑ４、及びコイルＬ１を介して外部接続端子４１に接続され、低電位側出力端子がグラウンドに接続されると共に、電流検出抵抗ＲＳを介して外部接続端子４２に接続されている。

ＤＣ−ＤＣコンバータ４６は、例えばＦＥＴのスイッチング素子Ｑ４、コイルＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、及びＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号生成回路４６１を備えて構成されている。スイッチング素子Ｑ４とコイルＬ１との接続点は、ダイオードＤ１のカソードに接続され、ダイオードＤ１のアノードがグラウンドに接続されている。また、ダイオードＤ１とコイルＬ１との直列回路と並列に、コンデンサＣ１が接続されている。そして、ＰＷＭ信号生成回路４６１は、充電制御部４７からの制御信号に応じてパルス幅を変化させたＰＷＭ制御信号をスイッチング素子Ｑ４のゲートへ出力してスイッチング素子Ｑ４をオン、オフさせることにより、充電制御部４７からの制御信号に応じた直流電源電圧を生成し、外部接続端子４１，４２を介して電池パック１へ供給する。

充電制御部４７は、外部接続端子４１，４２，４３，４４に接続された電池パック１を充電するための充電電圧、及び充電電流を制御して、例えばＣＣＣＶ（定電流定電圧）充電を行う制御回路である。

誤差増幅器４９は、電流検出抵抗ＲＳの両端電圧と、基準電圧源５１から出力される基準電圧Ｖｅ１とを比較し、電流検出抵抗ＲＳの両端電圧が基準電圧Ｖｅ１以下であればローレベル、電流検出抵抗ＲＳの両端電圧が基準電圧Ｖｅ１を超えればハイレベルの信号を充電制御部４７へ出力する。基準電圧Ｖｅ１は、定電流充電の充電電流として予め設定された電流Ｉｃが電流検出抵抗ＲＳに流れた場合の電流検出抵抗ＲＳの両端電圧が設定されている。そして、充電制御部４７は、誤差増幅器４９の出力電圧がローレベルであれば、ＰＷＭ信号生成回路４６１へ制御信号を出力してＤＣ−ＤＣコンバータ４６の出力電圧を増大させる一方、誤差増幅器４９の出力電圧がハイレベルであれば、ＰＷＭ信号生成回路４６１へ制御信号を出力してＤＣ−ＤＣコンバータ４６の出力電圧を低下させることで、一定の電流Ｉｃを充電電流として電池パック１へ供給する定電流充電を行う。

基準電圧源５３は、出力電圧Ｖｅ３が可変にされており、充電制御部４７は、Ｄ／Ａコンバータ４８を介して基準電圧源５３へ制御電圧を付与することで、基準電圧源５３の出力電圧Ｖｅ３を制御する。出力電圧Ｖｅ３は、初期状態では０Ｖに設定されている。

誤差増幅器４９は、組電池Ｂの充電電圧となる外部接続端子４１，４２間の出力電圧Ｖｏｕｔに出力電圧Ｖｅ３が加算された（Ｖｏｕｔ＋Ｖｅ３）と、基準電圧源５２から出力される基準電圧Ｖｅ２とを比較し、（Ｖｏｕｔ＋Ｖｅ３）が基準電圧Ｖｅ２以下であればローレベル、電流検出抵抗ＲＳの両端電圧が基準電圧Ｖｅ２を超えればハイレベルの信号を充電制御部４７へ出力する。基準電圧Ｖｅ２は、例えば定電流充電を終了する終止電圧であると共に、定電圧充電の充電電圧が予め設定されており、充電電圧の上限値となっている。リチウムイオン二次電池の場合、充電電圧の上限値、すなわち定電圧充電での充電電圧は、セルあたり例えば４．２Ｖであるため、基準電圧Ｖｅ２は、４．２Ｖにセル数４を乗じた１６．８Ｖが予め設定されている。

そして、充電制御部４７は、定電流充電中に誤差増幅器４９の出力電圧がハイレベルとなれば、定電圧充電に移行する。充電制御部４７は、定電圧充電に移行すると、誤差増幅器４９の出力電圧がローレベルであれば、ＰＷＭ信号生成回路４６１へ制御信号を出力してＤＣ−ＤＣコンバータ４６の出力電圧を増大させる一方、誤差増幅器４９の出力電圧がハイレベルであれば、ＰＷＭ信号生成回路４６１へ制御信号を出力してＤＣ−ＤＣコンバータ４６の出力電圧を低下させることで、出力電圧Ｖｏｕｔを（Ｖｅ２−Ｖｅ３）で一定に制御する定電圧充電を実行する。

この場合、出力電圧Ｖｅ３は、初期状態では０Ｖに設定されているから、初期状態では基準電圧源５２から出力される基準電圧Ｖｅ２の充電電圧で定電圧充電が行われる。

また、充電制御部４７と制御部２１とは、それぞれ、外部接続端子１３，４３によって伝送されるデータ信号Ｄと、外部接続端子１４，４４によって伝送される同期信号ＣＬとを用いた同期式の通信インターフェイス回路を備えている。

