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JP2001057740A - Battery protection device - Google Patents

Battery protection device

Info

Publication number
JP2001057740A
JP2001057740A JP11231660A JP23166099A JP2001057740A JP 2001057740 A JP2001057740 A JP 2001057740A JP 11231660 A JP11231660 A JP 11231660A JP 23166099 A JP23166099 A JP 23166099A JP 2001057740 A JP2001057740 A JP 2001057740A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
battery
state
switching means
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11231660A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Iichiro Mori
猪一郎 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP11231660A priority Critical patent/JP2001057740A/en
Priority to US09/635,054 priority patent/US6222346B1/en
Publication of JP2001057740A publication Critical patent/JP2001057740A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性及びサイクル寿命の高い電池保護装置
を提供する。 【解決手段】 制御回路8により二次電池5の電池電圧
E1と二次電池5から充放電回路で接続された入出力端
子11、12の端子電圧E2とを検出して、電池電圧E
1が充電禁止電圧以下及び放電禁止電圧以上であると
き、充放電回路に直列接続された第1及び第2のFET
6、7をオンに制御する。電池電圧E1が充電禁止電圧
以上であるとき第1のFET6をオフに制御し、端子電
圧E2がE1>E2のときにはオンに制御する。電池電
圧E1が放電禁止電圧以下であるとき第2のFET7を
オフに制御し、端子電圧E2がE1>E2のときにはオ
ンに制御する。この制御により第1及び第2のFET
6、7の寄生ダイオード6a、7aには電流が流れず、
発熱による劣化が防止できる。
(57) [Problem] To provide a battery protection device having high reliability and high cycle life. SOLUTION: A control circuit 8 detects a battery voltage E1 of a secondary battery 5 and a terminal voltage E2 of input / output terminals 11 and 12 connected by a charging / discharging circuit from the secondary battery 5 to detect a battery voltage E1.
A first FET and a second FET connected in series to a charge / discharge circuit when 1 is equal to or lower than a charge inhibition voltage and equal to or higher than a discharge inhibition voltage;
6 and 7 are turned on. When the battery voltage E1 is equal to or higher than the charge prohibition voltage, the first FET 6 is turned off, and when the terminal voltage E2 is E1> E2, the first FET 6 is turned on. When the battery voltage E1 is equal to or lower than the discharge prohibition voltage, the second FET 7 is turned off, and when the terminal voltage E2 is E1> E2, the second FET 7 is turned on. By this control, the first and second FETs
No current flows through the parasitic diodes 6a, 7a of 6, 7
Deterioration due to heat generation can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池等の二次電池を過充電や過放電から保護する電池
保護装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery protection device for protecting a secondary battery such as a lithium ion secondary battery from overcharge or overdischarge.

【0002】[0002]

【従来の技術】二次電池は適正な充放電条件を越えた過
充電や過放電がなされると破損や劣化をまねくことにな
る。特に、リチウム系二次電池は過充電の進行によって
電解液の分解に伴うガスの発生や温度上昇により電池の
破損に至りやすいため、過充電状態に陥らせない充電制
御が必要となる。そこで、過充電や過放電を防止する電
池保護装置を設け、二次電池の充放電を電池保護装置を
介して行い、過充電または過放電の状態が検出されたと
き充放電回路を遮断して二次電池を保護する手段が講じ
られる。
2. Description of the Related Art A secondary battery may be damaged or deteriorated if overcharged or overdischarged beyond proper charge / discharge conditions. In particular, a lithium-based secondary battery is liable to be damaged due to generation of gas due to decomposition of the electrolytic solution due to the progress of overcharging and temperature rise, and therefore, it is necessary to control charging so as not to fall into an overcharged state. Therefore, a battery protection device for preventing overcharge and overdischarge is provided, charging and discharging of the secondary battery is performed through the battery protection device, and when the state of overcharge or overdischarge is detected, the charge / discharge circuit is shut off. Measures are taken to protect the secondary battery.

【0003】図6は、特許2872365号公報に開示
された二次電池の保護装置の構成を示すもので、二次電
池30から入出力端子34、35に接続する充放電回路
に第1のスイッチ素子31と第2のスイッチ素子32と
が直列に接続され、これらの第1及び第2の各スイッチ
素子31、32を制御手段33によって導通状態と遮断
状態とに制御するように構成されている。制御手段33
は、二次電池30の電圧を検出して、電池電圧が過充電
状態となる充電禁止電圧以下の状態では第1のスイッチ
素子31を導通状態に制御し、電池電圧が過放電状態と
なる放電禁止電圧以上の状態では第2のスイッチ素子3
2を導通状態に制御する。即ち、二次電池30が適正な
充放電条件下にある状態では、第1及び第2のスイッチ
素子31、32は導通状態にあり、二次電池30の充放
電回路は入出力端子34、35に導通接続される。
FIG. 6 shows a configuration of a protection device for a secondary battery disclosed in Japanese Patent No. 2872365, in which a charging / discharging circuit connecting the secondary battery 30 to input / output terminals 34 and 35 includes a first switch. An element 31 and a second switch element 32 are connected in series, and each of the first and second switch elements 31 and 32 is controlled by a control unit 33 into a conductive state and a cutoff state. . Control means 33
Detects the voltage of the secondary battery 30 and controls the first switch element 31 to a conductive state when the battery voltage is equal to or lower than a charge prohibiting voltage at which the battery voltage becomes an overcharged state. When the voltage is higher than the prohibition voltage, the second switch element 3
2 is controlled to a conductive state. That is, when the secondary battery 30 is under appropriate charge / discharge conditions, the first and second switch elements 31 and 32 are in a conductive state, and the charge / discharge circuit of the secondary battery 30 is connected to the input / output terminals 34 and 35. Are electrically connected.

【0004】電池電圧が前記充電禁止電圧以上になった
ときは、制御手段33は第1のスイッチ素子31を遮断
状態に制御するので充放電回路は遮断され、充電が停止
されて二次電池30が過充電状態に陥ることが防止され
る。また、電池電圧が前記放電禁止電圧以下になったと
きは、制御手段33は第2のスイッチ素子32を遮断状
態に制御するので充放電回路は遮断され、放電が停止さ
れて二次電池30が過放電状態に陥ることが防止され
る。
When the battery voltage becomes equal to or higher than the charge prohibiting voltage, the control means 33 controls the first switch element 31 to be in a cut-off state, so that the charge / discharge circuit is cut off, charging is stopped, and the secondary battery 30 is stopped. Is prevented from falling into an overcharged state. When the battery voltage becomes equal to or lower than the discharge inhibition voltage, the control unit 33 controls the second switch element 32 to be in the cutoff state, so that the charge / discharge circuit is cut off, the discharge is stopped, and the secondary battery 30 is turned off. An overdischarge state is prevented.

【0005】前記第1及び第2のスイッチ素子31、3
2は、図示するようにドレイン−ソース間にそれぞれ寄
生ダイオード31a、32aを有している。この寄生ダ
イオード31a、32aは、第1のスイッチ素子31の
場合には寄生ダイオード31aの順方向が二次電池30
の放電方向になるように、第2のスイッチ素子32の場
合には寄生ダイオード32aの順方向が二次電池30の
充電方向になるように、第1及び第2のスイッチ素子3
1、32が接続されている。
The first and second switch elements 31, 3
2 has parasitic diodes 31a and 32a between the drain and the source as shown. In the case of the first switch element 31, the parasitic diodes 31a and 32a
In the case of the second switch element 32, the first switch element 3 and the second switch element 3 are arranged such that the forward direction of the parasitic diode 32a is the charge direction of the secondary battery 30.
1, 32 are connected.

