(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのバッテリの正極端子との接続に用いられ、内部の正極側共通電源線と接続される第１電圧監視端子と、
前記バッテリの負極端子との接続に用いられ、内部の負極側共通電源線と接続される第２電圧監視端子と、
第１送信端子と、
第２送信端子と、
第１受信端子と、
第２受信端子と、
制御端子と、
前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリが過充電状態か否かを検出し、当該検出結果を示す過充電検出信号を出力する過充電検出回路と、
前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリが過放電状態か否かを検出し、当該検出結果を示す過放電検出信号を出力する過放電検出回路と、
前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリをセルバランス制御する必要があるか否かを検出し、当該検出結果を示すセルバランス信号を前記制御端子に出力するセルバランス回路と、
前記第１受信端子を介して受信した、他のバッテリが過充電状態か否かを示す過充電信号と、前記過充電検出信号との少なくとも一方が過充電状態を示す場合、過充電状態であることを示す過充電信号を前記第１送信端子から外部に送信し、入力端子が前記正極側共通電源線と接続され、出力端子が前記第１受信端子と接続された第１電流源と、
前記過充電検出信号と前記過充電信号とを入力とし、これら両信号の否定論理和信号を出力する第１否定論理和回路と、
前記第１否定論理和回路の否定論理和信号をゲート端子の入力とし、ドレイン端子が前記第１送信端子と接続され、ソース端子が前記負極側共通電源線と接続された第１ｎチャネル型トランジスタとを備えた過充電情報通信回路と、
前記第２受信端子を介して受信した、他のバッテリが過放電状態か否かを示す過放電信号と、前記過放電検出信号との少なくとも一方が過放電状態を示す場合、過放電状態であることを示す過放電信号を前記第２送信端子から外部に送信し、入力端子が前記正極側共通電源線と接続され、出力端子が前記第２受信端子と接続された第２電流源と、
前記過放電検出信号と前記過放電信号とを入力とし、これら両信号の否定論理和信号を出力する第２否定論理和回路と、
前記第２否定論理和回路の否定論理和信号をゲート端子の入力とし、ドレイン端子が前記第２送信端子と接続され、ソース端子が前記負極側共通電源線と接続された第２ｎチャネル型トランジスタとを備えた過放電情報通信回路と、
を備え、
１つの半導体装置として構成されていることを特徴とするバッテリ状態監視回路。
【請求項２】
１つのバッテリの正極端子との接続に用いられ、内部の正極側共通電源線と接続される第１電圧監視端子と、
前記バッテリの負極端子との接続に用いられ、内部の負極側共通電源線と接続される第２電圧監視端子と、
第１送信端子と、
第２送信端子と、
第１受信端子と、
第２受信端子と、
制御端子と、
前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリが過充電状態か否かを検出し、当該検出結果を示す過充電検出信号を出力する過充電検出回路と、
前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリが過放電状態か否かを検出し、当該検出結果を示す過放電検出信号を出力する過放電検出回路と、
前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリをセルバランス制御する必要があるか否かを検出し、当該検出結果を示すセルバランス信号を前記制御端子に出力するセルバランス回路と、
前記第１受信端子を介して受信した、他のバッテリが過充電状態か否かを示す過充電信号と、前記過充電検出信号との少なくとも一方が過充電状態を示す場合、過充電状態であることを示す過充電信号を前記第１送信端子から外部に送信し、入力端子が前記第１受信端子と接続され、出力端子が前記負極側共通電源線と接続された第１電流源と、
入力端子が前記第１受信端子と接続された第１論理反転回路と、
前記過充電検出信号と前記第１論理反転回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理和信号を出力する第１論理和回路と、
前記第１論理和回路の論理和信号をゲート端子の入力とし、ドレイン端子が前記第１送信端子と接続され、ソース端子が前記正極側共通電源線と接続された第１ｐチャネル型トランジスタと、を備えた過充電情報通信回路と、
前記第２受信端子を介して受信した、他のバッテリが過放電状態か否かを示す過放電信号と、前記過放電検出信号との少なくとも一方が過放電状態を示す場合、過放電状態であることを示す過放電信号を前記第２送信端子から外部に送信し、入力端子が前記第２受信端子と接続され、出力端子が前記負極側共通電源線と接続された第２電流源と、
入力端子が前記第２受信端子と接続された第２論理反転回路と、
前記過放電検出信号と前記第２論理反転回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理和信号を出力する第２論理和回路と、
前記第２論理和回路の論理和信号をゲート端子の入力とし、ドレイン端子が前記第２送信端子と接続され、ソース端子が前記正極側共通電源線と接続された第２ｐチャネル型トランジスタと、を備えた過放電情報通信回路と、
を備え、
１つの半導体装置として構成されていることを特徴とするバッテリ状態監視回路。
【請求項３】
アノード端子が前記負極側共通電源線と接続され、カソード端子が前記第１ｎチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続されており、前記バッテリ状態監視回路の耐圧を越える電圧に相当する逆方向電圧が印加された場合に逆方向電流を流す特性を有する第１ダイオードと、
アノード端子が前記負極側共通電源線と接続され、カソード端子が前記第１電流源の出力端子と接続された第２ダイオードと、
アノード端子が前記負極側共通電源線と接続され、カソード端子が前記第２ｎチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続されており、前記バッテリ状態監視回路の耐圧を越える電圧に相当する逆方向電圧が印加された場合に逆方向電流を流す特性を有する第３ダイオードと、
アノード端子が前記負極側共通電源線と接続され、カソード端子が前記第２電流源の出力端子と接続された第４ダイオードと、
を備えることを特徴とする請求項１記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項４】
アノード端子が前記第１ｐチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、カソード端子が前記正極側共通電源線と接続されており、前記バッテリ状態監視回路の耐圧を越える電圧に相当する逆方向電圧が印加された場合に逆方向電流を流す特性を有する第１ダイオードと、
アノード端子が前記第１電流源の入力端子と接続され、カソード端子が前記正極側共通電源線と接続された第２ダイオードと、
アノード端子が前記第２ｐチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、カソード端子が前記正極側共通電源線と接続されており、前記バッテリ状態監視回路の耐圧を越える電圧に相当する逆方向電圧が印加された場合に逆方向電流を流す特性を有する第３ダイオードと、
アノード端子が前記第２電流源の入力端子と接続され、カソード端子が前記正極側共通電源線と接続された第４ダイオードと、
を備えることを特徴とする請求項２記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項５】
前記第２ダイオードのカソード端子と前記第１受信端子との間に接続された第１抵抗素子と、
前記第４ダイオードのカソード端子と前記第２受信端子との間に接続された第２抵抗素
子と、
を備えることを特徴とする請求項３記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項６】
前記第２ダイオードのアノード端子と前記第１受信端子との間に接続された第１抵抗素子と、
前記第４ダイオードのアノード端子と前記第２受信端子との間に接続された第２抵抗素子と、
を備えることを特徴とする請求項４記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項７】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１または５に記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、
第２外部端子と、
充電用ｐチャネル型トランジスタと、
放電用ｐチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と接続され、前記第１受信
端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続されており、
直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、第２送信端子は前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、
前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記一端のバッテリの正極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記第１外部端子と接続され、
直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリの負極端子は前記第２外部端子と接続され、
前記他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項８】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項２または６に記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、
第２外部端子と、
充電用ｎチャネル型トランジスタと、
放電用ｎチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続されており、
直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリの正極端子は前記第１外部端子と接続され、
前記一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記一端のバッテリの正極端子と接続され、
直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、第２送信端子は前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、
前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記第２外部端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項９】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項３記載のバッテリ状態監視回路
と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、
第２外部端子と、
充電用ｐチャネル型トランジスタと、
放電用ｐチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と抵抗素子を介して接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と抵抗素子を介して接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と抵抗素子を介して接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と抵抗素子を介して接続されており、
直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、第２送信端子は前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、
前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記一端のバッテリの正極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記第１外部端子と接続され、
直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリの負極端子は前記第２外部端子と接続され、
前記他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項１０】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項４記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、
第２外部端子と、
充電用ｎチャネル型トランジスタと、
放電用ｎチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と抵抗素子を介して
接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と抵抗素子を介して接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と抵抗素子を介して接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と抵抗素子を介して接続されており、
直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリの正極端子は前記第１外部端子と接続され、
前記一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記一端のバッテリの正極端子と接続され、
直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、第２送信端子は前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、
前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記第２外部端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項１１】
前記第２受信端子を介して受信した前記過放電信号を受けて前記制御端子にセルバランス信号を出力し、前記過放電検出回路からの前記過放電検出信号を受けてセルバランス信号を停止する、過放電セルバランス回路を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項１２】
入力端子が前記過放電検出回路の出力端子と接続された第１論理反転回路と、
前記第２受信端子の入力信号と前記第１論理反転回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理積信号を出力する第１論理積回路と、