そして、充電制御部４７は、制御部２１における充電電圧調節部２１５から、外部接続端子４３，４４を介して充電電圧を低下させる旨の通信信号を受信すると、基準電圧源５３の出力電圧Ｖｅ３を増大させることで、出力電圧Ｖｏｕｔを低下させるようになっている。

なお、電池保護回路が電池パックに構成されている例を示したが、上述の電池保護回路は、充電器に内蔵されて構成されていてもよい。また、図２に示す電池パック１と充電器４とに含まれる構成が、電池パック１と充電器４とに分離されることなく一体に構成された充電システムとなっていてもよく、このような充電システムが電池で駆動される携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電池駆動機器に内装されて構成されていてもよい。

次に、上述のように構成された電池パック１の動作について説明する。まず、初期状態では、二段目の保護を行う電圧として、基準電圧源Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４には、第１基準電圧Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２，Ｒｅｆ３，Ｒｅｆ４が例えば４．２５Ｖに設定されている。また、充電器４から供給される充電電圧の上限値は、例えばセルあたり４．２Ｖに設定されている。そうすると、制御ＩＣ２が一段目の保護を行う第２基準電圧は、（充電電圧のセルあたりの上限値）＜（第２基準電圧（一段目））＜（第１基準電圧（二段目））の条件を満たす必要があるから、第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４は、４．２Ｖを超え、且つ４．２５Ｖに満たない電圧に設定する必要がある。

しかしながら、基準電圧源Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４やコンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の精度や特性バラツキによって、実際に制御ＩＣ３によって二段目の保護が行われる電圧は、設定された第１基準電圧Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２，Ｒｅｆ３，Ｒｅｆ４との間に誤差が生じるおそれがある。同様に、制御ＩＣ２が一段目の保護を行う第２基準電圧を、もし仮に予め設定しておくとすると、制御ＩＣ２の精度や特性バラツキによって、実際に制御ＩＣ２によって一段目の保護が行なわれる電圧は、設定された第２基準電圧と差が生じるおそれがある。さらに、充電器４から出力される出力電圧Ｖｏｕｔも、基準電圧源５３、誤差増幅器４９、及びＤＣ−ＤＣコンバータ４６等の精度や特性バラツキによって、予め設定された上限電圧４．２Ｖを超えてしまうおそれがある。

このように、各部の精度や特性バラツキを考慮すると、充電電圧のセルあたりの上限値と第１基準電圧（二段目）との差が僅か（４．２５Ｖ−４．２Ｖ＝０．０５Ｖ）である場合、（充電電圧のセルあたりの上限値）＜（第２基準電圧（一段目））＜（第１基準電圧（二段目））の条件を満たすように各電圧を設定することは困難である。そこで、電池パック１では、制御ＩＣ３によって実際に二段目の保護が行なわれる第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４を検出し、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４からそれぞれ差分電圧Ｖｄを減算して一段目の保護を行うための第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を設定することで、（第２基準電圧（一段目））＜（第１基準電圧（二段目））の条件を満たすようにしている。

また、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各両端電圧が、予め設定されたセルあたりの上限値（４．２Ｖ）を超えた場合には、充電電圧調節部２１５によって、充電器４の出力電圧を低下させる指示を行うことにより、（充電電圧のセルあたりの上限値）＜（第２基準電圧（一段目））の条件を満たすようにしている。

以下、詳細に動作を説明する。まず、第１基準電圧取得部２１１からの制御信号に応じて、切替スイッチＳＷ１が端子ＣＮ１に切り替えられると共に、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧が徐々に低下される。そうすると、電圧Ｖ１が徐々に増大する。そして、電圧Ｖ１が基準電圧Ｒｅｆ１を超えると、コンパレータＭ１の出力電圧がハイレベルになって、論理回路３１からスイッチング素子Ｑ３をオンさせるべく制御信号Ｓ１が例えばハイレベルにされて、スイッチング素子Ｑ３と制御部２１とへ出力される。

そうすると、第１基準電圧取得部２１１によって、制御信号Ｓ１かハイレベルになったことが検出されたときにＡ／Ｄコンバータ２３１によって検出された電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１として取得される。そして、第１基準電圧取得部２１１からの制御信号に応じて、切替スイッチＳＷ１が端子ＯＦＦに切り替えられることにより、電圧Ｖ１が基準電圧Ｒｅｆ１以下に低下し、論理回路３１から出力される制御信号Ｓ１がローレベルにされる。

このとき、制御信号Ｓ１かハイレベルにされてから第１基準電圧取得部２１１によって第１基準電圧Ｖｒｅｆ１が取得され、制御信号Ｓ１がローレベルにされるまでの間、スイッチング素子Ｑ３がオンされてヒータＲｈに電流が流れるが、ヒータＲｈが発熱して温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断するまでには３０秒程度の時間がかかるのに対し、第１基準電圧取得部２１１の処理時間は温度ヒューズＦ１，Ｆ２の溶断時間より遙かに短い１ｍｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃにされているため、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断してしまうことはない。以下、第１基準電圧取得部２１１による第１基準電圧Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４の取得処理の際にも、同様に、温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断することがないようにされている。