【0006】前述のように制御手段33は過充電を防止
するために第1のスイッチ素子31を遮断状態に制御し
たとき、寄生ダイオード31aを通じて放電回路が形成
されているので、二次電池30は寄生ダイオード31a
を通じた放電が可能であり、放電により電池電圧が充電
禁止電圧より低い充電解除電圧以下になったとき、制御
手段33は第1のスイッチ素子31を導通状態に制御し
て、寄生ダイオード31aを通過させない放電状態に戻
す。また、過放電を防止するために第2のスイッチ素子
32を遮断状態に制御したとき、寄生ダイオード32a
を通じて充電回路が形成されているので、二次電池30
は寄生ダイオード32aを通じた充電が可能であり、充
電により電池電圧が放電禁止電圧より高い放電解除電圧
以上になったとき、制御手段33は第2のスイッチ素子
32を導通状態に制御して、寄生ダイオード32aを通
過させない充電状態に戻す。
As described above, when the control means 33 controls the first switch element 31 to be in the cut-off state in order to prevent overcharging, the discharge circuit is formed through the parasitic diode 31a. Parasitic diode 31a
When the battery voltage becomes equal to or lower than the charge release voltage lower than the charge prohibition voltage due to the discharge, the control unit 33 controls the first switch element 31 to be in a conductive state and passes through the parasitic diode 31a. Return to a discharge state that will not be allowed. Further, when the second switch element 32 is controlled to be in the cut-off state in order to prevent overdischarge, the parasitic diode 32a
Charging circuit is formed through the secondary battery 30
Can be charged through the parasitic diode 32a, and when the battery voltage becomes equal to or higher than the discharge release voltage higher than the discharge prohibition voltage by the charging, the control means 33 controls the second switch element 32 to a conductive state, and The charge state is returned to a state in which the diode 32a does not pass.

【0007】このように、第1及び第2のスイッチ素子
31、32がそれぞれ有する寄生ダイオード31a、3
2aを利用して、充電禁止の状態での放電が可能であ
り、放電禁止の状態での充電が可能となり、二次電池3
0を過充電及び過放電から防止する回路遮断の状態でも
二次電池30の使用を可能としている。
[0007] As described above, the parasitic diodes 31a, 3a and 3a of the first and second switch elements 31 and 32 respectively.
2a, it is possible to discharge in a state where charging is prohibited, and it is possible to charge in a state where charging is prohibited.
The use of the secondary battery 30 is possible even in a circuit cut-off state for preventing 0 from overcharge and overdischarge.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成においては、充電禁止または放電禁止の状態から
それぞれ解除電圧に達するまでの間は寄生ダイオードを
通じた放電または充電がなされるため、寄生ダイオード
に大きな電流が流れたとき、第1のスイッチ素子または
第2のスイッチ素子は発熱して劣化を来す問題点があっ
た。即ち、第1及び第2の各スイッチ素子として用いら
れるパワーMOSFETにおいて、ドレイン−ソース間
に電流が流れたときの電力損失に比して、寄生ダイオー
ドの順方向に同一値の電流が流れたときの電力損失の方
が数倍以上に大きく、ドレイン−ソース間に流れた電流
による発熱がパワーMOSFETに異常を来さない状態
であっても、同一値の電流が寄生ダイオードに流れると
パワーMOSFETに熱破壊を発生させ、劣化をまねく
ことになる。
However, in the above-described conventional configuration, the discharge or charge is performed through the parasitic diode from the state of prohibition of charging or from the state of prohibition of discharging until reaching the release voltage. When a current flows, the first switch element or the second switch element generates heat and has a problem of deterioration. That is, in the power MOSFET used as each of the first and second switch elements, when a current having the same value flows in the forward direction of the parasitic diode as compared with the power loss when the current flows between the drain and the source. Power loss is several times greater than that of the power MOSFET, and even if heat generated by the current flowing between the drain and the source does not cause an abnormality in the power MOSFET, if the same current flows through the parasitic diode, Thermal destruction will occur, leading to deterioration.

【0009】本発明が目的とするところは、スイッチン
グ素子が有する寄生ダイオードに放電電流または充電電
流が流れないように制御して、充電禁止時に放電を、放
電禁止時に充電を可能とした電池保護装置を提供するこ
とにある。
It is an object of the present invention to provide a battery protection device that controls discharge current or charge current not to flow through a parasitic diode of a switching element to enable discharge when charging is prohibited and charge when discharging is prohibited. Is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第1発明に係る電池保護装置は、二次電池の正
極及び負極と入出力端子の正極及び負極との間をそれぞ
れ同極間で接続する充放電回路に、第1のスイッチング
手段と第2のスイッチング手段とを直列に接続し、制御
手段によって、二次電池の正極、負極間の電池電圧と、
前記入出力端子の正極、負極間の端子電圧とを検出し
て、前記電池電圧が二次電池の充電を停止させる充電禁
止電圧以下であるときは前記第1のスイッチング手段を
オン状態に制御し、電池電圧が二次電池の放電を停止さ
せる放電禁止電圧以上であるときは前記第2のスイッチ
ング手段をオン状態に制御し、電池電圧が前記充電禁止
電圧以上になったときに第1のスイッチング手段をオフ
状態に制御してオフ状態を保持し、端子電圧が電池電圧
より低くなったときに第1のスイッチング手段をオン状
態に制御し、電池電圧が前記放電禁止電圧以下になった
ときに第2のスイッチング手段をオフ状態に制御してオ
フ状態を保持し、端子電圧が電池電圧より高くなったと
きに第2のスイッチング手段をオン状態に制御すること
を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a battery protection device, wherein the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery and the positive electrode and the negative electrode of the input / output terminal have the same polarity. A first switching means and a second switching means are connected in series to a charging / discharging circuit connected between them, and a battery voltage between a positive electrode and a negative electrode of the secondary battery is controlled by the control means;
Detecting the terminal voltage between the positive electrode and the negative electrode of the input / output terminal, and controlling the first switching means to an on state when the battery voltage is equal to or lower than a charge prohibiting voltage for stopping charging of the secondary battery. When the battery voltage is equal to or higher than the discharge prohibiting voltage for stopping the discharge of the secondary battery, the second switching means is controlled to be in an ON state, and when the battery voltage becomes equal to or higher than the charging prohibiting voltage, the first switching is performed. Controlling the means to an off state and holding the off state; controlling the first switching means to an on state when the terminal voltage is lower than the battery voltage; and controlling the first switching means when the battery voltage becomes equal to or lower than the discharge inhibition voltage. The second switching means is controlled to be in an off state to maintain the off state, and when the terminal voltage becomes higher than the battery voltage, the second switching means is controlled to be in an on state.

【0011】上記第1発明の構成によれば、電池電圧が
充電禁止電圧以下で放電禁止電圧以上の適正な充放電条
件下にあるとき、制御手段は第1及び第2の各スイッチ
ング手段をオン状態に制御するので、二次電池は入出力
端子に接続されて充電及び放電が可能となる。電池電圧
が充電禁止電圧以上になったとき、制御手段は第1のス
イッチング手段をオフ状態に制御して二次電池への充電
を停止させるが、端子電圧が電池電圧より低い放電状態
が検出されたときには、第1のスイッチング手段をオン
状態に制御して二次電池の放電を可能とする。また、電
池電圧が放電禁止電圧以下になったとき、制御手段は第
2のスイッチング手段をオフ状態に制御して二次電池の
放電を停止させるが、端子電圧が電池電圧より高い充電
状態が検出されたときには、第2のスイッチング手段を
オン状態に制御して二次電池の充電を可能とする。
According to the configuration of the first invention, when the battery voltage is under the charging prohibition voltage and under the proper charging / discharging condition that is higher than the discharging prohibition voltage, the control means turns on the first and second switching means. Since the state is controlled, the secondary battery is connected to the input / output terminal and can be charged and discharged. When the battery voltage becomes equal to or higher than the charge prohibiting voltage, the control means controls the first switching means to an off state to stop charging the secondary battery, but a discharge state in which the terminal voltage is lower than the battery voltage is detected. In this case, the first switching means is controlled to be in the ON state, thereby enabling the discharge of the secondary battery. When the battery voltage becomes equal to or lower than the discharge prohibiting voltage, the control means controls the second switching means to an off state to stop discharging the secondary battery, but detects a charge state in which the terminal voltage is higher than the battery voltage. When it is done, the second switching means is controlled to the ON state to enable charging of the secondary battery.