を備えた過放電セルバランス回路と、
前記過放電セルバランス回路の出力信号と前記セルバランス回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理和信号を出力する第１論理和回路と、を備える、
ことを特徴とする請求項１または５に記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項１３】
入力端子が前記過放電検出回路の出力端子と接続された第３論理反転回路と、
前記第２論理反転回路の出力信号と前記第３論理反転回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理積信号を出力する第１論理積回路と、を備えた過放電セルバランス回路と、
前記過放電セルバランス回路の出力信号と前記セルバランス回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理和信号を出力する第３論理和回路と、を備える、
ことを特徴とする請求項２または６に記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項１４】
入力端子が前記過放電検出回路の出力端子と接続された第１論理反転回路と、
前記第２受信端子の入力信号と前記第１論理反転回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理積信号を出力する第１論理積回路と、を備えた過放電セルバランス回路と、
前記過放電セルバランス回路の出力信号と前記セルバランス回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理和信号を出力する第１論理和回路と、を備える、
ことを特徴とする請求項３に記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項１５】
入力端子が前記過放電検出回路の出力端子と接続された第３論理反転回路と、
前記第２論理反転回路の出力信号と前記第３論理反転回路の出力信号とを入力とし、これら両信号の論理積信号を出力する第１論理積回路と、を備えた過放電セルバランス回路と、
前記過放電セルバランス回路の出力信号と前記セルバランス回路の出力信号とを入力と
し、これら両信号の論理和信号を出力する第３論理和回路と、を備える、
ことを特徴とする請求項４に記載のバッテリ状態監視回路。
【請求項１６】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１１記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
前記複数のバッテリの充電の許可または禁止を切り替える充電用スイッチ回路と、
前記複数のバッテリの放電の許可または禁止を切り替える放電用スイッチ回路と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続されており、
前記充電用スイッチ回路は、直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子から送信される過充電信号に基づいて充電の許可または禁止を切り替え、
前記放電用スイッチ回路は、前記一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第２送信端子から送信される過放電信号に基づいて放電の許可または禁止を切り替える、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項１７】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１２に記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、
第２外部端子と、
充電用ｐチャネル型トランジスタと、
放電用ｐチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続されており、
直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、第２送信端子は前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、
前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記一端のバッテリの正極端子と
接続され、ドレイン端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記第１外部端子と接続され、
直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリの負極端子は前記第２外部端子と接続され、
前記他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項１８】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１２に記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、
第２外部端子と、
充電用ｎチャネル型トランジスタと、
放電用ｎチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続されており、
直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリの正極端子は前記第１外部端子と接続され、
前記一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記一端のバッテリの正極端子と接続され、
直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、第２送信端子は前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、
前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記第２外部端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項１９】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１４記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、
第２外部端子と、
充電用ｐチャネル型トランジスタと、
放電用ｐチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と抵抗素子を介して接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と抵抗素子を介して接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と抵抗素子を介して接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と抵抗素子を介して接続されており、
直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、第２送信端子は前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、
前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記一端のバッテリの正極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記第１外部端子と接続され、
直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリの負極端子は前記第２外部端子と接続され、
前記他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項２０】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１５記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、
第２外部端子と、
充電用ｎチャネル型トランジスタと、
放電用ｎチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と抵抗素子を介して接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と抵抗素子を介して接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と抵抗素子を介して接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と抵抗素子を介して接続されており、
直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリの正極端子は前記第１外部端子と接続され、
前記一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記一端のバッテリの正極端子と接続され、
直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、第２送信端子は前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、
前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記第２外部端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項２１】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１、２、１１のいずれかに記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、第２外部端子と、
充電用ｎチャネル型トランジスタと、
放電用ｎチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、
充電制御用スイッチ回路と、
放電制御用スイッチ回路と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と直接または抵抗素子を介して接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と直接または抵抗素子を介して接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と直接または抵抗素子を介して接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と直接または抵抗素子を介して接続されており、
前記充電制御用スイッチ回路は、前記第１外部端子と前記充電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子との間に接続され、前記充電制御用スイッチ回路の制御端子は、直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、
前記放電制御用スイッチ回路は、前記第１外部端子と前記放電用ｎチャネル型トランジスタのゲート端子との間に接続され、前記放電制御用スイッチ回路の制御端子は、直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続され、
前記第１外部端子は前記一端のバッテリの正極端子と接続され、
前記放電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリの負極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｎチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｎチャネル型トランジスタのソース端子は前記第２外部端子と接続され、
前記他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記他端のバッテリの負極端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項２２】
直列接続された複数のバッテリと、
前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１、２、１１のいずれかに記載のバッテリ状態監視回路と、
前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、
第１外部端子と、第２外部端子と、
充電用ｐチャネル型トランジスタと、
放電用ｐチャネル型トランジスタと、
一端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第１バイアス用抵抗素子と、
一端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子と接続され、他端が前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子と接続された第２バイアス用抵抗素子と、
充電制御用スイッチ回路と、
放電制御用スイッチ回路と、を備え、
前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と直接または抵抗素子を介して接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と直接または抵抗素子を介して接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と直接または抵抗素子を介して接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と直接または抵抗素子を介して接続されており、
前記充電制御用スイッチ回路は、前記第２外部端子と前記充電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子との間に接続され、前記充電制御用スイッチ回路の制御端子は、直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、
前記放電制御用スイッチ回路は、前記第２外部端子と前記放電用ｐチャネル型トランジスタのゲート端子との間に接続され、前記放電制御用スイッチ回路の制御端子は、直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続され、
前記第２外部端子は前記一端のバッテリの負極端子と接続され、
前記放電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は直列接続されたバッテリの内の他端のバッテリの正極端子と接続され、ドレイン端子は前記充電用ｐチャネル型トランジスタのドレイン端子と接続され、前記充電用ｐチャネル型トランジスタのソース端子は前記第１外部端子と接続され、
前記他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１受信端子及び第２受信端子は前記他端のバッテリの正極端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【請求項２３】