次に、第１基準電圧取得部２１１からの制御信号に応じて、切替スイッチＳＷ１が端子ＣＮ１に切り替えられると共に、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧が徐々に増大される。そうすると、電圧Ｖ２が徐々に増大する。そして、電圧Ｖ２が基準電圧Ｒｅｆ２を超えると、コンパレータＭ２の出力電圧がハイレベルになって、論理回路３１から出力される制御信号Ｓ１が例えばハイレベルにされて、スイッチング素子Ｑ３と制御部２１とへ出力される。

そうすると、第１基準電圧取得部２１１によって、制御信号Ｓ１かハイレベルになったことが検出されたときにＡ／Ｄコンバータ２３２によって検出された電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ２として取得される。そして、第１基準電圧取得部２１１からの制御信号に応じて、切替スイッチＳＷ１が端子ＯＦＦに切り替えられることにより、電圧Ｖ１が基準電圧Ｒｅｆ２以下に低下し、論理回路３１から出力される制御信号Ｓ１がローレベルにされる。

次に、第１基準電圧取得部２１１からの制御信号に応じて、切替スイッチＳＷ１が端子ＣＮ２に切り替えられると共に、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧が徐々に低下される。そうすると、電圧Ｖ３が徐々に増大する。そして、電圧Ｖ３が基準電圧Ｒｅｆ３を超えると、コンパレータＭ３の出力電圧がハイレベルになって、論理回路３１から出力される制御信号Ｓ１が例えばハイレベルにされて、スイッチング素子Ｑ３と制御部２１とへ出力される。

そうすると、第１基準電圧取得部２１１によって、制御信号Ｓ１かハイレベルになったことが検出されたときにＡ／Ｄコンバータ２３３によって検出された電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ３として取得される。そして、第１基準電圧取得部２１１からの制御信号に応じて、切替スイッチＳＷ１が端子ＯＦＦに切り替えられることにより、電圧Ｖ１が基準電圧Ｒｅｆ３以下に低下し、論理回路３１から出力される制御信号Ｓ１がローレベルにされる。

次に、第１基準電圧取得部２１１からの制御信号に応じて、切替スイッチＳＷ１が端子ＣＮ２に切り替えられると共に、Ｄ／Ａコンバータ２２の出力電圧が徐々に増大される。そうすると、電圧Ｖ４が徐々に増大する。そして、電圧Ｖ４が基準電圧Ｒｅｆ４を超えると、コンパレータＭ４の出力電圧がハイレベルになって、論理回路３１から出力される制御信号Ｓ１が例えばハイレベルにされて、スイッチング素子Ｑ３と制御部２１とへ出力される。

そうすると、第１基準電圧取得部２１１によって、制御信号Ｓ１かハイレベルになったことが検出されたときにＡ／Ｄコンバータ２３４によって検出された電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ４として取得される。そして、第１基準電圧取得部２１１からの制御信号に応じて、切替スイッチＳＷ１が端子ＯＦＦに切り替えられることにより、電圧Ｖ１が基準電圧Ｒｅｆ４以下に低下し、論理回路３１から出力される制御信号Ｓ１がローレベルにされる。

このようにして、第１基準電圧取得部２１１によって、実際に制御ＩＣ２によって一段目の保護が行なわれる第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４が取得される。

なお、切替部は、例えば、対になったＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４とコンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４との接続点を、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とＤ／Ａコンバータ２２とのうちいずれかに選択的に接続する切替スイッチを用いて構成してもよいが、この場合、直列接続された二次電池の数だけ切替スイッチが必要となるのに対し、図１に示す電池パック１では、Ａ／Ｄコンバータを、抵抗を介して二次電池と接続し、抵抗とＡ／Ｄコンバータとの接続点にＤ／Ａコンバータ２２の出力電圧を印加することで、二次電池を切り離す必要が無くなり、切替スイッチの数が低減されている。

また、切替スイッチＳＷ１は、接続点Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１を一つ置きに選択可能にされる例に限られず、例えば対になったＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４とコンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４との接続点のすべてを抵抗を介して二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４と接続し、対になったＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４とコンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４との接続点をすべて選択可能な切替スイッチを設けてもよいが、接続点Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１を一つ置きに選択可能な切替スイッチＳＷ１を用いることで、切替スイッチの切替端子数や抵抗数を減少させ、回路を簡素化することが可能にされている。

次に、第２基準電圧設定部２１２によって、第１基準電圧取得部２１１で取得された第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４から、差分電圧Ｖｄ、例えば０．０１Ｖが減算されて第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４が算出され、ＥＥＰＲＯＭ２５に記憶される。