【0012】第1及び第2のスイッチング手段としてパ
ワーMOSFETを用いたとき、そのドレイン−ソース
方向と逆方向を順方向とする寄生ダイオードが内蔵さ
れ、従来技術においては、充電禁止の制御がなされてい
る状態で放電を行ったとき、第1のスイッチング手段が
有する寄生ダイオードを通じて放電させ、放電禁止の制
御がなされている状態で充電を行ったとき、第2のスイ
ッチング手段が有する寄生ダイオードを通じて充電させ
ている。しかし、寄生ダイオードに大きな充放電電流が
流れることによりスイッチング手段が発熱し、それに伴
う劣化が生じる問題点があったが、本発明の構成では寄
生ダイオードに充放電電流が流れないので、従来構成に
係る問題点は生じず、信頼性且つ耐久性の高い電池保護
装置を提供することができる。
When a power MOSFET is used as the first and second switching means, a parasitic diode whose forward direction is opposite to the drain-source direction is built in. In the prior art, charge inhibition is controlled. When the discharge is performed in a state where the discharge is performed, the discharge is performed through a parasitic diode included in the first switching unit. When the discharge is performed in a state where the discharge inhibition control is performed, the discharge is performed through a parasitic diode included in the second switching unit. ing. However, there was a problem that a large charging / discharging current flows through the parasitic diode, thereby causing the switching means to generate heat and resulting deterioration.However, according to the configuration of the present invention, no charging / discharging current flows through the parasitic diode. Such a problem does not occur, and a highly reliable and durable battery protection device can be provided.

【0013】また、上記目的を達成するための本願の第
2発明に係る電池保護装置は、二次電池の正極及び負極
と入出力端子の正極及び負極との間をそれぞれ同極間で
接続する充放電回路に、第1のスイッチング手段と第2
のスイッチング手段とを直列に接続し、制御手段によっ
て、二次電池の正極、負極間の電池電圧と、前記充放電
回路の電流方向とを検出して、前記電池電圧が二次電池
の充電を停止させる充電禁止電圧以下であるときは前記
第1のスイッチング手段をオン状態に制御し、電池電圧
が二次電池の放電を停止させる放電禁止電圧以上である
ときは前記第2のスイッチング手段をオン状態に制御
し、電池電圧が前記充電禁止電圧以上になったときに第
1のスイッチング手段をオフ状態に制御してオフ状態を
保持し、電流方向が放電方向になったときに第1のスイ
ッチング手段をオン状態に制御し、電池電圧が前記放電
禁止電圧以下になったときに第2のスイッチング手段を
オフ状態に制御してオフ状態を保持し、電流方向が充電
方向になったときに第2のスイッチング手段をオン状態
に制御することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a battery protection device for connecting a positive electrode and a negative electrode of a secondary battery and a positive electrode and a negative electrode of an input / output terminal between the same electrodes. The first switching means and the second switching means
The switching means is connected in series, and the control means detects the battery voltage between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery and the current direction of the charge / discharge circuit, and the battery voltage controls the charging of the secondary battery. When the voltage is equal to or lower than the charging prohibition voltage to be stopped, the first switching means is controlled to an on state. When the battery voltage is equal to or higher than the discharge prohibition voltage for stopping discharging of the secondary battery, the second switching means is turned on. State, and when the battery voltage becomes equal to or higher than the charge prohibition voltage, the first switching means is turned off to maintain the off state, and when the current direction becomes the discharge direction, the first switching means is turned off. Means is controlled to an on state, and when the battery voltage becomes equal to or less than the discharge inhibition voltage, the second switching means is controlled to an off state to hold the off state, and when the current direction becomes the charging direction, And controlling the second switching means in the ON state.

【0014】上記第2発明の構成によれば、電池電圧が
充電禁止電圧以下で放電禁止電圧以上の適正な充放電条
件下にあるとき、制御手段は第1及び第2の各スイッチ
ング手段をオン状態に制御するので、二次電池は入出力
端子に接続されて充電及び放電が可能となる。電池電圧
が充電禁止電圧以上になったとき、制御手段は第1のス
イッチング手段をオフ状態に制御して二次電池への充電
を停止させるが、電流方向が放電方向と検出されたとき
には、第1のスイッチング手段をオン状態に制御して二
次電池の放電を可能とする。また、電池電圧が放電禁止
電圧以下になったとき、制御手段は第2のスイッチング
手段をオフ状態に制御して二次電池の放電を停止させる
が、電流方向が充電方向と検出されたときには、第2の
スイッチング手段をオン状態に制御して二次電池の充電
を可能とする。
According to the second aspect of the invention, when the battery voltage is equal to or lower than the charging inhibition voltage and the battery is under appropriate charging / discharging conditions equal to or higher than the discharging inhibition voltage, the control means turns on the first and second switching means. Since the state is controlled, the secondary battery is connected to the input / output terminal and can be charged and discharged. When the battery voltage becomes equal to or higher than the charge prohibition voltage, the control means controls the first switching means to an off state to stop charging the secondary battery. The first switching means is controlled to be in the ON state, and the secondary battery can be discharged. When the battery voltage becomes equal to or lower than the discharge prohibition voltage, the control means controls the second switching means to an off state to stop discharging the secondary battery, but when the current direction is detected as the charging direction, The second switching means is controlled to be in an ON state to enable charging of the secondary battery.

【0015】従って、第1及び第2の各スイッチング手
段としてパワーMOSFETを用いたとき、それが内蔵
する寄生ダイオードに充放電電流が流れることがなく、
従来技術の問題点であった寄生ダイオードに大きな充放
電電流が流れることによるパワーMOSFETの発熱に
伴う劣化を生じさせないので、信頼性且つ耐久性の高い
電池保護装置を提供することができる。
Therefore, when a power MOSFET is used as each of the first and second switching means, no charge / discharge current flows through the parasitic diode incorporated therein,
Since the deterioration caused by the heat generation of the power MOSFET due to the large charge / discharge current flowing through the parasitic diode, which is a problem of the related art, does not occur, a highly reliable and highly durable battery protection device can be provided.

【0016】上記第2発明の構成において、電流方向
は、第1及び/又は第2の各スイッチング手段の両端の
電圧から検出することができる。即ち、第1及び/又は
第2の各スイッチング手段の微小なオン抵抗による両端
電圧の電圧傾斜方向が充電方向と放電方向とによって異
なることから電流方向が検出できる。
In the configuration of the second invention, the current direction can be detected from the voltage between both ends of the first and / or second switching means. That is, the current direction can be detected from the fact that the voltage gradient direction of the voltage between both ends due to the minute ON resistance of each of the first and / or second switching means differs depending on the charging direction and the discharging direction.

【0017】また、電流方向は、充放電回路に直列接続
した抵抗器の両端の電圧から検出することができる。即
ち、抵抗器の両端電圧の電圧傾斜方向が充電方向と放電
方向とによって異なることから電流方向が検出できる。
The current direction can be detected from the voltage across the resistor connected in series to the charge / discharge circuit. That is, since the voltage gradient direction of the voltage across the resistor differs depending on the charging direction and the discharging direction, the current direction can be detected.