前記第２外部端子の電圧を監視して、放電が禁止されたことを検出すると、前記他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第２受信端子に過放電信号を送信するセルバランス制御用スイッチ回路を、さらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載のバッテリ装置。
【請求項２４】
前記第１外部端子の電圧を監視して、放電が禁止されたことを検出すると、前記他端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第２受信端子に過放電信号を送信するセルバランス制御用スイッチ回路を、さらに備えたことを特徴とする請求項２２に記載のバッテリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリの状態を監視するバッテリ状態監視回路、及び、その回路を複数個搭載するバッテリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７に、従来のバッテリ装置の構成ブロック図を示す。この図７に示すように、従来のバッテリ装置は、直列接続されたｎ個のバッテリＢＴ1〜ＢＴn、バッテリ状態監視回路１００、スイッチ回路１１０、第１外部端子１２０及び第２外部端子１３０から概略構成されている。
【０００３】
バッテリＢＴ1〜ＢＴnは例えばリチウムイオン電池セルであり、各バッテリの両端（正極端子及び負極端子）はバッテリ状態監視回路１００と接続されると共に、バッテリＢＴ1の正極端子はスイッチ回路１１０の一方の端子と接続され、バッテリＢＴnの負極端子は第２外部端子１３０と接続されている。バッテリ状態監視回路１００は、内部に設けられた電圧検出回路（図示せず）によって各バッテリＢＴ1〜ＢＴnの電圧を検出することにより、各バッテリＢＴ1〜ＢＴnの充放電状態を監視し、当該充放電状態に応じてスイッチ回路１１０のオン／オフを制御する。スイッチ回路１１０は、バッテリ状態監視回路１００の制御の下、２端子間の接続と非接続を切り替えるものであり、一方の端子はバッテリＢＴ1の正極端子と接続され、他方の端子は第１外部端子１２０と接続されている。
【０００４】
次に、このような従来のバッテリ装置の動作について説明する。
【０００５】
バッテリ状態監視回路１００は、各バッテリＢＴ1〜ＢＴnの電圧が過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の場合に、スイッチ回路１１０をオンに制御することにより、バッテリＢＴ1の正極端子と第１外部端子１２０とを接続して、各バッテリＢＴ1〜ＢＴnの充電及び放電を許可する。ここで、過充電電圧とは充電可能な上限電圧を指し、過放電電圧とは放電可能な下限電圧を指す。
【０００６】
充電時の場合、つまり第１外部端子１２０と第２外部端子１３０との間に充電器２００が接続された場合、各バッテリＢＴ1〜ＢＴnは充電されるが、この間もバッテリ状態監視回路１００は各バッテリＢＴ1〜ＢＴnの電圧を検出して充電状態を監視しており、各バッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つのバッテリの電圧が過充電電圧以上になったことを検出すると、スイッチ回路１１０をオフに制御して各バッテリＢＴ1〜ＢＴnへの充電を禁止する。
【０００７】
一方、放電時の場合、つまり第１外部端子１２０と第２外部端子１３０との間に負荷３００が接続された場合、各バッテリＢＴ1〜ＢＴnから放電が行われるが、この間もバッテリ状態監視回路１００は各バッテリＢＴ1〜ＢＴnの電圧を検出して放電状態を監視しており、各バッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つのバッテリの電圧が過放電電圧未満になったことを検出すると、スイッチ回路１１０をオフに制御して負荷３００への放電を禁止する（例えば下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２０３２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のバッテリ状態監視回路１００はバッテリ装置内部のバッテリ数に基づいて回路設計されるので、バッテリ装置が仕様変更されてバッテリ数が変動すると、その度にバッテリ状態監視回路１００が回路設計されることになる。よって、回路設計による開発日程が長くなり、開発コストが高くなってしまうという問題がある。また、バッテリ数が多くなると、バッテリ状態監視回路１００の回路構成が複雑になり、バッテリ状態監視回路１００の製造歩留まりが低くなってしまうという問題がある。さらに、バッテリ数が増えるほど、バッテリ状態監視回路１００は高耐圧が必要となり、使用できる製造プロセスが限定されるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、バッテリ数の変動に容易に対応でき、低耐圧且つ容易な回路構成のバッテリ状態監視回路及びバッテリ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、バッテリ状態監視回路に係る第１の解決手段として、１つのバッテリの正極端子との接続に用いられる第１電圧監視端子と、前記バッテリの負極端子との接続に用いられる第２電圧監視端子と、第１送信端子と、第２送信端子と、第１受信端子と、第２受信端子と、制御端子と、前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリが過充電状態か否かを検出し、当該検出結果を示す過充電検出信号を出力する過充電検出回路と、前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリが過放電状態か否かを検出し、当該検出結果を示す過放電検出信号を出力する過放電検出回路と、前記第１電圧監視端子と前記第２電圧監視端子との間の電圧に基づいて、前記バッテリをセルバランス制御する必要があるか否かを検出し、当該検出結果を示すセルバランス信号を前記制御端子に出力するセルバランス回路と、前記第１受信端子を介して受信した、他のバッテリが過充電状態か否かを示す過充電信号と、前記過充電検出信号との少なくとも一方が過充電状態を示す場合、過充電状態であることを示す過充電信号を前記第１送信端子から外部に送信する過充電情報通信回路と、前記第２受信端子を介して受信した、他のバッテリが過放電状態か否かを示す過放電信号と、前記過放電検出信号との少なくとも一方が過放電状態を示す場合、過放電状態であることを示す過放電信号を前記第２送信端子から外部に送信する過放電情報通信回路と、を備え、１つの半導体装置として構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、バッテリ状態監視回路に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第２受信端子を介して受信した前記過放電信号を受けて前記制御端子にセルバランス信号を出力し、前記過放電検出回路からの前記過放電検出信号を受けてセルバランス信号を停止する、過放電セルバランス回路を備えることを特徴とする。
【００１２】
一方、バッテリ装置に係る第１の解決手段として、直列接続された複数のバッテリと、前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１記載のバッテリ状態監視回路と、前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、前記複数のバッテリの充電の許可または禁止を切り替える充電用スイッチ回路と、前記複数のバッテリの放電の許可または禁止を切り替える放電用スイッチ回路と、を備え、前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続されており、前記充電用スイッチ回路は、直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子から送信される過充電信号に基づいて充電の許可または禁止を切り替え、前記放電用スイッチ回路は、前記一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第２送信端子から送信される過放電信号に基づいて放電の許可または禁止を切り替える、ことを特徴とするバッテリ装置。
【００１３】
また、バッテリ装置に係る第２の解決手段として、直列接続された複数のバッテリと、前記複数のバッテリの各々に対応して設けられた請求項１３記載のバッテリ状態監視回路と、前記複数のバッテリの各々に並列接続され、各バッテリに対応する前記バッテリ状態監視回路の制御端子から出力されるセルバランス信号に応じて２端子間の接続と非接続を切り替えるセルバランス用スイッチ回路と、前記複数のバッテリの充電の許可または禁止を切り替える充電用スイッチ回路と、前記複数のバッテリの放電の許可または禁止を切り替える放電用スイッチ回路と、を備え、前記バッテリ状態監視回路の第１電圧監視端子は各々に対応するバッテリの正極端子と接続され、前記第２電圧監視端子は各々に対応するバッテリの負極端子と接続され、前記第１送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と接続され、第２送信端子は隣接する一方のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と接続され、前記第１受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と接続され、第２受信端子は隣接する他方のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と接続されており、前記充電用スイッチ回路は、直列接続されたバッテリの内の一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第１送信端子から送信される過充電信号に基づいて充電の許可または禁止を切り替え、前記放電用スイッチ回路は、前記一端のバッテリに対応するバッテリ状態監視回路の第２送信端子から送信される過放電信号に基づいて放電の許可または禁止を切り替える、ことを特徴とする。
【００１４】
また、バッテリ装置に係る第３の解決手段として、バッテリ装置に係る第１および第２の解決手段において、充電制御用ｐｎｐ型バイポーラトランジスタまたは充電制御用ｎｐｎ型バイポーラトランジスタと、放電制御用ｐｎｐ型バイポーラトランジスタまたは放電制御用ｎｐｎ型バイポーラトランジスタと、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、バッテリ装置に係る第４の解決手段として、バッテリ装置に係る第３の解決手段において、セルバランス制御用ｐｎｐ型バイポーラトランジスタとセルバランス制御用ｎｐｎ型バイポーラトランジスタと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、複数のバッテリの各々に対し、同一の回路構成からなるバッテリ状態監視回路を個別に設ける構成としたので、バッテリ装置が仕様変更されてバッテリ数が変動する場合であっても、バッテリ数の増減に応じてバッテリ状態監視回路を追加または削除すれば良い。すなわち、本発明に係るバッテリ状態監視回路を用いることにより、バッテリ装置の仕様変更に容易に対応することができると共に、回路設計の開発日程の短縮及び開発コストの低減を図ることができる。
【００１７】
また、バッテリ毎にそれぞれ１個の半導体装置として構成されたバッテリ状態監視回路が設けられて回路構成が容易なので、１個のバッテリ状態監視回路が不良品になった場合、その回路だけが良品と交換されることにより、バッテリ装置が正常に動作する。また、バッテリ毎に個々にバッテリ状態監視回路を設けるので、従来と比べて１つ当たりのバッテリ状態監視回路の耐圧を下げることができ、使用できる製造プロセスの幅が広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。図１に示すように、第１実施形態に係るバッテリ装置は、直列接続されたｎ個のバッテリＢＴ1〜ＢＴn、各バッテリＢＴ1〜ＢＴn毎に並列接続されたｎ個のスイッチ（セルバランス用スイッチ回路）ＳＷ1〜ＳＷn、各バッテリＢＴ1〜ＢＴnに対応して個別に設けられたｎ個のバッテリ状態監視回路ＢＭ1〜ＢＭn、第１トランジスタ（充電用ｐチャネル型トランジスタ）１０、第２トランジスタ（放電用ｐチャネル型トランジスタ）１１、第１抵抗素子（第１バイアス用抵抗素子）２０、第２抵抗素子（第２バイアス用抵抗素子）２１、第１外部端子３０及び第２外部端子３１から構成されている。
【００１９】
バッテリ状態監視回路ＢＭ1は、過充電検出回路Ａ1、第１ＮＯＲ回路Ｂ1、第１出力トランジスタＣ1、第１インバータＤ1、第２インバータＥ1、第１電流源Ｆ1、過放電検出回路Ｇ1、第２ＮＯＲ回路Ｈ1、第２出力トランジスタＩ1、第３インバータＪ1、第４インバータＫ1、第２電流源Ｌ1、セルバランス回路Ｍ1、第１電圧監視端子ＰＡ1、第２電圧監視端子ＰＢ1、第１送信端子ＰＣ1、第２送信端子ＰＤ1、第１受信端子ＰＥ1、第２受信端子ＰＦ1及び制御端子ＰＧ1を備えている。また、このような構成要素を備えるバッテリ状態監視回路ＢＭ1は、１チップのＩＣ（半導体装置）として構成されている。なお、上記の構成要素において、第１ＮＯＲ回路Ｂ1、第１出力トランジスタＣ1、第１インバータＤ1、第２インバータＥ1、第１電流源Ｆ1は、本発明における過充電情報通信回路を構成するものであり、第２ＮＯＲ回路Ｈ1、第２出力トランジスタＩ1、第３インバータＪ1、第４インバータＫ1、第２電流源Ｌ1は、本発明における過放電情報通信回路を構成するものである。
【００２０】
他のバッテリ状態監視回路ＢＭ2〜ＢＭnは、バッテリ状態監視回路ＢＭ1と同一の構成要素を備えているので符号のみを変えて図示する。例えば、バッテリ状態監視回路ＢＭ2における過充電検出回路の符号はＡ2とし、バッテリ状態監視回路ＢＭnにおける過充電検出回路の符号はＡnとする。他の構成要素についても同様である。
【００２１】
このようにバッテリ状態監視回路ＢＭ1〜ＢＭnは全て同一の回路構成となっているので、以下ではバッテリＢＴ1に対応するバッテリ状態監視回路ＢＭ1を代表的に用いて説明する。
【００２２】
バッテリ状態監視回路ＢＭ1において、第１電圧監視端子ＰＡ1は、バッテリＢＴ1の正極端子、スイッチＳＷ1の一方の端子と接続されている。また、この第１電圧監視端子ＰＡ1は、バッテリ状態監視回路ＢＭ1内の正極側共通電源線と接続されている。第２電圧監視端子ＰＢ1は、バッテリＢＴ1の負極端子、スイッチＳＷ1の他方の端子と接続されている。また、この第２電圧監視端子ＰＢ1は、バッテリ状態監視回路ＢＭ1内の負極側共通電源線と接続されている。以下では、バッテリ状態監視回路ＢＭ1内の正極側共通電源線をＶＤＤ1、負極側共通電源線をＶＳＳ1とし、バッテリ状態監視回路ＢＭ2内の正極側共通電源線をＶＤＤ2、負極側共通電源線をＶＳＳ2とし、以下同様に、バッテリ状態監視回路ＢＭn内の正極側共通電源線をＶＤＤn、負極側共通電源線をＶＳＳnとする。
【００２３】