上述の背景技術のように、一段目の保護回路が動作する第１判定電圧と、二段目の保護回路が動作する第２判定電圧とが予め固定的に設定されている場合には、各保護回路の備える電圧検出回路の精度や、特性バラツキを考慮すると、第１判定電圧と、第２判定電圧との間に、このような電圧検出回路の精度や特性バラツキより大きな電圧差を設定する必要があるため、例えば充電電圧の上限値が４．２Ｖであるのに対し、一段目の第１判定電圧は４．３Ｖ、二段目の第２判定電圧は４．４Ｖというように、一段目の保護電圧と二段目の保護電圧との差を、０．１Ｖ程度設ける必要があった。

しかしながら、図１に示す電池パック１では、二段目の保護を行う制御ＩＣ３が、実際に過電圧を検出して制御信号Ｓ１を変化させる電圧を第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４として検出し、この第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４から差分電圧Ｖｄを減算することにより、一段目の保護を行う第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を算出する。従って、制御ＩＣ２，ＩＣ３の精度やバラツキに関わらず、制御ＩＣ２によって一段目の保護（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオフ）が行われる電圧と、制御ＩＣ３によって二段目の保護（温度ヒューズＦ１，Ｆ２を溶断）が行われる電圧との間に差分電圧Ｖｄの差を設けることができるので、差分電圧Ｖｄを例えば０．０１Ｖといったように、背景技術より小さな電圧差に設定することが容易となる。

次に、モード切替部２１３によって、切替スイッチＳＷ１が端子ＯＦＦに切り替えられて、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各両端電圧が電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４としてＡ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４及びコンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４で検出可能となる通常モードに設定され、電池保護回路による二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の保護が可能な状態にされた後、モード切替部２１３から充電制御部４７へ、充電開始指示が送信される。

そうすると、上述したように、充電制御部４７からの制御信号に応じてＤＣ−ＤＣコンバータ４６の出力電圧Ｖｏｕｔ、すなわち組電池Ｂの充電電圧が出力されて、組電池Ｂが充電される。

そして、通常モード中に、Ａ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４によって検出された二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のうち、最大の電圧が上限電圧、例えば４．２Ｖを超えると、充電電圧調節部２１５によって、充電器４の充電制御部４７へ充電電圧を低下させる旨の通信信号が出力される。そして、充電制御部４７によって、ＤＣ−ＤＣコンバータ４６の出力電圧Ｖｏｕｔが低下されて、充電中における二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各端子電圧が上限電圧を超えることが低減され、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の劣化が低減される。

この場合、充電器４の基準電圧源５３、誤差増幅器４９、及びＤＣ−ＤＣコンバータ４６等の精度や特性バラツキに関わらず、充電電圧の上限が上限電圧４．２Ｖを超えるおそれが低減されるので、（充電電圧のセルあたりの上限値）＜（第２基準電圧（一段目））となるように第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を設定することが容易となる。

そうすると、背景技術に係る電池保護回路では、例えば充電電圧の上限値が４．２Ｖであるのに対し、一段目の第１判定電圧は４．３Ｖというように、０．１Ｖの差を設ける必要があったのに対し、図１に示す電池パック１では、充電時の上限電圧が４．２Ｖに設定されているのに対し、第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を４．２４Ｖ（＝４．２５Ｖ−０．０１Ｖ）というように、充電電圧の上限値と第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４との差を０．０４Ｖ程度に低減することが容易となる。これにより、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各端子電圧が充電電圧の上限値（４．２Ｖ）を超えた場合に一段目の保護回路によって充電が禁止されるまでに電池に印加される過電圧の幅が縮小される結果、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の劣化が低減される。

ところで、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各端子電圧が充電電圧の上限値を超えるのは、充電器４の精度や特性バラツキに起因する場合に限らない。充電器４の出力電圧Ｖｏｕｔが１６．８Ｖに維持されていても、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４にアンバランスが生じると、端子電圧が４．２Ｖを超える場合がある。

図３は、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のアンバランスによって、端子電圧が４．２Ｖを超える場合を説明するための説明図である。図３（ａ）は、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の劣化の程度が同程度であり、バランスがとれている場合の例を示している。図３（ａ）に示すように、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のバランスがとれている場合には、充電器４の出力電圧１６．８Ｖは、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４で等分されて各二次電池に４．２Ｖずつ印加される。

一方、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４は、充放電サイクルを経る毎に、劣化の程度に差異が生じ、劣化が進んだ電池ほど容量が減少する。図３（ｂ）では、二次電池Ｂ３の劣化が他の二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４より進んで容量が減少している例を示している。二次電池Ｂ３の容量が他の二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４より減少していると、二次電池Ｂ３の端子電圧が他の二次電池より高くなり、例えば二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４の端子電圧が４．１９Ｖであるのに対し二次電池Ｂ３の端子電圧は４．２３Ｖとなり、上限電圧を超えてさらに劣化が進んでしまう。

しかしながら、電池パック１では、Ａ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４によって検出された二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の各端子電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のうち、最大の電圧が上限電圧、例えば４．２Ｖを超えると、充電電圧調節部２１５によって、充電器４の充電制御部４７へ充電電圧を低下させる旨の通信信号が出力されて、充電器４の出力電圧Ｖｏｕｔが低下され、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４のいずれの端子電圧も上限電圧を超えないようにされるので、劣化の進んだ二次電池の劣化をさらに加速させてしまうことが低減されると共に、（充電電圧のセルあたりの上限値）＜（第２基準電圧（一段目））の関係を維持することが容易にされている。