【0018】また、上記目的を達成する本願の第3発明
に係る電池保護装置は、二次電池の正極及び負極と入出
力端子の正極及び負極との間をそれぞれ同極間で接続す
る充放電回路に、第1のスイッチング手段と第2のスイ
ッチング手段とを直列に接続し、制御手段によって、二
次電池の正極、負極間の電池電圧と、前記入出力端子の
正極、負極間の端子電圧とを検出して、前記電池電圧が
二次電池の充電を停止させる充電禁止電圧以下で、電池
電圧が二次電池の放電を停止させる放電禁止電圧以上で
あるとき、第1及び第2の各スイッチング手段をオン状
態に制御し、電池電圧が前記充電禁止電圧以上になった
とき、端子電圧が電池電圧より高いときに第1及び第2
の各スイッチング手段をオフ状態に制御してオフ状態を
保持し、端子電圧が電池電圧より低くなったときに第1
及び第2の各スイッチング手段をオン状態に制御し、電
池電圧が前記放電禁止電圧以下になったとき、端子電圧
が電池電圧より低いときに第1及び第2の各スイッチン
グ手段をオフ状態に制御してオフ状態を保持し、端子電
圧が電池電圧より高くなったときに第1及び第2の各ス
イッチング手段をオン状態に制御することを特徴とす
る。
A battery protection device according to a third aspect of the present invention that achieves the above object is a charge / discharge device that connects the positive electrode and the negative electrode of a secondary battery and the positive electrode and the negative electrode of an input / output terminal between the same electrodes. A first switching means and a second switching means are connected in series to a circuit, and a control means controls a battery voltage between a positive electrode and a negative electrode of the secondary battery and a terminal voltage between a positive electrode and a negative electrode of the input / output terminal. And when the battery voltage is equal to or lower than the charge inhibition voltage for stopping the charging of the secondary battery and the battery voltage is equal to or higher than the discharge inhibition voltage for stopping the discharging of the secondary battery, The switching means is controlled to be in an on state, and when the battery voltage is equal to or higher than the charge inhibition voltage, and when the terminal voltage is higher than the battery voltage, the first and the second are controlled.
Each of the switching means is controlled to be in an off state to maintain the off state. When the terminal voltage becomes lower than the battery voltage, the first
And controlling each of the second switching means to be in an on state, and controlling the first and second switching means to be in an off state when the battery voltage is equal to or lower than the discharge inhibition voltage, and when the terminal voltage is lower than the battery voltage. And maintaining the off state, and controlling the first and second switching means to the on state when the terminal voltage becomes higher than the battery voltage.

【0019】上記第3発明の構成によれば、制御手段は
電池電圧と端子電圧との状態に応じて第1及び第2の各
スイッチング手段を1つの制御信号によって同時にオン
またはオフに制御する。電池電圧が充電禁止電圧以下で
あり、放電禁止電圧以上であるときには、端子電圧と電
池電圧との差にかかわらず第1及び第2の各スイッチン
グ手段をオンに制御して充放電を可能にする。電池電圧
が充電禁止電圧以上でであるとき、端子電圧が電池電圧
より高いときには第1及び第2の各スイッチング手段を
オフに制御して充電を停止させるが、端子電圧が電池電
圧より低いときには第1及び第2の各スイッチング手段
をオンに制御して放電を可能にする。電池電圧が放電禁
止電圧以下であるとき、端子電圧が電池電圧より低いと
きには第1及び第2の各スイッチング手段をオフに制御
して放電を停止させるが、端子電圧が電池電圧より高い
ときには第1及び第2の各スイッチング手段をオンに制
御して充電を可能にする。
According to the configuration of the third invention, the control means controls the first and second switching means to be simultaneously turned on or off by one control signal in accordance with the state of the battery voltage and the terminal voltage. When the battery voltage is equal to or lower than the charge prohibition voltage and equal to or higher than the discharge prohibition voltage, the first and second switching means are turned on to enable charging and discharging regardless of the difference between the terminal voltage and the battery voltage. . When the battery voltage is equal to or higher than the charge prohibition voltage, when the terminal voltage is higher than the battery voltage, the first and second switching means are controlled to be turned off to stop charging. Each of the first and second switching means is controlled to be turned on to enable discharge. When the battery voltage is equal to or lower than the discharge prohibiting voltage, the first and second switching means are turned off to stop discharging when the terminal voltage is lower than the battery voltage, but when the terminal voltage is higher than the battery voltage, the first and second switching means are turned off. And the second switching means is controlled to be ON to enable charging.

【0020】従って、第1及び第2の各スイッチング手
段として好適なパワーMOSFETを用いたとき、それ
が内蔵する寄生ダイオードに、充電禁止の制御がなされ
ている状態で放電を行ったときの放電電流、あるいは放
電禁止の制御がなされている状態で充電を行ったときの
充電電流が流れることがなく、従来技術の問題点であっ
た寄生ダイオードに大きな充放電電流が流れることによ
りパワーMOSFETが発熱し、それに伴う劣化が生じ
ることがなく、信頼性且つ耐久性の高い電池保護装置を
提供することができる。
Therefore, when a suitable power MOSFET is used as each of the first and second switching means, the discharge current when the parasitic diode incorporated therein is discharged in a state in which the charge inhibition is controlled is performed. In addition, the charging current does not flow when charging is performed in a state where the discharge is inhibited, and a large charge / discharge current flows through the parasitic diode, which is a problem of the related art, and the power MOSFET generates heat. Thus, it is possible to provide a highly reliable and durable battery protection device that does not suffer from the accompanying deterioration.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
The embodiment described below is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.

【0022】図1は、第1の実施形態に係る電池保護装
置1の構成を示すもので、リチウムイオン二次電池とし
て形成された二次電池5に接続して電池電源装置として
構成したもので、入出力端子11、12に充電器を接続
して二次電池5を充電し、入出力端子11、12に電池
使用機器を接続して二次電池5から放電するとき、電池
保護装置1は二次電池5が過充電及び過放電の状態に陥
らないように制御する。
FIG. 1 shows a configuration of a battery protection device 1 according to a first embodiment, which is connected to a secondary battery 5 formed as a lithium ion secondary battery and configured as a battery power supply device. When charging the secondary battery 5 by connecting a charger to the input / output terminals 11 and 12, and discharging the secondary battery 5 by connecting a battery-using device to the input / output terminals 11 and 12, the battery protection device 1 Control is performed so that the secondary battery 5 does not fall into overcharge and overdischarge states.

【0023】図1において、電池保護装置1は、第1の
FET(第1のスイッチング手段)6及び第2のFET
(第2のスイッチング手段)7と、制御回路(制御手
段)8とを備えて構成されている。二次電池5の正極及
び負極と、電池電源装置の正極入出力端子11及び負極
入出力端子12との間を接続する充放電回路は、二次電
池5の正極は電池電源装置の正極入出力端子11に接続
され、二次電池5の負極は前記第1のFET6及び第2
のFET7を介して負極入出力端子12に接続されてい
る。第1及び第2の各FET6、7は、それぞれ寄生ダ
イオード6a、7aを有するパワーMOSFETとして
構成され、第1のFET6は寄生ダイオード6aの順方
向が二次電池5の放電方向になるように、第2のFET
7は寄生ダイオード7aの順方向が二次電池5の充電方
向になるようにそれぞれ接続されている。この第1及び
第2の各FET6、7は、制御回路8からそれぞれのゲ
ートに印加される制御電圧によってソース−ドレイン間
がオン(導通)またはオフ(遮断)の状態に制御され
る。
In FIG. 1, a battery protection device 1 includes a first FET (first switching means) 6 and a second FET
(Second switching means) 7 and a control circuit (control means) 8. A charge / discharge circuit connecting the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery 5 to the positive input / output terminal 11 and the negative input / output terminal 12 of the battery power supply includes a positive input / output terminal of the battery power supply. The negative terminal of the secondary battery 5 is connected to the terminal 11 and the first FET 6 and the second
Is connected to the negative electrode input / output terminal 12 through the FET 7 of FIG. The first and second FETs 6 and 7 are configured as power MOSFETs having parasitic diodes 6a and 7a, respectively. The first FET 6 is configured such that the forward direction of the parasitic diode 6a is the discharge direction of the secondary battery 5. Second FET
Numerals 7 are connected so that the forward direction of the parasitic diode 7a becomes the charging direction of the secondary battery 5. The first and second FETs 6 and 7 are controlled so that the source and the drain are turned on (conducted) or turned off (cut off) by a control voltage applied from the control circuit 8 to each gate.