過充電検出回路Ａ1は、一端が第１電圧監視端子ＰＡ1と接続され、他端が第２電圧監視端子ＰＢ1と接続されており、第１電圧監視端子ＰＡ1と第２電圧監視端子ＰＢ1との間の電圧（つまりバッテリＢＴ1の電圧）を検出し、バッテリＢＴ1の電圧が過充電電圧以上となった場合に、ハイレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1の一方の入力端子に出力する。また、この過充電検出回路Ａ1は、バッテリＢＴ1の電圧が過充電電圧未満の場合に、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力する。ここで、過充電電圧とは、充電可能な上限電圧を指す。なお、過充電検出回路Ａ1は、過放電検出回路Ｇ1からハイレベルの過放電検出信号が入力された場合に動作を停止する機能を有する。
【００２４】
第１ＮＯＲ回路Ｂ1は、上記過充電検出信号と第１インバータＤ1の出力信号とを入力とし、これら両信号の否定論理和信号を第１出力トランジスタＣ1のゲート端子に出力する。第１出力トランジスタＣ1は、ｎチャネル型ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタであり、ゲート端子は第１ＮＯＲ回路Ｂ1の出力端子と接続され、ドレイン端子は第１送信端子ＰＣ1と接続され、ソース端子はＶＳＳ1と接続されている。
【００２５】
第１インバータＤ1は、第２インバータＥ1の出力信号の論理反転信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力する。第２インバータＥ1は、入力端が第１受信端子ＰＥ1及び第１電流源Ｆ1の出力端と接続されており、当該入力端への入力信号の論理反転信号を第１インバータＤ1に出力する。第１電流源Ｆ1は、入力端がＶＤＤ1と接続され、出力端が第２インバータＥ1の入力端及び第１受信端子ＰＥ1と接続された電流源である。
【００２６】
過放電検出回路Ｇ1は、一端が第１電圧監視端子ＰＡ1と接続され、他端が第２電圧監視端子ＰＢ1と接続されており、第１電圧監視端子ＰＡ1と第２電圧監視端子ＰＢ1との間の電圧（つまりバッテリＢＴ1の電圧）を検出し、バッテリＢＴ1の電圧が過放電電圧未満となった場合に、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ1の一方の入力端子、過充電検出回路Ａ1及びセルバランス回路Ｍ1に出力する。また、この過放電検出回路Ｇ1は、バッテリＢＴ1の電圧が過放電電圧以上の場合に、ローレベルの過放電検出信号を出力する。ここで、過放電電圧とは、放電可能な下限電圧を指す。
【００２７】
第２ＮＯＲ回路Ｈ1は、上記過放電検出信号と第３インバータＪ1の出力信号とを入力とし、これら両信号の否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ1のゲート端子に出力する。第２出力トランジスタＩ1は、ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子は第２ＮＯＲ回路Ｈ1の出力端子と接続され、ドレイン端子は第２送信端子ＰＤ1と接続され、ソース端子はＶＳＳ1と接続されている。
【００２８】
第３インバータＪ1は、第４インバータＫ1の出力信号の論理反転信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ1出力する。第４インバータＫ1は、入力端が第２受信端子ＰＦ1及び第２電流源Ｌ1の出力端と接続されており、当該入力端への入力信号の論理反転信号を第４インバータＫ1に出力する。第２電流源Ｌ1は、入力端がＶＤＤ1と接続され、出力端が第４インバータＬ1の入力端及び第２受信端子ＰＦ1と接続された電流源である。
【００２９】
セルバランス回路Ｍ1は、一端が第１電圧監視端子ＰＡ1と接続され、他端が第２電圧監視端子ＰＢ1と接続されており、第１電圧監視端子ＰＡ1と第２電圧監視端子ＰＢ1との間の電圧（つまりバッテリＢＴ1の電圧）を検出し、バッテリＢＴ1の電圧がセルバランス電圧以上となった場合に、セルバランス信号を制御端子ＰＧ1を介してスイッチＳＷ1に出力する。また、このセルバランス回路Ｍ1は、バッテリＢＴ1の電圧がセルバランス電圧未満の場合、ローレベルのセルバランス信号を制御端子ＰＧ1を介してスイッチＳＷ1に出力する。ここで、セルバランス電圧とは、バッテリＢＴ1が過充電状態に近い状態となる時の過充電電圧以下の電圧（バッテリＢＴ1の電圧を他のバッテリの電圧に揃えてセルバランスをとり始める時の電圧）を指す。なお、このセルバランス回路Ｍ1は、過放電検出回路Ｇ1からハイレベルの過放電検出信号が入力された場合に動作を停止する機能を有する。
【００３０】
第１送信端子ＰＣ1は、第１トランジスタ１０のゲート端子及び第１抵抗素子２０の一端と接続されている。第２送信端子ＰＤ1は、第２トランジスタ１１のゲート端子及び第２抵抗素子２１の一端と接続されている。第１受信端子ＰＥ1は、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の第１送信端子ＰＣ2と接続されている。第２受信端子ＰＦ1は、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の第２送信端子ＰＤ2と接続されている。
【００３１】
また、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の第１受信端子ＰＥ2は、バッテリ状態監視回路ＢＭ3の第１送信端子ＰＣ3と接続され、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の第２受信端子ＰＦ2は、バッテリ状態監視回路ＢＭ3の第２送信端子ＰＤ3と接続されている。以下同様に、バッテリ状態監視回路ＢＭ3〜ＢＭnにおいて、上段側（バッテリＢＴ1側）のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と下段側（バッテリＢＴn側）のバッテリ状態監視回路の第１送信端子とが接続され、上段側のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と下段側のバッテリ状態監視回路の第２送信端子とが接続されている。なお、最下段であるバッテリ状態監視回路ＢＭnの第１受信端子ＰＥn及び第２受信端子ＰＦnはバッテリＢＴnの負極端子と接続されている。
【００３２】
スイッチＳＷ1は、バッテリＢＴ1と並列に接続されており、制御端子ＰＧ1を介して入力されるセルバランス信号に応じて、２端子間（つまりバッテリＢＴ1の正極端子と負極端子との間）の接続と非接続を切り替えるものである。なお、このスイッチＳＷ1は、セルバランス信号が入力された場合にオン、つまり２端子間を接続状態に切り替える。他のスイッチＳＷ2〜ＳＷnについても同様である。
【００３３】
第１トランジスタ１０は、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子はバッテリ状態監視回路ＢＭ1の第１送信端子ＰＣ1及び第１抵抗素子２０の一端と接続され、ドレイン端子は第２トランジスタ１１のドレイン端子と接続され、ソース端子は第１抵抗素子２０の他端及び第１外部端子３０と接続されている。第２トランジスタ１１は、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子はバッテリ状態監視回路ＢＭ1の第２送信端子ＰＤ1及び第２抵抗素子２１の一端と接続され、ドレイン端子は第１トランジスタ１０のドレイン端子と接続され、ソース端子は第２抵抗素子２１の他端及びバッテリＢＴ1の正極端子と接続されている。一方、第２外部端子３１は、最下段のバッテリＢＴnの負極端子と接続されている。
【００３４】
このように構成された本バッテリ装置は、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷または充電器を接続することにより、放電または充電を行うものである。
【００３５】
次に、上記のように構成された第１実施形態に係るバッテリ装置の動作について説明する。
（通常状態時）
まず、通常状態時、つまりバッテリＢＴ1〜ＢＴnの全ての電圧が、過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の範囲に含まれている場合について説明する。このような通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭ1の過充電検出回路Ａ1は、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力する。
【００３６】
この時、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の第１出力トランジスタＣ2はオンとなっているため（この理由については後述する）、バッテリ状態監視回路ＢＭ1の第２インバータＥ1の入力端子はローレベルとなり、第１インバータＤ1からローレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力される。第１ＮＯＲ回路Ｂ1は、ローレベルの過充電検出信号とローレベルの第１インバータＤ1の出力信号が入力されるため、ハイレベルの否定論理和信号を第１出力トランジスタＣ1のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＣ1はオンとなるため、第１送信端子ＰＣ1はローレベルとなり、第１トランジスタ１０はオンとなる。
【００３７】
ここで、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の第１出力トランジスタＣ2がオンとなっている理由について説明する。最下段のバッテリ状態監視回路ＢＭnの第１受信端子ＰＥnはバッテリＢＴnの負極端子と接続されているため、第２インバータＥnの入力端子は常にローレベルとなっている。従って、第１インバータＤnは、常にローレベルの出力信号を第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力し、過充電検出回路Ａnは、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力する。これにより、第１ＮＯＲ回路Ｂnは、ハイレベルの否定論理和信号を第１出力トランジスタＣnのゲート端子に出力し、バッテリ状態監視回路ＢＭnの第１出力トランジスタＣnはオンとなる。
【００３８】
これにより、バッテリ状態監視回路ＢＭn-1の第２インバータＥn-1の入力端子はローレベルとなり、第１インバータＤn-1からローレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂn-1に出力される。一方、過充電検出回路Ａn-1は、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂn-1に出力するので、第１ＮＯＲ回路Ｂn-1は、ハイレベルの否定論理和信号を第１出力トランジスタＣn-1のゲート端子に出力する。これにより、バッテリ状態監視回路ＢＭn-1の第１出力トランジスタＣn-1はオンとなる。
【００３９】
上記のような動作が上段側のバッテリ状態監視回路と下段側のバッテリ状態監視回路とで繰り返され、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の第１出力トランジスタＣ2がオンとなるのである。
【００４０】
また、このような通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭ1の過放電検出回路Ｇ1は、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力する。この時、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の第２出力トランジスタＩ2もオンとなっているため、バッテリ状態監視回路ＢＭ1の第４インバータＫ1の入力端子はローレベルとなり、第３インバータＪ1からローレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力される。第２ＮＯＲ回路Ｈ1は、ローレベルの過放電検出信号とローレベルの第３インバータＪ1の出力信号が入力されるため、ハイレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ1はオンとなるため、第２送信端子ＰＤ1はローレベルとなり、第２トランジスタ１１はオンとなる。
【００４１】
以上のように通常状態時においては、第１トランジスタ１０及び第２トランジスタ１１がオンとなるため、バッテリ装置は充電及び放電可能な状態となる。
（過充電状態時）
次に、過充電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが充電され、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過充電電圧以上となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴ2の電圧が過充電電圧以上となった場合を想定して説明する。
【００４２】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の過充電検出回路Ａ2は、ハイレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ2に出力する。この時、第１インバータＤ2からはローレベルの出力信号が出力されているため、第１ＮＯＲ回路Ｂ2はローレベルの否定論理和信号を第１出力トランジスタＣ2のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＣ2はオフとなる。
【００４３】
つまり、第１電流源Ｆ1によって第２インバータＥ1の入力端子はハイレベルにプルアップされ、第１インバータＤ1からハイレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力される。一方、過充電検出回路Ａ1は、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力するため、第１ＮＯＲ回路Ｂ1は、ローレベルの否定論理和信号を第１出力トランジスタＣ1のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＣ1はオフとなる。
【００４４】
上記のように第１出力トランジスタＣ1がオフになると、第１トランジスタ１０のゲートは第１抵抗素子２０によってハイレベルとなり、第１トランジスタ１０はオフとなるので、充電器からの充電が禁止されることになる。
【００４５】
なお、上記の説明は、バッテリＢＴ2の電圧が過充電電圧以上となった場合を想定したものであるが、他のバッテリの電圧が過充電電圧以上となった場合も同様である。つまり、過充電状態となったバッテリに対応するバッテリ状態監視回路から過充電状態が生じたことを上段側のバッテリ状態監視回路に通信し、このような通信が最上段であるバッテリ状態監視回路ＢＭ1まで到達することにより、第１トランジスタ１０はオフとなり、充電器からの充電が禁止される。
（過放電状態時）
次に、過放電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが放電し、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過放電電圧未満となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴ2の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定して説明する。