さらに、例えば充電器４の故障等により、充電電圧調節部２１５からの充電電圧を低下させる旨の通信信号に関わらず、出力電圧Ｖｏｕｔが低下せずに充電電圧が上昇を続けた場合、Ａ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４によって検出された電圧が、第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を超えると、第２保護制御部２１４によって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の充電が禁止される。

この場合、上述のように、電池パック１では、充電電圧の上限値と第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４との差を背景技術より小さくすることが容易であり、例えば０．０４Ｖ程度に低減されているので、例えば充電器４の故障等により二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を超えた場合であってもわずかな電圧上昇で二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の端子電圧が第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４に達して速やかに制御ＩＣ２によりスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフされて二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の充電が禁止される結果、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の劣化を低減することができる。

さらにまた、制御ＩＣ２やスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２等の故障により二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の端子電圧が第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を超えて上昇し、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４を超えると、コンパレータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の出力電圧がハイレベルとなって過電圧が検出される。そうすると、論理回路３１によって制御信号Ｓ１がハイレベルにされて、ヒータＲｈが発熱させて温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断されることで二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の保護が行われる。

この場合、背景技術より差分電圧Ｖｄが減少されているので、制御ＩＣ２やスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２等の故障により二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の端子電圧が第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を超えても充電電圧が遮断されなかった場合、わずかな電圧上昇で二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の端子電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４に達して速やかに制御ＩＣ３により温度ヒューズＦ１，Ｆ２が溶断されて二次電池の保護が行われるので、安全上のリスクを低減することができる。

なお、制御ＩＣ２が一段目の保護を行い、制御ＩＣ３が二段目の保護を行う例を示したが、例えば制御ＩＣ２によってスイッチング素子Ｑ３のオンオフを制御させ、制御ＩＣ３から出力される制御信号Ｓ１に応じてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフさせ、さらに第２基準電圧設定部２１２は、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４に差分電圧Ｖｄを加算することで、第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を二段目の保護電圧として設定するようにしてもよい。この場合、制御ＩＣ２が二段目の保護を行い、制御ＩＣ３が一段目の保護を行うこととなる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る電池保護回路を備えた電池パック１ａについて説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る電池パック１ａの構成の一例を示すブロック図である。図４に示す電池パック１ａと図１に示す電池パック１とでは、下記の点で異なる。すなわち、図４に示す電池パック１ａは、Ｄ／Ａコンバータ２２及び切替スイッチＳＷ１を備えない。また、第１基準電圧取得部２１１ａの動作が後述のように異なる。

そして、二次電池Ｂ１の正極が、抵抗Ｒ１１を介してＡ／Ｄコンバータ２３１の正極側入力端子及びコンパレータＭ１の正極側入力端子に並列に接続され、二次電池Ｂ２の正極が、抵抗Ｒ１２を介してＡ／Ｄコンバータ２３２の正極側入力端子、コンパレータＭ２の正極側入力端子、及び基準電圧源Ｅ１の負極に並列に接続され、基準電圧源Ｅ１の正極がコンパレータＭ１の負極側入力端子に接続されている。

また、二次電池Ｂ３の正極が、抵抗Ｒ１３を介してＡ／Ｄコンバータ２３３の正極側入力端子、コンパレータＭ３の正極側入力端子、及び基準電圧源Ｅ２の負極に並列に接続され、基準電圧源Ｅ２の正極がコンパレータＭ２の負極側入力端子に接続されている。また、二次電池Ｂ４の正極が、抵抗Ｒ１４を介してＡ／Ｄコンバータ２３４の正極側入力端子、コンパレータＭ４の正極側入力端子、及び基準電圧源Ｅ３の負極に並列に接続され、基準電圧源Ｅ３の正極がコンパレータＭ３の負極側入力端子に接続されている。

なお、図示を省略しているが、二次電池Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の負極端子は、Ａ／Ｄコンバータ２３１，２３２，２３３，２３４の負極側入力端子にそれぞれ接続されている。

そして、抵抗Ｒ１１とＡ／Ｄコンバータ２３１との接続点が、接続端子ＴＰ１に接続され、抵抗Ｒ１２とＡ／Ｄコンバータ２３２との接続点が、接続端子ＴＰ２に接続され、抵抗Ｒ１３とＡ／Ｄコンバータ２３３との接続点が、接続端子ＴＰ３に接続され、抵抗Ｒ１４とＡ／Ｄコンバータ２３４との接続点が、接続端子ＴＰ４に接続され、二次電池Ｂ４の負極が、接続端子ＴＰＧに接続されている。

そして、接続端子ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ４，ＴＰＧには、第２基準電圧Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４を第１基準電圧取得部２１１ａによって設定させるための治具５が接続可能にされている。