【0024】前記制御回路8は、二次電池5の正負両極
間の電池電圧E1と、正極入出力端子11と負極入出力
端子12との間の端子電圧E2とを検出して、これらの
電池電圧E1及び端子電圧E2の状態に応じて第1及び
第2の各FET6、7をオンまたはオフの状態に制御す
る。
The control circuit 8 detects a battery voltage E1 between the positive and negative electrodes of the secondary battery 5 and a terminal voltage E2 between the positive input / output terminal 11 and the negative input / output terminal 12, and detects these batteries. The first and second FETs 6 and 7 are turned on or off according to the state of the voltage E1 and the terminal voltage E2.

【0025】前記電池電圧E1が二次電池5の充電を禁
止する充電禁止電圧以下であるときは、制御回路8は第
1のFET6をオンに制御する。また、電池電圧E1が
二次電池5の放電を禁止する放電禁止電圧以上であると
きは、制御回路8は第2のFET7をオンに制御する。
即ち、電池電圧E1が充電禁止電圧と放電禁止電圧との
範囲内にある適正な充放電条件下にあるときには、第1
及び第2の各FET6、7をそれぞれオン状態に制御す
る。この制御により二次電池5の正極及び負極は、それ
ぞれ入出力端子11、12に第1及び第2の各FET
6、7を介して接続されるので、二次電池5の充電及び
放電が可能となる。
When the battery voltage E1 is equal to or lower than the charge prohibition voltage for prohibiting the charging of the secondary battery 5, the control circuit 8 controls the first FET 6 to turn on. When the battery voltage E1 is equal to or higher than the discharge prohibition voltage for prohibiting the discharge of the secondary battery 5, the control circuit 8 controls the second FET 7 to be on.
That is, when the battery voltage E1 is under appropriate charge / discharge conditions within the range between the charge prohibition voltage and the discharge prohibition voltage, the first
And each of the second FETs 6 and 7 is turned on. With this control, the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery 5 are connected to the input / output terminals 11 and 12, respectively, by the first and second FETs.
Since the connection is made via 6, 7, the secondary battery 5 can be charged and discharged.

【0026】また、制御回路8は、電池電圧E1が二次
電池5の充電を禁止する充電禁止電圧以上になったと
き、第1のFET6をオフに制御する。二次電池5は充
電の進行と共に電池電圧E1が上昇し、満充電を越える
過充電は二次電池5の劣化や破損をまねくが、前記充電
禁止電圧を適正に設定しておくことによって二次電池5
を過充電状態に陥らせることが防止される。
The control circuit 8 controls the first FET 6 to be turned off when the battery voltage E1 becomes equal to or higher than a charge prohibition voltage for prohibiting charging of the secondary battery 5. The battery voltage E1 of the secondary battery 5 rises with the progress of charging, and overcharging exceeding the full charge leads to deterioration or damage of the secondary battery 5, but by setting the charging prohibition voltage appropriately, Battery 5
Is prevented from falling into an overcharged state.

【0027】過充電禁止の制御により第1のFET6が
オフ状態にあるとき、その寄生ダイオード6aの順方向
が放電方向に接続されていることにより、二次電池5の
放電は可能である。具体的に言えば、入出力端子11、
12に充電器を接続して充電したとき、二次電池5が充
電によって満充電となった放電禁止電圧に至った時点で
電池保護装置1によって充電が停止されるので、入出力
端子11、12を機器への接続に切り換えると、第2の
FET7及び第1のFET6の寄生ダイオード6aを通
じた放電回路が形成されているので、二次電池5の放電
は可能である。しかし、寄生ダイオード6aを通じた放
電は、前述したように大きな電流が流れたとき第1のF
ET6はその発熱により劣化をまねくことになる。そこ
で、制御回路8は端子電圧E2の検出により、端子電圧
E2が電池電圧E1より高い状態、即ち放電状態が検出
されたとき、第1のFET6をオンに制御する。この制
御により、放電電流は寄生ダイオード6aを流れないの
で、第1のFET6の発熱による劣化は防止される。
When the first FET 6 is in the off state by the overcharge prohibition control, the secondary battery 5 can be discharged because the forward direction of the parasitic diode 6a is connected in the discharging direction. Specifically, the input / output terminal 11,
When charging is performed by connecting a charger to the battery 12, the charging is stopped by the battery protection device 1 when the secondary battery 5 reaches a discharge prohibiting voltage that is fully charged due to the charging. Is switched to the connection to the device, a discharge circuit is formed through the parasitic diode 6a of the second FET 7 and the first FET 6, so that the secondary battery 5 can be discharged. However, the discharge through the parasitic diode 6a causes the first F to flow when a large current flows as described above.
ET6 causes deterioration due to the heat generation. Therefore, the control circuit 8 controls the first FET 6 to be on when the terminal voltage E2 is detected to be higher than the battery voltage E1, that is, when the discharge state is detected. With this control, since the discharge current does not flow through the parasitic diode 6a, deterioration of the first FET 6 due to heat generation is prevented.

【0028】また、制御回路8は、電池電圧E1が二次
電池5の放電を禁止する放電禁止電圧以下になったと
き、第2のFET7をオフに制御する。二次電池5は放
電の進行と共に電池電圧E1が下降し、電池容量がゼロ
近傍に至る過放電は二次電池5の劣化をまねくが、放電
禁止電圧を適正に設定しておくことによって二次電池5
を過放電状態に陥らせることが防止される。
The control circuit 8 controls the second FET 7 to be turned off when the battery voltage E1 becomes equal to or lower than the discharge prohibition voltage for prohibiting the discharge of the secondary battery 5. In the secondary battery 5, the battery voltage E1 decreases with the progress of the discharge, and the overdischarge in which the battery capacity becomes close to zero causes the deterioration of the secondary battery 5, but the secondary battery can be set by appropriately setting the discharge prohibition voltage. Battery 5
Is prevented from falling into an overdischarged state.

【0029】過放電禁止の制御により第2のFET7が
オフ状態に制御されているとき、その寄生ダイオード7
aの順方向が充電方向に接続されていることにより、二
次電池5の充電は可能である。具体的に言えば、入出力
端子11、12に電池使用機器を接続して放電が進行し
て、放電禁止電圧に至った時点で電池保護装置1によっ
て放電が停止されることにより機器の使用が不可となる
ので、入出力端子11、12を充電器への接続に切り換
えると、第1のFET6及び第2のFET7の寄生ダイ
オード7aを通じた充電回路が形成されているので、二
次電池5の放電は可能である。しかし、寄生ダイオード
7aを通じた充電は、第1のFET6と同様に第2のF
ET7は発熱により劣化をまねくことになる。そこで、
制御回路8は端子電圧E2の検出により、端子電圧E2
が電池電圧E1より低い充電状態が検出されたとき、第
2のFET7をオンに制御する。この制御により、充電
電流は寄生ダイオード7aを流れないので、第2のFE
T7の発熱による劣化は防止される。
When the second FET 7 is controlled to be in the off state by the overdischarge prohibition control, the parasitic diode 7
Since the forward direction of a is connected to the charging direction, the charging of the secondary battery 5 is possible. Specifically, the battery-equipped device is connected to the input / output terminals 11 and 12, and the discharge proceeds. When the discharge protection voltage is reached, the discharge is stopped by the battery protection device 1 and the use of the device is stopped. When the input / output terminals 11 and 12 are switched to the connection to the charger, a charging circuit is formed through the parasitic diode 7a of the first FET 6 and the second FET 7. Discharge is possible. However, the charging through the parasitic diode 7a causes the second F
ET7 causes deterioration due to heat generation. Therefore,
The control circuit 8 detects the terminal voltage E2 and detects the terminal voltage E2.
Controls the second FET 7 to be on when a charge state lower than the battery voltage E1 is detected. With this control, the charging current does not flow through the parasitic diode 7a, so that the second FE
Deterioration due to heat generation of T7 is prevented.