【００４６】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の過放電検出回路Ｇ2は、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ2に出力する。この時、第３インバータＪ2からはローレベルの出力信号が出力されているため、第２ＮＯＲ回路Ｈ2はローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ2のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ2はオフとなる。
【００４７】
つまり、第２電流源Ｌ1によって第４インバータＫ1の入力端子はハイレベルにプルアップされ、第３インバータＪ1からハイレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力される。一方、過放電検出回路Ｇ1は、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力するため、第２ＮＯＲ回路Ｈ1は、ローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ1はオフとなる。
【００４８】
上記のように第２出力トランジスタＩ1がオフになると、第２トランジスタ１１のゲートは第２抵抗素子２１によってハイレベルとなり、第２トランジスタ１１はオフとなるので、負荷への放電が禁止されることになる。
【００４９】
また、このような過放電状態時において、過放電状態を検出した過放電検出回路Ｇ2は、ハイレベルの過放電検出信号を過充電検出回路Ａ2及びセルバランス回路Ｍ2に出力する。これにより、過充電検出回路Ａ2及びセルバランス回路Ｍ2は動作を停止するため、消費電力の低減を図ることができる。また、第１電圧監視端子ＰＡ2はバッテリ状態監視回路ＢＭ2のＶＤＤ電源端子を兼ねており、バッテリ状態監視回路ＢＭ2はバッテリＢＴ2から電源が供給されているので、放電しすぎているバッテリＢＴ2の電圧が低くなり、その分、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の消費電力も小さくなる。
【００５０】
ここで、各バッテリで特性バラツキが生じたことにより、放電中にバッテリＢＴ2の電圧が他のバッテリの電圧よりも早く低くなっている場合、バッテリ状態監視回路ＢＭ2の過放電検出回路Ｇ2が他のバッテリ状態監視回路よりも早く過放電検出信号を出力することになる。すると、第２トランジスタ１１がオフし、放電が禁止される。この時、バッテリ状態監視回路ＢＭ2は他のバッテリ状態監視回路よりも消費電力が小さくなる。消費電力が小さくなった分、バッテリＢＴ2は他のバッテリよりも放電スピードが遅くなり、他のバッテリは今まで通りに放電する。よって、放電しすぎているバッテリＢＴ2の放電スピードが遅くなるので、バッテリ装置は各バッテリの電圧を揃える（セルバランスをとる）ことができる。
【００５１】
なお、上記の説明は、バッテリＢＴ2の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定したものであるが、他のバッテリの電圧が過放電電圧未満となった場合も同様である。つまり、過放電状態となったバッテリに対応するバッテリ状態監視回路から過放電状態が生じたことを上段側のバッテリ状態監視回路に通信し、このような通信が最上段であるバッテリ状態監視回路ＢＭ1まで到達することにより、第２トランジスタ１１はオフとなり、負荷への放電が禁止される。
（セルバランス状態時）
次に、セルバランス状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが充電され、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧がセルバランス電圧以上となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴ2の電圧がセルバランス電圧以上となった場合を想定して説明する。
【００５２】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭ2のセルバランス回路Ｍ2は、セルバランス信号を制御端子ＰＧ2を介してスイッチＳＷ2に出力する。これにより、スイッチＳＷ2はオンし、充電されているバッテリＢＴ2はスイッチＳＷ2を介して放電する。
【００５３】
ここで、各バッテリで特性バラツキが生じたことにより、充電中にバッテリＢＴ2の電圧が他のバッテリの電圧よりも早く高くなっている場合、バッテリ状態監視回路ＢＭ2が他のバッテリ状態監視回路よりも早くセルバランス信号を出力することになる。すると、スイッチＳＷ2が他のスイッチよりも早くオンし、バッテリＢＴ2は他のバッテリと充電量の変化が異なることになる。例えば、バッテリＢＴ2は他のバッテリよりも充電スピードが遅くなり、他のバッテリは今まで通りに充電される。または、バッテリＢＴ2は放電し、他のバッテリは今まで通りに充電される。よって、充電されすぎているバッテリＢＴ2の充電スピードが遅くなるので、または、充電されすぎているバッテリＢＴ2が放電するので、バッテリ装置はセルバランスをとることができる。
【００５４】
以上のように、第１実施形態に係るバッテリ装置では、バッテリＢＴ1〜ＢＴnの各々に対し、同一の回路構成からなるバッテリ状態監視回路ＢＭ1〜ＢＭnを個別に設ける構成としたので、バッテリ装置が仕様変更されてバッテリ数が変動する場合であっても、バッテリ数の増減に応じてバッテリ状態監視回路を追加または削除すれば良い。すなわち、第１実施形態のバッテリ状態監視回路によれば、バッテリ装置の仕様変更に容易に対応することができると共に、回路設計の開発日程の短縮及び開発コストの低減を図ることができる。
【００５５】
また、バッテリ１個に対して１チップのＩＣとして構成されたバッテリ状態監視回路を設けるので１チップ当たりの回路構成が容易となり、バッテリ状態監視回路単体の製造歩留まりの向上を図ることができる。また、あるバッテリ状態監視回路が不良品になった場合、そのバッテリ状態監視回路だけを良品と交換することにより、バッテリ装置を正常に動作させることができるので、バッテリ装置のメンテナンス性の向上及びバッテリ装置自体の製造歩留まりを向上することができる。
【００５６】
また、各バッテリで特性バラツキが生じ、各バッテリの充電量の変化が異なっても、各バッテリが過充電状態になる前にバッテリ装置はセルバランスをとるので、各バッテリが過充電状態になりにくくなり、充電が禁止されにくくなる。よって、バッテリ装置の稼動時間を長くすることができる。また、各バッテリで特性バラツキが生じ、各バッテリの充電量の変化が異なっても、各バッテリが過放電状態になるとバッテリ装置はセルバランスをとるので、次の充電動作における各バッテリの充電量の初期値が同一に近づき、各バッテリで過充電状態になる前のセルバランスがとられやすくなる。これによっても、バッテリ装置の稼働時間を長くすることができる。
【００５７】
また、従来のバッテリ状態監視回路はバッテリの総数分の高耐圧が必要であったが、上述したように、第１実施形態では、過充電状態または過放電状態を検出したバッテリ状態監視回路において、第１出力トランジスタまたは第２出力トランジスタはオフとなり、その上段側のバッテリ状態監視回路におけるプルアップ動作によって、オフとなった下段側の第１出力トランジスタまたは第２出力トランジスタには、２セル分（２つのバッテリ分）の電圧が印加されることになる。つまり、１つのバッテリ状態監視回路の耐圧は少なくとも２セル分の電圧以上あれば良いことになる。従って、第１実施形態によれば、従来と比べて低耐圧のバッテリ状態監視回路を作製することができるので、使用できる製造プロセスの幅が広がる。
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態に係るバッテリ装置について説明する。上記第１実施形態では、バッテリ状態監視回路における第１出力トランジスタ及び第２出力トランジスタとしてｎチャネル型ＭＯＳトランジスタを使用した場合を想定して説明した。これに対し、第２実施形態では、第１出力トランジスタ及び第２出力トランジスタとしてｐチャネル型ＭＯＳトランジスタを使用した場合のバッテリ装置について説明する。
【００５８】
図２は、第２実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図２において、図１と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。なお、図１と区別するために、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＡ1〜ＢＭＡnとし、第１トランジスタの符号を１２、第２トランジスタの符号を１３、第１抵抗素子の符号を２２、第２抵抗素子の符号を２３とする。また、これらバッテリ状態監視回路ＢＭＡ1〜ＢＭＡnの回路構成は同一であるので、最下段のバッテリ状態監視回路ＢＭＡnを代表的に用いて説明する。
【００５９】
第２実施形態におけるバッテリ状態監視回路ＢＭＡnは、過充電検出回路Ａn、第１ＮＯＲ回路Ｂn、第１インバータＱn、第１出力トランジスタＲn、第２インバータＳn、第１電流源Ｔn、過放電検出回路Ｇn、第２ＮＯＲ回路Ｈn、第３インバータＵn、第２出力トランジスタＶn、第４インバータＷn、第２電流源Ｘn、セルバランス回路Ｍn、第１電圧監視端子ＰＡn、第２電圧監視端子ＰＢn、第１送信端子ＰＣn、第２送信端子ＰＤn、第１受信端子ＰＥn、第２受信端子ＰＦn及び制御端子ＰＧnを備えている。なお、このような構成要素を備えるバッテリ状態監視回路ＢＭＡnは、１チップのＩＣとして構成されている。
【００６０】
第１ＮＯＲ回路Ｂnは、過充電検出回路Ａnから出力される過充電検出信号と第２インバータＳnの出力信号とを入力とし、これら両信号の否定論理和信号を第１インバータＱnに出力する。第１インバータＱnは、上記第１ＮＯＲ回路Ｂnから入力される否定論理和信号の論理反転信号を第１出力トランジスタＲnのゲート端子に出力する。第１出力トランジスタＲnは、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子は第１インバータＱnの出力端子と接続され、ドレイン端子は第１送信端子ＰＣnと接続され、ソース端子はＶＤＤnと接続されている。
【００６１】
第２インバータＳnは、入力端が第１受信端子ＰＥn及び第１電流源Ｔnの入力端と接続されており、当該入力端への入力信号の論理反転信号を第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力する。第１電流源Ｔnは、入力端が第１受信端子ＰＥn及び第２インバータＳnの入力端と接続され、出力端がＶＳＳnと接続された電流源である。
【００６２】
第２ＮＯＲ回路Ｈnは、過放電検出回路Ｇnから出力される過放電検出信号と第４インバータＷnの出力信号とを入力とし、これら両信号の否定論理和信号を第３インバータＵnに出力する。第３インバータＵnは、上記第２ＮＯＲ回路Ｈnから入力される否定論理和信号の論理反転信号を第２出力トランジスタＶnのゲート端子に出力する。第２出力トランジスタＶnは、ｐチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子は第３インバータＵnの出力端子と接続され、ドレイン端子は第２送信端子ＰＤnと接続され、ソース端子はＶＤＤnと接続されている。
【００６３】
第４インバータＷnは、入力端が第２受信端子ＰＦn及び第２電流源Ｘnの入力端と接続されており、当該入力端への入力信号の論理反転信号を第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力する。第２電流源Ｘnは、入力端が第２受信端子ＰＦn及び第４インバータＷnの入力端と接続され、出力端がＶＳＳnと接続された電流源である。
【００６４】
第１送信端子ＰＣnは、第１トランジスタ１２のゲート端子及び第１抵抗素子２２の一端と接続されている。第２送信端子ＰＤnは、第２トランジスタ１３のゲート端子及び第２抵抗素子２３の一端と接続されている。第１受信端子ＰＥnは、バッテリ状態監視回路ＢＭＡn-1の第１送信端子ＰＣn-1と接続されている。第２受信端子ＰＦnは、バッテリ状態監視回路ＢＭＡn-1の第２送信端子ＰＤn-1と接続されている。
【００６５】
同様に、他のバッテリ状態監視回路において、下段側（バッテリＢＴn側）のバッテリ状態監視回路の第１受信端子と上段側（バッテリＢＴ1側）のバッテリ状態監視回路の第１送信端子とが接続され、下段側のバッテリ状態監視回路の第２受信端子と上段側のバッテリ状態監視回路の第２送信端子とが接続されている。なお、最上段であるバッテリ状態監視回路ＢＭＡ1の第１受信端子ＰＥ1及び第２受信端子ＰＦ1はバッテリＢＴ1の正極端子と接続されている。
【００６６】
第１トランジスタ１２は、ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子はバッテリ状態監視回路ＢＭＡnの第１送信端子ＰＣn及び第１抵抗素子２２の一端と接続され、ドレイン端子は第２トランジスタ１３のドレイン端子と接続され、ソース端子は第１抵抗素子２２の他端及び第２外部端子３１と接続されている。第２トランジスタ１３は、ｎチャネル型ＭＯＳトランジスタであり、ゲート端子はバッテリ状態監視回路ＢＭＡnの第２送信端子ＰＤn及び第２抵抗素子２３の一端と接続され、ドレイン端子は第２トランジスタ１２のドレイン端子と接続され、ソース端子は第２抵抗素子２３の他端及びバッテリＢＴnの負極端子と接続されている。一方、第１外部端子３０は、最上段のバッテリＢＴ1の正極端子と接続されている。
【００６７】
次に、上記のように構成された第２実施形態に係るバッテリ装置の動作について説明する。なお、セルバランス状態時の動作は第１実施形態と同様なので説明を省略する。
（通常状態時）
まず、通常状態時、つまりバッテリＢＴ1〜ＢＴnの全ての電圧が、過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の範囲に含まれている場合について説明する。このような通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭＡnの過充電検出回路Ａnは、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力する。
【００６８】
この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＡn-1の第１出力トランジスタＲn-1はオンとなっているため（この理由については後述する）、バッテリ状態監視回路ＢＭＡnにおける第２インバータＳnの入力端はハイレベルとなり、第２インバータＳnからローレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力される。第１ＮＯＲ回路Ｂnは、ハイレベルの否定論理和信号を第１インバータＱnに出力し、第１インバータＱnはローレベルの論理反転信号を第１出力トランジスタＲnのゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＲnはオンとなるため、第１送信端子ＰＣnはハイレベルとなり、第１トランジスタ１２はオンとなる。
【００６９】