治具５は、可変電圧源Ｅ５１，Ｅ５２，Ｅ５３，Ｅ５４の直列回路と、スイッチＳＷ５１，ＳＷ５２，ＳＷ５３，ＳＷ５４とを備えている。そして、可変電圧源Ｅ５１の正極がスイッチＳＷ５１を介して接続端子ＴＰ１に接続され、可変電圧源Ｅ５１，Ｅ５２の接続点がスイッチＳＷ５２を介して接続端子ＴＰ２に接続され、可変電圧源Ｅ５２，Ｅ５３の接続点がスイッチＳＷ５３を介して接続端子ＴＰ３に接続され、可変電圧源Ｅ５３，Ｅ５４の接続点がスイッチＳＷ５４を介して接続端子ＴＰ４に接続され、可変電圧源Ｅ５４の負極がスイッチＳＷ５５を介して接続端子ＴＰＧに接続されるようになっている。

次に、図４に示す電池パック１ａの動作について説明する。上述したように、図１に示す電池パック１では、Ｄ／Ａコンバータ２２及び切替スイッチＳＷ１を用いて強制的に電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を増大させ、制御ＩＣ３によって擬似的に保護動作を行わせることで、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４を検出するようになっている。

しかしながら、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４は、制御ＩＣ２，ＩＣ３の精度やバラツキに依存するので、一度検出すれば、事後的に変動することは少ない。特に電池パックの場合、二次電池のサイクル寿命が避けられないから継続使用される期間が比較的短く、制御ＩＣ２及び制御ＩＣ３等の経年劣化により第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４が変化することを考慮する必要性が低い。

そこで、図４に示す電池パック１ａでは、電池パック１ａの出荷時等に、電池パック１ａに治具５を取り付けて強制的に電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を増大させ、制御ＩＣ３によって擬似的に保護動作を行わせることで、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４を検出するようになっている。これにより、図４に示す電池パック１ａは、Ｄ／Ａコンバータ２２及び切替スイッチＳＷ１が不要となって、回路を簡素化することができ、コストを低減することが可能となる。

以下、図４に示す電池パック１ａにおける第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４の取得動作について説明する。まず、例えば電池パック１ａの製造時や出荷前の製品検査時等に、電池パック１ａに治具５を接続する。一方、第１基準電圧取得部２１１ａは、制御信号Ｓ１を監視する。そして、治具５においてスイッチＳＷ５１，ＳＷ５２をオンし、可変電圧源Ｅ５１の出力電圧を徐々に上昇させて、電圧Ｖ１を徐々に増大させる。

そして、電圧Ｖ１が基準電圧Ｒｅｆ１を超えると、コンパレータＭ１の出力電圧がハイレベルになって、論理回路３１により制御信号Ｓ１がハイレベルにされて、スイッチング素子Ｑ３と制御部２１とへ出力される。そうすると、第１基準電圧取得部２１１ａによって、制御信号Ｓ１かハイレベルになったことが検出されたときにＡ／Ｄコンバータ２３１によって検出された電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１として取得される。

次に、治具５においてスイッチＳＷ５１をオフすると、電圧Ｖ１が基準電圧Ｒｅｆ１以下に低下し、論理回路３１から出力される制御信号Ｓ１がローレベルにされる。そうすると、第１基準電圧取得部２１１ａは、制御信号Ｓ１がローレベルになったことを検出して、第１基準電圧Ｖｒｅｆ２の取得待ち状態となる。

次に、治具５においてスイッチＳＷ５３をオンし、可変電圧源Ｅ５２の出力電圧を徐々に上昇させて、電圧Ｖ２を徐々に増大させる。そして、電圧Ｖ２が基準電圧Ｒｅｆ２を超えると、コンパレータＭ２の出力電圧がハイレベルになって、論理回路３１により制御信号Ｓ１がハイレベルにされて、スイッチング素子Ｑ３と制御部２１とへ出力される。そうすると、第１基準電圧取得部２１１ａによって、制御信号Ｓ１かハイレベルになったことが検出されたときにＡ／Ｄコンバータ２３２によって検出された電圧が第１基準電圧Ｖｒｅｆ２として取得される。

以下、同様にしてスイッチＳＷ５３，ＳＷ５４，ＳＷ５５のオン、オフと、可変電圧源Ｅ５３，５４の出力電圧調節を繰り返すことにより、第１基準電圧取得部２１１ａによって、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４が取得される。

なお、治具５におけるスイッチＳＷ５１，ＳＷ５２，ＳＷ５３，ＳＷ５４のオン、オフと、可変電圧源Ｅ５１，Ｅ５２，Ｅ５３，Ｅ５４の出力電圧調節とは、例えば作業者が手動操作で行ってもよく、例えばマイクロコンピュータを用いた制御回路を用いて自動的に行ってもよい。