【0030】次に、第2及び第3の各の実施形態に係る
電保護装置2について説明する。図2は第2の実施形態
に係る電池保護装置2の構成、図3は第3の実施形態に
係る電池保護装置3の構成を示すもので、それぞれ第1
の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付
し、その説明は省略する。
Next, the electrical protection device 2 according to each of the second and third embodiments will be described. FIG. 2 shows the configuration of the battery protection device 2 according to the second embodiment, and FIG. 3 shows the configuration of the battery protection device 3 according to the third embodiment.
The same reference numerals are given to the same components as those in the configuration of the embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0031】図2において、制御回路9は二次電池5の
正極、負極間の電池電圧E1を検出すると共に、充放電
回路に直列に接続された第1及び第2のFET6、7を
流れる電流方向を検出する。第1及び第2の各FET
6、7はオン状態及びオフ状態において微小な抵抗値を
有しており、直列接続された第1及び第2のFET6、
7の両端の電圧傾斜の方向を検出することによって電流
方向が充電方向Icか放電方向Idかを検知することが
できる。この充放電回路の電圧傾斜の方向は、図3に示
す第3の実施形態に係る電池保護装置3のように、制御
回路10によって充放電回路に直列接続した抵抗器13
の両端電圧を検出することによっても可能である。
In FIG. 2, a control circuit 9 detects a battery voltage E1 between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery 5 and a current flowing through first and second FETs 6, 7 connected in series to a charge / discharge circuit. Detect direction. First and second FETs
Each of the first and second FETs 6 and 7 has a very small resistance value in an on state and an off state.
By detecting the direction of the voltage gradient at both ends of 7, it is possible to detect whether the current direction is the charging direction Ic or the discharging direction Id. The direction of the voltage gradient of the charge / discharge circuit is determined by the resistor 13 connected in series to the charge / discharge circuit by the control circuit 10 as in the battery protection device 3 according to the third embodiment shown in FIG.
It is also possible by detecting the voltage between both ends.

【0032】制御回路9は、電池電圧E1が二次電池5
の充電を禁止する充電禁止電圧以下であるとき、電池電
圧E1が二次電池5の放電を禁止する放電禁止電圧以上
であるとき、即ち、電池電圧E1が充電禁止電圧と放電
禁止電圧との範囲内にある適正な充放電条件下にあると
きには、電流方向がいずれの方向であっても第1及び第
2のFET6、7をそれぞれオン状態に制御する。この
制御により二次電池5の正極及び負極は、それぞれ入出
力端子11、12に第1及び第2のFET6、7を介し
て接続されるので、二次電池5の充電及び放電が可能と
なる。
The control circuit 9 determines that the battery voltage E1 is
When the battery voltage E1 is equal to or lower than the charge inhibition voltage that inhibits the charging of the secondary battery 5, that is, when the battery voltage E1 is equal to or higher than the discharge inhibition voltage that inhibits the discharge of the secondary battery 5. Under the appropriate charging and discharging conditions, the first and second FETs 6 and 7 are controlled to be in the ON state regardless of the current direction. With this control, the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery 5 are connected to the input / output terminals 11 and 12 via the first and second FETs 6 and 7, respectively, so that the secondary battery 5 can be charged and discharged. .

【0033】また、制御回路9は、電池電圧E1が二次
電池5の充電を禁止する充電禁止電圧以上になったと
き、第1のFET6をオフに制御する。この第1のFE
T6がオフ状態に制御されているとき、充放電回路に直
列接続された第1のFET6と第2のFET7との両端
電圧から電流方向を検出して、電流方向が放電方向Id
であるときには、制御回路9は第1のFET6をオンに
制御して、その寄生ダイオード6aを通じた放電を停止
する。この制御によって、放電電流は寄生ダイオード6
aを流れないので、第1のFET6の発熱による劣化は
防止される。
The control circuit 9 controls the first FET 6 to be turned off when the battery voltage E1 becomes equal to or higher than a charge prohibition voltage for prohibiting charging of the secondary battery 5. This first FE
When T6 is controlled to be in the OFF state, the current direction is detected from the voltage between both ends of the first FET 6 and the second FET 7 connected in series to the charging / discharging circuit, and the current direction is changed to the discharging direction Id.
In this case, the control circuit 9 controls the first FET 6 to turn on, and stops discharging through the parasitic diode 6a. By this control, the discharge current is reduced by the parasitic diode 6
Since the first FET 6 does not flow, deterioration of the first FET 6 due to heat generation is prevented.

【0034】また、制御回路9は、電池電圧E1が二次
電池5の放電を禁止する放電禁止電圧以下になったと
き、第2のFET7をオフに制御する。この第2のFE
T7がオフ状態に制御されているとき、充放電回路に直
列接続された第1のFET6と第2のFET7との両端
電圧から電流方向を検出して、電流方向が充電方向Ic
であるときには、制御回路9は第2のFET7をオンに
制御して、その寄生ダイオード6aを通じた放電を停止
する。この制御によって、充電電流は寄生ダイオード6
aを流れないので、第1のFET6の発熱による劣化は
防止される。
The control circuit 9 controls the second FET 7 to turn off when the battery voltage E1 becomes equal to or lower than a discharge prohibiting voltage for prohibiting the discharge of the secondary battery 5. This second FE
When T7 is controlled to be in the off state, the current direction is detected from the voltage between both ends of the first FET 6 and the second FET 7 connected in series to the charging / discharging circuit, and the current direction is changed to the charging direction Ic.
In this case, the control circuit 9 controls the second FET 7 to turn on, and stops the discharge through the parasitic diode 6a. By this control, the charging current is reduced by the parasitic diode 6
Since the first FET 6 does not flow, deterioration of the first FET 6 due to heat generation is prevented.

【0035】図3に示す電池保護装置3の場合では、抵
抗器13の両端電圧により電流方向を検出し、電池保護
装置2の場合と同様に制御される。
In the case of the battery protection device 3 shown in FIG. 3, the current direction is detected based on the voltage between both ends of the resistor 13, and the control is performed in the same manner as in the case of the battery protection device 2.

【0036】次いで、第4の実施形態に係る電池保護装
置4について説明する。図4は電池保護装置4の構成を
示すもので、先に説明した各実施形態の構成と共通する
要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
Next, a battery protection device 4 according to a fourth embodiment will be described. FIG. 4 shows the configuration of the battery protection device 4. Elements common to the configurations of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0037】図4において、制御回路(制御手段)14
は、二次電池5の正極−負極間の電池電圧E1と入出力
端子11、12間の端子電圧E2とを検出して、電池電
圧E1及び端子電圧E2の状態に応じて、第1及び第2
の各FET6、7を1つの制御信号によって同時にオン
またはオフの状態に制御する。
In FIG. 4, a control circuit (control means) 14
Detects the battery voltage E1 between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery 5 and the terminal voltage E2 between the input / output terminals 11 and 12, and detects the first and second voltages according to the state of the battery voltage E1 and the terminal voltage E2. 2
Are simultaneously turned on or off by one control signal.

【0038】図5は、前記制御回路14の制御動作を示
すフローチャートで、以下図5を参照して電池保護装置
4の制御動作について説明する。尚、図5に示すS1、
S2…は制御手順を示すステップ番号であって、本文に
添記する番号と一致する。
FIG. 5 is a flowchart showing the control operation of the control circuit 14. The control operation of the battery protection device 4 will be described below with reference to FIG. S1 shown in FIG.
S2... Are step numbers indicating the control procedure, and correspond to the numbers added to the text.