ここで、バッテリ状態監視回路ＢＭＡn-1の第１出力トランジスタＲn-1がオンとなっている理由について説明する。最上段のバッテリ状態監視回路ＢＭＡ1の第１受信端子ＰＥ1はバッテリＢＴ1の正極端子と接続されているため、第２インバータＳ1の入力端は常にハイレベルとなっている。従って、第２インバータＳ1は、常にローレベルの出力信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力し、過充電検出回路Ａ1は、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力する。これにより、第１ＮＯＲ回路Ｂ1は、ハイレベルの否定論理和信号を第１インバータＱ1に出力し、第１インバータＱ1はローレベルの論理反転信号を第１出力トランジスタＲ1のゲート端子に出力する。これにより、バッテリ状態監視回路ＢＭＡ1の第１出力トランジスタＲ1はオンとなる。
【００７０】
この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＡ1の下段側であるバッテリ状態監視回路ＢＭＡ2における第２インバータＳ2の入力端はハイレベルとなり、第２インバータＳ2からローレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂ2に出力される。過充電検出回路Ａ2は、ローレベルの過充電検出信号を出力するので、第１ＮＯＲ回路Ｂ2は、ハイレベルの否定論理和信号を第１インバータＱ2に出力し、第１インバータＱ2はローレベルの論理反転信号を第１出力トランジスタＲ2のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＲ2はオンとなる。
【００７１】
上記のような動作が上段側のバッテリ状態監視回路と下段側のバッテリ状態監視回路とで繰り返され、バッテリ状態監視回路ＢＭＡn-1の第１出力トランジスタＲn-1がオンとなるのである。
【００７２】
また、このような通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭＡnの過放電検出回路Ｇnは、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力する。この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＡn-1の第２出力トランジスタＶn-1もオンとなっているため、バッテリ状態監視回路ＢＭＡnにおける第４インバータＷnの入力端はハイレベルとなり、第４インバータＷnからローレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力される。第２ＮＯＲ回路Ｈnは、ハイレベルの否定論理和信号を第３インバータＵnに出力し、第３インバータＵnはローレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶnのゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶnはオンとなるため、第２送信端子ＰＤnはハイレベルとなり、第２トランジスタ１３はオンとなる。
【００７３】
以上のように通常状態時においては、第１トランジスタ１２及び第２トランジスタ１３がオンとなるため、バッテリ装置は充電及び放電可能な状態となる。
（過充電状態時）
次に、過充電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが充電され、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過充電電圧以上となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴn-1の電圧が過充電電圧以上となった場合を想定して説明する。
【００７４】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＡn-1の過充電検出回路Ａn-1は、ハイレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂn-1に出力する。この時、第２インバータＳn-1からはローレベルの出力信号が出力されているため、第１ＮＯＲ回路Ｂn-1はローレベルの否定論理和信号を第１インバータＱn-1に出力し、第１インバータＱn-1はハイレベルの論理反転信号を第１出力トランジスタＲn-1のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＲn-1はオフとなる。
【００７５】
つまり、第１電流源Ｔnによって第２インバータＳnの入力端子はローレベルにプルダウンされ、第２インバータＳnからハイレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力される。一方、過充電検出回路Ａnは、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力するため、第１ＮＯＲ回路Ｂnは、ローレベルの否定論理和信号を第１インバータＱnに出力し、第１インバータＱnはハイレベルの論理反転信号を第１出力トランジスタＲnのゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＲnはオフとなる。
【００７６】
上記のように第１出力トランジスタＲnがオフとなると、第１トランジスタ１２のゲートは第１抵抗素子２２によりローレベルとなり、第１トランジスタ１２はオフとなるので、充電器からの充電が禁止されることになる。
【００７７】
なお、上記の説明は、バッテリＢＴn-1の電圧が過充電電圧以上となった場合を想定したものであるが、他のバッテリの電圧が過充電電圧以上となった場合も同様である。つまり、過充電状態となったバッテリに対応するバッテリ状態監視回路から過充電状態が生じたことを下段側のバッテリ状態監視回路に通信し、このような通信が最下段であるバッテリ状態監視回路ＢＭＡnまで到達することにより、第１トランジスタ１２はオフとなり、充電器からの充電が禁止される。
（過放電状態時）
次に、過放電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが放電し、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過放電電圧未満となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴn-1の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定して説明する。
【００７８】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＡn-1の過放電検出回路Ｇn-1は、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈn-1に出力する。この時、第４インバータＷn-1からはローレベルの出力信号が出力されているため、第２ＮＯＲ回路Ｈn-1はローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵn-1に出力し、第３インバータＵn-1はハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶn-1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶn-1はオフとなる。
【００７９】
つまり、第２電流源Ｘnによって第４インバータＷnの入力端子はローレベルにプルダウンされ、第４インバータＷnからハイレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力される。一方、過放電検出回路Ｇnは、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力するため、第２ＮＯＲ回路Ｈnは、ローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵnに出力し、第３インバータＵnはハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶnのゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶnはオフとなる。
【００８０】
上記のように第２出力トランジスタＶnがオフとなると、第２トランジスタ１３のゲートは第２抵抗素子２３によりローベルとなり、第２トランジスタ１３はオフとなるので、負荷への放電が禁止されることになる。
【００８１】
なお、上記の説明は、バッテリＢＴn-1の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定したものであるが、他のバッテリの電圧が過放電電圧未満となった場合も同様である。つまり、過放電状態となったバッテリに対応するバッテリ状態監視回路から過放電状態が生じたことを下段側のバッテリ状態監視回路に通信し、このような通信が最下段であるバッテリ状態監視回路ＢＭＡnまで到達することにより、第２トランジスタ１３はオフとなり、負荷への放電が禁止される。
【００８２】
以上のような第２実施形態に係るバッテリ装置及びバッテリ状態監視回路によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態に係るバッテリ装置について説明する。図３は、第３実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図に示すように、第３実施形態では、第１実施形態のバッテリ状態監視回路に、２つのダイオードを設けた構成となっている。すなわち、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＢ1〜ＢＭＢnとすると、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ1は、第１実施形態の構成要素に加えて、第１ダイオードＤａ1、第２ダイオードＤｂ1、第３ダイオードＤｃ1及び第４ダイオードＤｄ1を新たに備えている。他のバッテリ状態監視回路も同様である。以下では、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ1を代表的に用いて説明する。
【００８３】
第１ダイオードＤａ1は、アノード端子がＶＳＳ1と接続され、カソード端子が第１出力トランジスタＣ1のドレイン端子と接続されており、バッテリ状態監視回路の耐圧を越えるような電圧（例えば４．５Ｖ）に相当する逆方向電圧がアノード端子とカソード端子との間に印加された場合に逆方向電流を生じるような特性を有している。第２ダイオードＤｂ1は、アノード端子がＶＳＳ1と接続され、カソード端子が第２インバータＥ1の入力端と接続されている。なお、第２ダイオードＤｂ1の電圧降下分を０．７Ｖとする。
【００８４】
第３ダイオードＤｃ1は、アノード端子がＶＳＳ1と接続され、カソード端子が第２出力トランジスタＩ1のドレイン端子と接続されており、バッテリ状態監視回路の耐圧を越えるような電圧に相当する逆方向電圧がアノード端子とカソード端子との間に印加された場合に逆方向電流を生じるような特性を有している。第４ダイオードＤｄ1は、アノード端子がＶＳＳ1と接続され、カソード端子が第４インバータＫ1の入力端と接続されている。なお、第４ダイオードＤｄ1の電圧降下分を０．７Ｖとする。
【００８５】
また、下段側のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と上段側のバッテリ状態監視回路の第１受信端子との間、さらに下段側のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と上段側のバッテリ状態監視回路の第２受信端子との間に抵抗素子が接続されている。具体的には、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の第１送信端子ＰＣ2とバッテリ状態監視回路ＢＭＢ1の第１受信端子ＰＥ1との間には抵抗素子Ｒａ1が接続されており、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の第２送信端子ＰＤ2とバッテリ状態監視回路ＢＭＢ1の第２受信端子ＰＦ1との間には抵抗素子Ｒｂ1が接続されている。
【００８６】
次に、このように構成された第３実施形態に係るバッテリ装置の動作について説明する。なお、セルバランス状態時の動作は第１実施形態と同様なので説明を省略する。
（通常状態時）
まず、通常状態時、つまりバッテリＢＴ1〜ＢＴnの全ての電圧が、過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の範囲に含まれている場合について説明する。このような通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ1の過充電検出回路Ａ1は、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力する。
【００８７】
この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の第１出力トランジスタＣ2はオンとなっているため、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ1の第２インバータＥ1の入力端はローレベルとなり、第１インバータＤ1からローレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力される。第１ＮＯＲ回路Ｂ1は、ハイレベルの否定論理和信号を第１出力トランジスタＣ1のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＣ1はオンとなるため、第１送信端子ＰＣ1はローレベルとなり、第１トランジスタ１０はオンとなる。
【００８８】
ここで、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の第１出力トランジスタＣ2がオンになっていると、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ1の第１受信端子ＰＥ1は抵抗素子Ｒａ1を介してＶＳＳ2に接続されることになる。しかしながら、第１受信端子ＰＥ1には第２ダイオードＤｂ1を設けてあるので、その電圧はＶＳＳ1−０．７Ｖにクランプされ、それ以下に下がることはない。
【００８９】
また、このような通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ1の過放電検出回路Ｇ1は、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力する。この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の第２出力トランジスタＩ2もオンとなっているため、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ1の第４インバータＫ1の入力端子はローレベルとなり、第３インバータＪ1からローレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力される。第２ＮＯＲ回路Ｈ1は、ハイレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ1はオンとなるため、第２送信端子ＰＤ1はローレベルとなり、第２トランジスタ１１はオンとなる。