本発明は、携帯型パーソナルコンピュータやデジタルカメラ、携帯電話機等の電子機器、電気自動車やハイブリッドカー等の車両、等の電池搭載装置の電源として用いられる電池保護回路及び電池パックに好適に利用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電池保護回路を備えた電池パックの構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す電池パックが、充電器に接続された状態を示す説明図である。 二次電池のアンバランスによって、端子電圧が４．２Ｖを超える場合を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る電池パックの構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ 電池パック
２，３ 制御ＩＣ
４ 充電器
５ 治具
１１，１２，１３，１４ 外部接続端子
２１ 制御部
２２ Ｄ／Ａコンバータ
３１ 論理回路
４６ ＤＣ−ＤＣコンバータ
４７ 充電制御部
２１１，２１１ａ 第１基準電圧取得部
２１２ 第２基準電圧設定部
２１３ モード切替部
２１４ 第２保護制御部
２１５ 充電電圧調節部
２３１，２３２，２３３，２３４ Ａ／Ｄコンバータ
Ｂ 組電池
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４ 二次電池
ＣＮ１，ＣＮ２，ＯＦＦ 端子
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 基準電圧源
Ｅ５１，Ｅ５２，Ｅ５３，Ｅ５４ 可変電圧源
Ｆ１，Ｆ２ 温度ヒューズ
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４ コンパレータ
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ１１，Ｐ３１ 接続点
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ スイッチング素子
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４ 抵抗
ＲＳ 電流検出抵抗
Ｒｅｆ１，Ｒｅｆ２，Ｒｅｆ３，Ｒｅｆ４ 基準電圧
Ｒｈ ヒータ
Ｓ１ 制御信号
ＳＷ１ 切替スイッチ
ＳＷ５１，ＳＷ５２，ＳＷ５３，ＳＷ５４，ＳＷ５５ スイッチ
ＴＰ１，ＴＰ２，ＴＰ３，ＴＰ４，ＴＰＧ 接続端子
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４ 電圧
Ｖｄ 差分電圧
Ｖｅ１，Ｖｅ２ 基準電圧
Ｖｏｕｔ 出力電圧
Ｖｒｅｆ１，Ｖｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３，Ｖｒｅｆ４ 第１基準電圧
Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２，Ｖｔｈ３，Ｖｔｈ４ 第２基準電圧

Claims (9)