【0039】制御回路14は、電池電圧E1を検出して
(S1)、これが二次電池5の充電を禁止する充電禁止
電圧以下であり(S2)、二次電池5の放電を禁止する
放電禁止電圧以上であるとき(S3)、即ち、電池電圧
E1が充電禁止電圧と放電禁止電圧との範囲内にある適
正な充放電条件下にあるときには、オン制御信号を出力
して第1及び第2のFET6、7をオン状態に制御する
(S4)。この制御により二次電池5の正極及び負極
は、それぞれ入出力端子11、12に第1及び第2の各
FET6、7を介して接続されるので、二次電池5の充
電及び放電が可能となる。
The control circuit 14 detects the battery voltage E1 (S1), which is equal to or lower than the charge prohibiting voltage for prohibiting the charging of the secondary battery 5 (S2), and prohibits the discharging of the secondary battery 5 for discharging. When the voltage is equal to or higher than the voltage (S3), that is, when the battery voltage E1 is under appropriate charge / discharge conditions within the range between the charge prohibition voltage and the discharge prohibition voltage, an ON control signal is output to output the first and second voltages. FETs 6 and 7 are turned on (S4). With this control, the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery 5 are connected to the input / output terminals 11 and 12 via the first and second FETs 6 and 7, respectively, so that the secondary battery 5 can be charged and discharged. Become.

【0040】前記ステップS2において、電池電圧E1
が前記充電禁止電圧以上であったときは、端子電圧E2
を検出して(S5)、電池電圧E1と端子電圧E2とを
比較し(S6)、端子電圧E2が電池電圧E1より高い
充電状態が検出されているとき、オフ制御信号を出力し
て第1及び第2の各FET6、7をオフ状態に制御する
(S7)。この制御により充放電回路は遮断されるの
で、二次電池5は過充電から防止される。この第1及び
第2の各FET6、7のオフ状態は、端子電圧E2が電
池電圧E1より低い放電状態が検出されるか、電池電圧
E1が充電禁止電圧を下回る充電解除電圧になるまで保
持される。
In step S2, the battery voltage E1
Is equal to or higher than the charge inhibition voltage, the terminal voltage E2
Is detected (S5), and the battery voltage E1 is compared with the terminal voltage E2 (S6). When a charge state in which the terminal voltage E2 is higher than the battery voltage E1 is detected, an off control signal is output to output the first control signal. Then, the second FETs 6 and 7 are controlled to be turned off (S7). Since the charge / discharge circuit is shut off by this control, the secondary battery 5 is prevented from being overcharged. The off state of each of the first and second FETs 6 and 7 is held until a discharge state in which the terminal voltage E2 is lower than the battery voltage E1 is detected or the battery voltage E1 becomes a charge release voltage lower than the charge inhibition voltage. You.

【0041】この第1及び第2の各FET6、7がオフ
状態に制御されているとき、制御回路14は端子電圧E
2が電池電圧E1より高い放電状態が検出されたとき、
出力信号をオン制御信号に切り換えて第1及び第2の各
FET6をオンに制御する。端子電圧E2が電池電圧E
1より低い充電状態が検出されている間は第1及び第2
の各FET6、7はオフ状態に保持される。
When the first and second FETs 6 and 7 are controlled to be in the off state, the control circuit 14 controls the terminal voltage E
2 when a discharge state higher than the battery voltage E1 is detected,
The output signal is switched to the ON control signal to control the first and second FETs 6 to be ON. Terminal voltage E2 is battery voltage E
The first and the second while the state of charge lower than 1 is detected.
FETs 6 and 7 are kept off.

【0042】また、前記ステップS3において、電池電
圧E1が前記放電禁止電圧以下であったときには、端子
電圧E2を検出して(S8)、電池電圧E1と端子電圧
E2とを比較し(S9)、端子電圧E2が電池電圧E1
より低い放電状態が検出されているとき、オフ制御信号
を出力して第1及び第2の各FET6、7をオフ状態に
制御する(S10)。この制御により充放電回路は遮断
されるので、二次電池5は過放電から防止される。この
第1及び第2の各FET6、7のオフ状態は、端子電圧
E2が電池電圧E1より高い充電状態が検出されるか、
電池電圧E1が放電禁止電圧を上回る放電解除電圧にな
るまで保持される。
If the battery voltage E1 is lower than the discharge prohibiting voltage in the step S3, the terminal voltage E2 is detected (S8), and the battery voltage E1 is compared with the terminal voltage E2 (S9). Terminal voltage E2 is battery voltage E1
When a lower discharge state is detected, an off control signal is output to control the first and second FETs 6 and 7 to be in an off state (S10). Since the charge / discharge circuit is shut off by this control, the secondary battery 5 is prevented from being over-discharged. The off state of each of the first and second FETs 6 and 7 is determined by detecting whether a charge state in which the terminal voltage E2 is higher than the battery voltage E1 is detected,
The battery voltage E1 is held until the discharge release voltage exceeds the discharge prohibition voltage.

【0043】この第1及び第2の各FET6、7がオフ
状態に制御されているとき、制御回路14は端子電圧E
2が電池電圧E1より低い充電状態が検出されたとき、
出力信号をオン制御信号に切り換えて第1及び第2の各
FET6をオンに制御して充電を可能にする。端子電圧
E2が電池電圧E1より低い充電状態が検出されている
間は第1及び第2の各FET6、7はオフ状態に保持さ
れる。
When the first and second FETs 6 and 7 are controlled to be turned off, the control circuit 14 controls the terminal voltage E
2 when a charge state lower than the battery voltage E1 is detected,
The output signal is switched to an ON control signal to control the first and second FETs 6 to be ON to enable charging. While the state of charge in which the terminal voltage E2 is lower than the battery voltage E1 is detected, the first and second FETs 6 and 7 are kept in the off state.

【0044】この電池保護装置4の構成では、制御回路
14により第1及び第2の各FET6、7が同時にオン
またはオフに制御されるので、それぞれの寄生ダイオー
ド6a、7aに電流が流れることがなく、寄生ダイオー
ド6a、7aに大電流が流れることによる第1及び第2
の各FET6、7の発熱による劣化が防止される。
In the configuration of the battery protection device 4, since the first and second FETs 6 and 7 are simultaneously turned on or off by the control circuit 14, current may flow through the respective parasitic diodes 6a and 7a. And the first and second currents caused by a large current flowing through the parasitic diodes 6a and 7a.
Of the FETs 6 and 7 due to heat generation is prevented.

【0045】以上説明した各実施形態の各図において
は、二次電池5は1つに表示しているが、二次電池5を
直列及び並列に接続した場合にも、検出電圧の設定によ
って同様に構成することができる。
In each of the drawings of the embodiments described above, only one secondary battery 5 is shown. However, even when the secondary batteries 5 are connected in series and in parallel, the same applies depending on the setting of the detection voltage. Can be configured.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、二次
電池の充放電回路に直列に接続されたスイッチング素子
をオンまたはオフに制御して二次電池を過充電や過放電
から防止するとき、過充電防止時の放電または過放電防
止時の充電を行ったときにもスイッチング素子が有する
寄生ダイオードに放電電流または充電電流が流れないよ
うに制御されるので、寄生ダイオードに大電流が流れて
スイッチング素子が発熱することによる劣化が生じる従
来の問題点を解決することができる。従って、二次電池
と共に電池パックとして一体化される電池保護装置に劣
化が生じることが防止され、信頼性が高くサイクル寿命
の長い電池保護装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the switching element connected in series to the charge / discharge circuit of the secondary battery is turned on or off to prevent the secondary battery from being overcharged or overdischarged. When the discharge is performed during over-discharge prevention or the over-discharge prevention is performed, control is performed so that the discharge current or the charge current does not flow through the parasitic diode of the switching element. It is possible to solve the conventional problem that the switching elements generate heat and cause deterioration due to heat generation. Therefore, deterioration of the battery protection device integrated as a battery pack together with the secondary battery is prevented from occurring, and a battery protection device with high reliability and a long cycle life can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態に係る電池保護装置の構成を示
す回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a battery protection device according to a first embodiment.

【図2】第2の実施形態に係る電池保護装置の構成を示
す回路図。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a battery protection device according to a second embodiment.

【図3】第3の実施形態に係る電池保護装置の構成を示
す回路図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a battery protection device according to a third embodiment.

【図4】第4の実施形態に係る電池保護装置の構成を示
す回路図。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a battery protection device according to a fourth embodiment.