【００９０】
バッテリ状態監視回路ＢＭＢ1の第２受信端子ＰＦ1の電圧も同様に、ＶＳＳ1−０．７Ｖにクランプされる。
【００９１】
以上のように通常状態時においては、第１トランジスタ１０及び第２トランジスタ１１がオンとなるため、バッテリ装置は充電及び放電可能な状態となる。
（過充電状態時）
次に、過充電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが充電され、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過充電電圧以上となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴ2の電圧が過充電電圧以上となった場合を想定して説明する。
【００９２】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の過充電検出回路Ａ2は、ハイレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ2に出力する。この時、第１インバータＤ2からはローレベルの出力信号が出力されているため、第１ＮＯＲ回路Ｂ2はローレベルの否定論理和信号を第１出力トランジスタＣ2のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＣ2はオフとなる。
【００９３】
つまり、第１電流源Ｆ1によって第２インバータＥ1の入力端子はハイレベルにプルアップされる。これにより、第２インバータＥ1の入力端子にはハイレベルとして認識される電圧が印加され、第１インバータＤ1からハイレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力される。一方、過充電検出回路Ａ1は、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂ1に出力するため、第１ＮＯＲ回路Ｂ1は、ローレベルの否定論理和信号を第１出力トランジスタＣ1のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＣ1はオフとなる。
【００９４】
この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の第１送信端子ＰＣ2は抵抗素子Ｒａ1を介してＶＤＤ1にプルアップされる。しかしながら、第１送信端子ＰＣ2には第１ダイオードＤａ2が設けられているので、端子電圧は第１ダイオードＤａ2の逆方向電流を生じるような電圧（４．５Ｖ）によってＶＳＳ2＋４．５Ｖにクランプされる。また、抵抗素子Ｒａ1の抵抗値を、第２インバータＥ1の入力端子の電圧が第１電流源Ｆ1によってハイレベルまでプルアップされるような値に設定する。
【００９５】
上記のように第１出力トランジスタＣ1がオフとなると、第１トランジスタ１０のゲートは第１抵抗素子２０によりハイレベルとなり、第１トランジスタ１０はオフとなるので、充電器からの充電が禁止されることになる。
（過放電状態時）
次に、過放電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが放電し、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過放電電圧未満となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴ2の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定して説明する。
【００９６】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の過放電検出回路Ｇ2は、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ2に出力する。この時、第３インバータＪ2からはローレベルの出力信号が出力されているため、第２ＮＯＲ回路Ｈ2はローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ2のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ2はオフとなる。
【００９７】
つまり、第２電流源Ｌ1によって第４インバータＫ1の入力端子はハイレベルにプルアップされる。これにより、第４インバータＫ1の入力端子にはハイレベルとして認識される電圧が印加され、第３インバータＪ1からハイレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力される。一方、過放電検出回路Ｇ1は、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力するため、第２ＮＯＲ回路Ｈ1は、ローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ1はオフとなる。
【００９８】
この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＢ2の第２送信端子ＰＤ2は抵抗素子Ｒｂ1を介してＶＤＤ1にプルアップされる。しかしながら、第２送信端子ＰＤ2には第３ダイオードＤｃ2が設けられているので、端子電圧は第３ダイオードＤｃ2の逆方向電流を生じるような電圧（４．５Ｖ）によってＶＳＳ2＋４．５Ｖにクランプされる。また、抵抗素子Ｒｂ1の抵抗値を、第４インバータＫ1の入力端子の電圧が第２電流源Ｌ1によってハイレベルまでプルアップされるような値に設定する。
【００９９】
上記のように第２出力トランジスタＩ1がオフとなると、第２トランジスタ１１のゲートはハイレベルとなり、第２トランジスタ１１はオフとなるので、負荷への放電が禁止されることになる。
【０１００】
以上の説明からわかるように、第３実施形態では、過充電状態または過放電状態を検出したバッテリ状態監視回路において、第１出力トランジスタまたは第２出力トランジスタはオフとなり、その上段側のバッテリ状態監視回路におけるプルアップ動作によって、オフとなった下段側の第１出力トランジスタまたは第２出力トランジスタには、１セル分（１つのバッテリ分）の電圧が印加されることになる。つまり、１つのバッテリ状態監視回路の耐圧は少なくとも１セル分の電圧以上あれば良いことになる。従って、第３実施形態によれば、第１実施形態と比べてさらに低耐圧のバッテリ状態監視回路を作製することができ、使用できる製造プロセスの幅がさらに広がる。
〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態に係るバッテリ装置について説明する。図４は、第４実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図に示すように、第４実施形態では、第２実施形態のバッテリ状態監視回路に、２つのダイオードを設けた構成となっている。すなわち、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＣ1〜ＢＭＣnとすると、バッテリ状態監視回路ＢＭＣnは、第２実施形態の構成要素に加えて、第１ダイオードＤｅn、第２ダイオードＤｆn、第３ダイオードＤｇn及び第４ダイオードＤｈnを新たに備えている。他のバッテリ状態監視回路も同様である。以下では、バッテリ状態監視回路ＢＭＣnを代表的に用いて説明する。
【０１０１】
第１ダイオードＤｅnは、アノード端子が第１出力トランジスタＲnのドレイン端子と接続され、カソード端子がＶＤＤnと接続されており、バッテリ状態監視回路の耐圧を越えるような電圧（例えば４．５Ｖ）に相当する逆方向電圧がアノード端子とカソード端子との間に印加された場合に逆方向電流を生じるような特性を有している。第２ダイオードＤｆnは、アノード端子が第２インバータＳnの入力端子と接続され、カソード端子がＶＤＤnと接続されている。なお、第２ダイオードＤｆnによる電圧降下分を０．７Ｖとする。
【０１０２】
第３ダイオードＤｇnは、アノード端子が第２出力トランジスタＶnのドレイン端子と接続され、カソード端子がＶＤＤnと接続されており、バッテリ状態監視回路の耐圧を越えるような電圧（例えば４．５Ｖ）に相当する逆方向電圧がアノード端子とカソード端子との間に印加された場合に逆方向電流を生じるような特性を有している。第４ダイオードＤｈnは、アノード端子が第４インバータＷnの入力端子と接続され、カソード端子がＶＤＤnと接続されている。なお、第４ダイオードＤｈnによる電圧降下分を０．７Ｖとする。
【０１０３】
また、上段側のバッテリ状態監視回路の第１送信端子と下段側のバッテリ状態監視回路の第１受信端子との間、さらに上段側のバッテリ状態監視回路の第２送信端子と下段側のバッテリ状態監視回路の第２受信端子との間に抵抗素子が接続されている。具体的には、バッテリ状態監視回路ＢＭＣn-1の第１送信端子ＰＣn-1とバッテリ状態監視回路ＢＭＣnの第１受信端子ＰＥnとの間には抵抗素子Ｒａn-1が接続されており、バッテリ状態監視回路ＢＭＣn-1の第２送信端子ＰＤn-1とバッテリ状態監視回路ＢＭＣnの第２受信端子ＰＦn-1との間には抵抗素子Ｒｂn-1が接続されている。
【０１０４】
次に、このように構成された第４実施形態に係るバッテリ装置の動作について説明する。なお、セルバランス状態時の動作は第１実施形態と同様なので説明を省略する。
（通常状態時）
まず、通常状態時、つまりバッテリＢＴ1〜ＢＴnの全ての電圧が、過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の範囲に含まれている場合について説明する。このような通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭＣnの過充電検出回路Ａnは、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力する。
【０１０５】
この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＣn-1の第１出力トランジスタＲn-1はオンとなっているため、バッテリ状態監視回路ＢＭＣnにおける第２インバータＳnの入力端はハイレベルとなり、第２インバータＳnからローレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力される。第１ＮＯＲ回路Ｂnは、ハイレベルの否定論理和信号を第１インバータＱnに出力し、第１インバータＱnはローレベルの論理反転信号を第１出力トランジスタＲnのゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＲnはオンとなるため、第１送信端子ＰＣnはハイレベルとなり、第１トランジスタ１２はオンとなる。
【０１０６】
また、このような通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭＣnの過放電検出回路Ｇnは、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力する。この時、バッテリ状態監視回路ＢＭＣn-1の第２出力トランジスタＶn-1はオンとなっているため、バッテリ状態監視回路ＢＭＣnにおける第４インバータＷnの入力端はハイレベルとなり、第４インバータＷnからローレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力される。第２ＮＯＲ回路Ｈnは、ハイレベルの否定論理和信号を第３インバータＵnに出力し、第３インバータＵnはローレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶnのゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶnはオンとなるため、第２送信端子ＰＤnはハイレベルとなり、第２トランジスタ１３はオンとなる。
【０１０７】
以上のように通常状態時においては、第１トランジスタ１２及び第２トランジスタ１３がオンとなるため、バッテリ装置は充電及び放電可能な状態となる。
（過充電状態時）
次に、過充電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが充電され、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過充電電圧以上となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴn-1の電圧が過充電電圧以上となった場合を想定して説明する。
【０１０８】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＣn-1の過充電検出回路Ａn-1は、ハイレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂn-1に出力する。この時、第２インバータＳn-1からはローレベルの出力信号が出力されているため、第１ＮＯＲ回路Ｂn-1はローレベルの否定論理和信号を第１インバータＱn-1に出力し、第１インバータＱn-1はハイレベルの論理反転信号を第１出力トランジスタＲn-1のゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＲn-1はオフとなる。
【０１０９】
つまり、第１電流源Ｔnによって第２インバータＳnの入力端子はローレベルにプルダウンされるが、そのプルダウン電圧がＶＤＤn−４．５Ｖ以下となった場合に、バッテリ状態監視回路ＢＭＣn-1の第１ダイオードＤｅn-1を介してＶＳＳnに電流が流れることになる。つまり、第２インバータＳnの入力端子はＶＤＤn−４．５Ｖにクランプされることになるが、その状態では第２インバータＳnの動作電圧（ローレベルとして認識する電圧）に満たないため、第２インバータＳnの入力端子の電圧が動作電圧に到達するように抵抗素子Ｒａn-1の抵抗値を設定する。
【０１１０】
これにより、第２インバータＳnの入力端子にはローレベルとして認識される電圧が印加され、第２インバータＳnからハイレベルの出力信号が第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力される。一方、過充電検出回路Ａnは、ローレベルの過充電検出信号を第１ＮＯＲ回路Ｂnに出力するため、第１ＮＯＲ回路Ｂnは、ローレベルの否定論理和信号を第１インバータＱnに出力し、第１インバータＱnはハイレベルの論理反転信号を第１出力トランジスタＲnのゲート端子に出力する。これにより、第１出力トランジスタＲnはオフとなる。
【０１１１】
上記のように第１出力トランジスタＲnがオフとなると、第１トランジスタ１２のゲートはローレベルとなり、第１トランジスタ１２はオフとなるので、充電器からの充電が禁止されることになる。
（過放電状態時）
次に、過放電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが放電し、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過放電電圧未満となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴn-1の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定して説明する。