1. 二次電池の端子電圧を取得する電池電圧取得部と、
   共通の入力電圧を検出する一対の第１及び第２電圧検出部と、
   前記第１電圧検出部によって検出された検出電圧を、予め設定された第１基準電圧と比較し、当該検出電圧が前記第１基準電圧を超えた場合、過電圧を検出する過電圧検出部と、
   前記過電圧検出部によって、前記過電圧が検出されたとき、前記第２電圧検出部によって検出される電圧を取得する第１基準電圧取得部と、
   前記第１基準電圧取得部により取得された電圧とは、予め設定された差分電圧だけ異なる第２基準電圧を設定する第２基準電圧設定部と、
   前記第２基準電圧設定部によって前記第２基準電圧が設定された後、前記電池電圧取得部によって取得された電圧を前記一対の第１及び第２電圧検出部へ前記入力電圧として供給することにより、前記二次電池の端子電圧を前記第１及び第２電圧検出部で検出させる通常モードに切り替えるモード切替部と、
   前記通常モード中に、前記過電圧検出部によって過電圧が検出された場合、前記二次電池の充電を禁止する第１保護制御部と、
   前記通常モード中に、前記第２電圧検出部によって検出される電圧が、前記第２基準電圧設定部により設定される第２基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止する第２保護制御部とを備えること
   を特徴とする電池保護回路。
2. 所定の検査用電圧を生成する検査電圧生成部と、
   前記電池電圧取得部によって取得された電圧と前記検査電圧生成部によって生成された電圧とのうちいずれかを前記入力電圧として前記一対の第１及び第２電圧検出部へ供給する電圧切替部とをさらに備え、
   前記第１基準電圧取得部は、
   前記電圧切替部によって、前記検査電圧生成部により生成された検査用電圧を前記一対の第１及び第２電圧検出部へ供給させると共に、前記検査電圧生成部によって前記検査用電圧を徐々に増大させることにより、前記過電圧検出部によって前記過電圧を検出させ、当該過電圧が検出されたときに前記第２電圧検出部によって検出される電圧を取得し、
   前記モード切替部は、
   前記電圧切替部によって、前記電池電圧取得部により取得された電圧を前記第１及び第２電圧検出部へ供給させることにより、前記通常モードへの切替を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の電池保護回路。
3. 前記電池電圧取得部は、
   直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧を取得し、
   前記一対の第１及び第２電圧検出部は、
   前記複数の二次電池と対応して複数対設けられ、
   前記過電圧検出部は、
   前記複数の第１電圧検出部によって検出された検出電圧を、それぞれ前記第１基準電圧と比較することにより過電圧を検出し、
   前記第１基準電圧取得部は、
   前記複数対の第１及び第２電圧検出部の各入力電圧の増大に応じて前記過電圧検出部により前記過電圧が検出されたとき、前記各第２電圧検出部によって検出される電圧を、当該各第２電圧検出部に対応する電圧として取得し、
   前記第２基準電圧設定部は、
   前記各第２電圧検出部に対応する電圧を、前記差分電圧だけ異ならせて前記各第２電圧検出部に対応する複数の第２基準電圧として設定し、
   前記第２保護制御部は、
   前記通常モード中に、前記各第２電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第２電圧検出部に対応して設定された第２基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止すること
   を特徴とする請求項１又は２記載の電池保護回路。
4. 前記電池電圧取得部は、
   直列に接続された複数の二次電池の各両端電圧を取得し、
   前記一対の第１及び第２電圧検出部は、
   前記複数の二次電池と対応して複数対設けられ、
   前記過電圧検出部は、
   前記複数の第１電圧検出部によって検出された検出電圧を、それぞれ前記第１基準電圧と比較することにより過電圧を検出し、
   前記第１基準電圧取得部は、
   前記複数対の第１及び第２電圧検出部を、順次前記電圧切替部によって選択させ、当該選択された第１及び第２電圧検出部の対へ前記検査電圧生成部によって生成された検査用電圧を供給させると共に前記検査電圧生成部によって前記検査用電圧を徐々に増大させることにより、前記過電圧検出部によって前記過電圧を検出させ、当該過電圧が検出されたときに各第２電圧検出部によって検出される電圧を、各第２電圧検出部に対応する電圧として取得し、
   前記第２基準電圧設定部は、
   前記各第２電圧検出部に対応する電圧を、前記差分電圧だけ異ならせて前記各第２電圧検出部に対応する複数の第２基準電圧として設定し、
   前記第２保護制御部は、
   前記通常モード中に、前記各第２電圧検出部によって検出される電圧が、当該各第２電圧検出部に対応して設定された第２基準電圧を超えた場合、前記二次電池の充電を禁止すること
   を特徴とする請求項２記載の電池保護回路。
5. 前記電池電圧取得部は、
   前記直列接続された複数の二次電池間における正極と負極との接続点の電圧を、当該接続点の高電位側の二次電池に対応する前記第１及び第２電圧検出部の対へ負極側電圧として供給すると共に当該接続点の低電位側の二次電池に対応する前記第１及び第２電圧検出部の対へ正極側電圧として供給する複数の電圧供給路を含み、
   前記電圧切替部は、
   前記複数の電圧供給路を一つ置きに選択可能な切替スイッチを含み、
   前記第１基準電圧取得部は、
   前記切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が負極側電圧として供給される前記第２電圧検出部に対応する電圧を取得するときは、前記切替スイッチによって、当該第２電圧検出部及び当該第２電圧検出部と対になる第１電圧検出部へ前記負極側電圧を供給する電圧供給路を選択させ、当該選択された電圧供給路の電圧を前記検査電圧生成部によって徐々に低下させることにより、当該選択された対の第１及び第２電圧検出部への供給電圧を徐々に増大させ、
   前記切替スイッチにより選択可能な電圧供給路の電圧が正極側電圧として供給される前記第２電圧検出部に対応する電圧を取得するときは、前記切替スイッチによって、当該第２電圧検出部及び当該第２電圧検出部と対になる第１電圧検出部へ前記正極側電圧を供給する電圧供給路を選択させ、当該選択された電圧供給路の電圧を前記検査電圧生成部によって徐々に増大させることにより、当該選択された対の第１及び第２電圧検出部への供給電圧を徐々に増大させること
   を特徴とする請求項４記載の電池保護回路。
6. 外部からの指示に応じて前記二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電回路によって前記充電電圧が供給されている場合に、前記通常モード中に前記第２電圧検出部によって検出された前記二次電池の端子電圧が前記充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えたとき、前記充電回路へ前記充電電圧を低下させる旨の指示を出力する充電電圧調節部をさらに備えること
   を特徴とする請求項１又は２記載の電池保護回路。
7. 外部からの指示に応じて前記複数の二次電池を充電するための充電電圧を供給する充電回路によって前記充電電圧が供給されている場合に、前記通常モード中に前記第２電圧検出部によって検出された前記複数の両端電圧のうち、最大の電圧が前記充電電圧の上限として予め設定された上限電圧を超えたとき、前記充電回路へ前記充電電圧を低下させる旨の指示を出力する充電電圧調節部をさらに備えること
   を特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の電池保護回路。
8. 前記二次電池の充電経路に直列に設けられたスイッチング素子と、
   前記二次電池の充電経路に直列に設けられた温度ヒューズと、
   前記温度ヒューズを溶断させるヒータとをさらに備え、
   前記第１保護制御部は、
   前記ヒータによって前記温度ヒューズを溶断させることによって前記二次電池の充電を禁止し、
   前記第２保護制御部は、
   前記スイッチング素子をオフさせることによって前記二次電池の充電を禁止し、
   前記第２基準電圧設定部は、
   前記第１基準電圧取得部により取得された電圧から、前記差分電圧を減算することにより前記第２基準電圧を設定すること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池保護回路。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の電池保護回路と、
   前記二次電池と
   を備えることを特徴とする電池パック。

Images