【図5】第4の実施形態における制御動作を示すフロー
チャート。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a control operation according to a fourth embodiment.

【図6】従来技術に係る電池保護装置の構成を示す回路
図。
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a battery protection device according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、4 電池保護装置 5 二次電池 6 第1のFET(第1のスイッチング手段) 7 第2のFET(第2のスイッチング手段) 8、9、10、14 制御回路(制御手段) 11 正極入出力端子 12 負極入出力端子 13 抵抗器 E1 電池電圧 E2 端子電圧 Ic 充電方向電流 Id 放電方向電流 1, 2, 3, 4 Battery protection device 5 Secondary battery 6 First FET (first switching means) 7 Second FET (second switching means) 8, 9, 10, 14 Control circuit (control means) 11) Positive input / output terminal 12 Negative input / output terminal 13 Resistor E1 Battery voltage E2 Terminal voltage Ic Charging direction current Id Discharging direction current

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二次電池の正極及び負極と入出力端子の
正極及び負極との間をそれぞれ同極間で接続する充放電
回路に、第1のスイッチング手段と第2のスイッチング
手段とを直列に接続し、 制御手段によって、二次電池の正極、負極間の電池電圧
と、前記入出力端子の正極、負極間の端子電圧とを検出
して、 前記電池電圧が二次電池の充電を停止させる充電禁止電
圧以下であるときは前記第1のスイッチング手段をオン
状態に制御し、電池電圧が二次電池の放電を停止させる
放電禁止電圧以上であるときは前記第2のスイッチング
手段をオン状態に制御し、 電池電圧が前記充電禁止電圧以上になったときに第1の
スイッチング手段をオフ状態に制御してオフ状態を保持
し、端子電圧が電池電圧より低くなったときに第1のス
イッチング手段をオン状態に制御し、 電池電圧が前記放電禁止電圧以下になったときに第2の
スイッチング手段をオフ状態に制御してオフ状態を保持
し、端子電圧が電池電圧より高くなったときに第2のス
イッチング手段をオン状態に制御することを特徴とする
電池保護装置。
A first switching means and a second switching means are connected in series to a charging / discharging circuit for connecting the positive and negative electrodes of a secondary battery and the positive and negative electrodes of an input / output terminal to the same polarity, respectively. The control means detects a battery voltage between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery and a terminal voltage between the positive electrode and the negative electrode of the input / output terminal, and stops charging the secondary battery. When the voltage is equal to or lower than the charge prohibition voltage to be controlled, the first switching means is controlled to an on state. The first switching means is controlled to be in an off state when the battery voltage becomes equal to or higher than the charge prohibiting voltage, and the off state is maintained, and the first switching is performed when the terminal voltage becomes lower than the battery voltage. means The second switching means is controlled to be in an off state when the battery voltage becomes equal to or lower than the discharge prohibition voltage, the off state is maintained, and when the terminal voltage becomes higher than the battery voltage, the second switching means is turned off. A battery protection device, wherein the switching means is controlled to an on state.
【請求項2】 二次電池の正極及び負極と入出力端子の
正極及び負極との間をそれぞれ同極間で接続する充放電
回路に、第1のスイッチング手段と第2のスイッチング
手段とを直列に接続し、 制御手段によって、二次電池の正極、負極間の電池電圧
と、前記充放電回路の電流方向とを検出して、 前記電池電圧が二次電池の充電を停止させる充電禁止電
圧以下であるときは前記第1のスイッチング手段をオン
状態に制御し、電池電圧が二次電池の放電を停止させる
放電禁止電圧以上であるときは前記第2のスイッチング
手段をオン状態に制御し、 電池電圧が前記充電禁止電圧以上になったときに第1の
スイッチング手段をオフ状態に制御してオフ状態を保持
し、電流方向が放電方向になったときに第1のスイッチ
ング手段をオン状態に制御し、 電池電圧が前記放電禁止電圧以下になったときに第2の
スイッチング手段をオフ状態に制御してオフ状態を保持
し、電流方向が充電方向になったときに第2のスイッチ
ング手段をオン状態に制御することを特徴とする電池保
護装置。
2. A charging / discharging circuit for connecting a positive electrode and a negative electrode of a secondary battery and a positive electrode and a negative electrode of an input / output terminal in the same polarity, respectively, and including a first switching means and a second switching means in series. The control means detects a battery voltage between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery and a current direction of the charging / discharging circuit, and the battery voltage is equal to or less than a charge inhibition voltage for stopping charging of the secondary battery. When the battery voltage is equal to or higher than a discharge prohibition voltage for stopping the discharge of the secondary battery, the second switching means is controlled to an on state. When the voltage becomes equal to or higher than the charge prohibiting voltage, the first switching means is controlled to an off state to maintain the off state, and when the current direction is changed to a discharging direction, the first switching means is controlled to an on state. And When the battery voltage becomes equal to or lower than the discharge prohibition voltage, the second switching means is controlled to an off state to maintain the off state, and when the current direction becomes the charging direction, the second switching means is turned on. A battery protection device characterized by controlling.
【請求項3】 電流方向を、第1及び/又は第2の各ス
イッチング手段の両端の電圧から検出する請求項2記載
の電池保護装置。
3. The battery protection device according to claim 2, wherein the direction of the current is detected from the voltage between both ends of the first and / or second switching means.
【請求項4】 電流方向を、充放電回路に直列接続した
抵抗器の両端の電圧から検出する請求項2記載の電池保
護装置。
4. The battery protection device according to claim 2, wherein a current direction is detected from a voltage across a resistor connected in series to the charge / discharge circuit.
【請求項5】 二次電池の正極及び負極と入出力端子の
正極及び負極との間をそれぞれ同極間で接続する充放電
回路に、第1のスイッチング手段と第2のスイッチング
手段とを直列に接続し、 制御手段によって、二次電池の正極、負極間の電池電圧
と、前記入出力端子の正極、負極間の端子電圧とを検出
して、 前記電池電圧が二次電池の充電を停止させる充電禁止電
圧以下で、電池電圧が二次電池の放電を停止させる放電
禁止電圧以上であるとき、第1及び第2の各スイッチン
グ手段をオン状態に制御し、 電池電圧が前記充電禁止電圧以上になったとき、端子電
圧が電池電圧より高いときに第1及び第2の各スイッチ
ング手段をオフ状態に制御してオフ状態を保持し、端子
電圧が電池電圧より低くなったときに第1及び第2の各
スイッチング手段をオン状態に制御し、 電池電圧が前記放電禁止電圧以下になったとき、端子電
圧が電池電圧より低いときに第1及び第2の各スイッチ
ング手段をオフ状態に制御してオフ状態を保持し、端子
電圧が電池電圧より高くなったときに第1及び第2の各
スイッチング手段をオン状態に制御することを特徴とす
る電池保護装置。
5. A charging / discharging circuit for connecting a positive electrode and a negative electrode of a secondary battery and a positive electrode and a negative electrode of an input / output terminal in the same polarity, respectively, and including a first switching means and a second switching means in series. The control means detects a battery voltage between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery and a terminal voltage between the positive electrode and the negative electrode of the input / output terminal, and stops charging the secondary battery. When the battery voltage is equal to or lower than the charge prohibition voltage to be stopped and the battery voltage is equal to or higher than the discharge prohibition voltage for stopping discharge of the secondary battery, the first and second switching means are controlled to be in an on state, and the battery voltage is equal to or higher than the charge prohibition voltage. , When the terminal voltage is higher than the battery voltage, the first and second switching means are controlled to be in the off state to maintain the off state, and when the terminal voltage is lower than the battery voltage, the first and second switching means are turned off. Second switching Controlling the first and second switching means to an off state when the battery voltage is equal to or lower than the discharge inhibition voltage, and controlling the first and second switching means to an off state when the terminal voltage is lower than the battery voltage. And a first and second switching means that are turned on when the terminal voltage becomes higher than the battery voltage.
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