【０１１２】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＣn-1の過放電検出回路Ｇn-1は、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈn-1に出力する。この時、第４インバータＷn-1からはローレベルの出力信号が出力されているため、第２ＮＯＲ回路Ｈn-1はローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵn-1に出力し、第３インバータＵn-1はハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶn-1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶn-1はオフとなる。
【０１１３】
つまり、第２電流源Ｘnによって第４インバータＷnの入力端子はローレベルにプルダウンされるが、そのプルダウン電圧がＶＤＤn−４．５Ｖ以下となった場合に、バッテリ状態監視回路ＢＭＣn-1の第３ダイオードＤｇn-1を介してＶＳＳnに電流が流れることになる。つまり、第４インバータＷnの入力端子はＶＤＤn−４．５Ｖにクランプされることになるが、その状態では第４インバータＷnの動作電圧（ローレベルとして認識する電圧）に満たないため、第４インバータＷnの入力端子の電圧が動作電圧に到達するように抵抗素子Ｒｂn-1の抵抗値を設定する。
【０１１４】
これにより、第４インバータＷnの入力端子にはローレベルとして認識される電圧が印加され、第４インバータＷnからハイレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力される。一方、過放電検出回路Ｇnは、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力するため、第２ＮＯＲ回路Ｈnは、ローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵnに出力し、第３インバータＵnはハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶnのゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶnはオフとなる。
【０１１５】
上記のように第２出力トランジスタＶnがオフとなると、第２トランジスタ１３のゲートはローレベルとなり、第２トランジスタ１３はオフとなるので、負荷への放電が禁止されることになる。
【０１１６】
以上のように、第４実施形態によれば、第３実施形態と同様に、１つのバッテリ状態監視回路の耐圧は少なくとも１セル分の電圧以上あれば良いことになる。従って、第４実施形態によれば、第２実施形態と比べてさらに低耐圧のバッテリ状態監視回路を作製することができ、使用できる製造プロセスの幅がさらに広がる。
〔第５実施形態〕
次に、第５実施形態に係るバッテリ装置について説明する。図５は、第５実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図に示すように、第５実施形態では、第３実施形態においてバッテリ状態監視回路の外部に設けていた抵抗素子をバッテリ状態監視回路の内部に設けた構成となっている。
【０１１７】
バッテリ状態監視回路ＢＭＤ1〜ＢＭＤnは同様の構成となっているので、バッテリ状態監視回路ＢＭＤ1を代表的に用いて説明する。バッテリ状態監視回路ＢＭＤ1において、第１受信端子ＰＥ1と第２ダイオードＤｂ1のカソードとの間に抵抗素子Ｒａ1が接続され、第２受信端子ＰＦ1と第４ダイオードＤｄ1のカソードとの間に抵抗素子Ｒｂ1が接続されている。
【０１１８】
なお、動作については第３実施形態と同様なので説明を省略する。
【０１１９】
このような構成とすることにより、バッテリ装置の製造者は、バッテリ状態監視回路ＢＭＤ1をバッテリ数だけ用意し、抵抗素子を介さずに上段側と下段側のバッテリ状態監視回路を接続するだけで良く、製造工程の短縮に寄与することができる。なお、バッテリ状態監視回路の内部に抵抗素子を設けることは、バッテリ状態監視回路の大型化及びコスト増加を招く原因となるが、これを避けたい場合には第３実施形態を採用すれば良い。
〔第６実施形態〕
次に、第６実施形態に係るバッテリ装置について説明する。図６は、第６実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図に示すように、第６実施形態では、第４実施形態においてバッテリ状態監視回路の外部に設けていた抵抗素子をバッテリ状態監視回路の内部に設けた構成となっている。
【０１２０】
バッテリ状態監視回路ＢＭＥ1〜ＢＭＥnは同様の構成となっているので、バッテリ状態監視回路ＢＭＥ1を代表的に用いて説明する。バッテリ状態監視回路ＢＭＥ1において、第１受信端子ＰＥnと第２ダイオードＤｆnのアノードとの間に抵抗素子Ｒａnが接続され、第２受信端子ＰＦnと第４ダイオードＤｈnのアノードとの間に抵抗素子Ｒｂnが接続されている。
【０１２１】
なお、動作については第４実施形態と同様なので説明を省略する。
【０１２２】
このような構成とすることにより、バッテリ装置の製造者は、バッテリ状態監視回路ＢＭＥnをバッテリ数だけ用意し、抵抗素子を介さずに上段側と下段側のバッテリ状態監視回路を接続するだけで良く、製造工程の短縮に寄与することができる。なお、バッテリ状態監視回路の内部に抵抗素子を設けることは、バッテリ状態監視回路の大型化及びコスト増加を招く原因となるが、これを避けたい場合には第４実施形態を採用すれば良い。
〔第７実施形態〕
図８は、第７実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図８において、図１と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。なお、図１と区別するために、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＦ1〜ＢＭＦnとする。また、これらバッテリ状態監視回路ＢＭＦ1〜ＢＭＦnの回路構成は同一であるので、バッテリ状態監視回路ＢＭＦ1を代表的に用いて説明する。
【０１２３】
この図に示すように、第７実施形態では、第１実施形態のバッテリ状態監視回路に、過放電セルバランス回路ＸＣ1と第１ＯＲ回路ＸＤ1を加えた構成となっている。過放電セルバランス回路ＸＣ1は過放電検出回路Ｇ1からの過放電検出信号を受ける第５インバータＸＡ1と、第５インバータＸＡ1の出力と、第３インバータＪ1の出力を受ける第１ＡＮＤ回路ＸＢ1を含む。また、第１ＯＲ回路ＸＤ1は過放電セルバランス回路ＸＣ1とセルバランス回路Ｍ1の出力を受け、制御信号を制御端子ＰＧ1を介してスイッチＳＷ1に出力する。他のバッテリ状態監視回路も同様である。
【０１２４】
次に、上記のように構成された第７実施形態に係るバッテリ装置の動作について説明する。なお、通常状態時、セルバランス状態時、過充電状態時の動作は第１実施形態と同様なので説明を省略する。
（過放電状態時）
過放電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが放電し、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過放電電圧未満となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴ1の電圧が過放電電圧より高く、かつバッテリＢＴ2の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定して説明する。
【０１２５】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＦ2の過放電検出回路Ｇ2は、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ2に出力する。そして第２ＮＯＲ回路Ｈ2は、ローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ2のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ2はオフとなる。
【０１２６】
第４インバータＫ1の入力端子は、第２電流源Ｌ1によってハイレベルにプルアップされ、第３インバータＪ1からハイレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力される。そして第２ＮＯＲ回路Ｈ1は、ローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ1はオフとなる。
【０１２７】
上記のように第２出力トランジスタＩ1がオフになると、第２トランジスタ１１のゲートは第２抵抗素子２１によってハイレベルとなり、第２トランジスタ１１はオフとなるので、負荷への放電が禁止されることになる。
【０１２８】
また、バッテリＢＴ1の電圧が過放電電圧より高いので、過放電検出回路Ｇ1はローレベルの信号を出力している。従って、第１ＡＮＤ回路ＸＢ1は、第５インバータＸＡ1からのハイレベルの信号と第３インバータＪ1からのハイレベルの信号を入力されるので、ハイレベルの信号、すなわち過放電セルバランス信号を第１ＯＲ回路ＸＤ1へ出力する。
【０１２９】
この場合、バッテリＢＴ1の電圧がセルバランス電圧未満であったら、セルバランス回路Ｍ1はセルバランス信号を出力していないが、過放電セルバランス信号を受けることで第１ＯＲ回路ＸＤ1は制御端子ＰＧ1を通じてスイッチＳＷ1をオンし、バッテリＢＴ1はスイッチＳＷ1を介して放電する。放電が進み、バッテリＢＴ1の電圧が過放電電圧に達すると過放電検出回路Ｇ1からハイレベルの過放電検出信号が出力され、その結果第１ＯＲ回路ＸＤ1は制御端子ＰＧ1を通じてスイッチＳＷ1をオフして放電が停止する。
【０１３０】
上記のような動作によって、バッテリＢＴ1とバッテリＢＴ2は、いずれも過放電電圧近傍の電圧となる。このようにセルバランスをとることによって、バッテリ装置の稼働時間を長くすることができる。
【０１３１】
なお、本実施例におけるバッテリ状態監視回路はセルバランス回路と過放電セルバランス回路の両方を搭載しているが、過放電セルバランス回路のみを搭載している場合でもバッテリ電圧が過放電電圧近傍でセルバランスをとることができるのは自明である。
〔第８実施形態〕
図９は、第８実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図８において、図２と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。なお、図２と区別するために、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＧ1〜ＢＭＧnとする。また、これらバッテリ状態監視回路ＢＭＧ1〜ＢＭＧnの回路構成は同一であるので、バッテリ状態監視回路ＢＭＧnを代表的に用いて説明する。
この図に示すように、第８実施形態では、第２実施形態のバッテリ状態監視回路に、過放電セルバランス回路ＸＧnと第１ＯＲ回路ＸＨnを加えた構成となっている。過放電セルバランス回路ＸＧnは過放電検出回路Ｇnからの過放電検出信号を受ける第５インバータＸＥnと、第５インバータＸＥnの出力と、第４インバータＷnの出力を受ける第１ＡＮＤ回路ＸＦnを含む。また、第１ＯＲ回路ＸＨnは過放電セルバランス回路ＸＧnとセルバランス回路Ｍnの出力を受け、制御信号を制御端子ＰＧnを介してスイッチＳＷnに出力する。他のバッテリ状態監視回路も同様である。
【０１３２】
次に、上記のように構成された第８実施形態に係るバッテリ装置の動作について説明する。なお、通常状態時、セルバランス状態時、過充電状態時の動作は第２実施形態と同様なので説明を省略する。
（過放電状態時）
過放電状態時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが放電し、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過放電電圧未満となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴnの電圧が過放電電圧より高く、かつバッテリＢＴn-1の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定して説明する。
【０１３３】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＧn-1の過放電検出回路Ｇn-1は、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈn-1に出力する。そして第２ＮＯＲ回路Ｈn-1はローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵn-1に出力し、第３インバータＵn-1はハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶn-1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶn-1はオフとなる。
【０１３４】
第４インバータＷnの入力端子は、第２電流源Ｘnによってローレベルにプルダウンされ、第４インバータＷnからハイレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力される。そして第２ＮＯＲ回路Ｈnは、ローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵnに出力し、第３インバータＵnはハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶnのゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶnはオフとなる。
【０１３５】
上記のように第２出力トランジスタＶnがオフとなると、第２トランジスタ１３のゲートは第２抵抗素子２３によりローベルとなり、第２トランジスタ１３はオフとなるので、負荷への放電が禁止されることになる。
【０１３６】
また、バッテリＢＴnの電圧が過放電電圧より高いので、過放電検出回路Ｇnはローレベルの信号を出力している。従って、第１ＡＮＤ回路ＸＦnは、第５インバータＸＥnからのハイレベルの信号と第３インバータＷnからのハイレベルの信号を入力されるので、ハイレベルの信号、すなわち過放電セルバランス信号を第１ＯＲ回路ＸＨnへ出力する。
【０１３７】
この場合、バッテリＢＴnの電圧がセルバランス電圧未満であったら、セルバランス回路Ｍnはセルバランス信号を出力していないが、過放電セルバランス信号を受けることで第１ＯＲ回路ＸＨnは制御端子ＰＧnを通じてスイッチＳＷnをオンし、バッテリＢＴnはスイッチＳＷnを介して放電する。放電が進み、バッテリＢＴnの電圧が過放電電圧に達すると過放電検出回路Ｇnからハイレベルの過放電検出信号が出力され、その結果第１ＯＲ回路ＸＨnは制御端子ＰＧnを通じてスイッチＳＷnをオフして放電が停止する。
【０１３８】
上記のような動作によって、バッテリＢＴnとバッテリＢＴn-1は、いずれも過放電電圧近傍の電圧となる。このようにセルバランスをとることによって、バッテリ装置の稼働時間を長くすることができる。
【０１３９】
なお、本実施例におけるバッテリ状態監視回路はセルバランス回路と過放電セルバランス回路の両方を搭載しているが、過放電セルバランス回路のみを搭載している場合でもバッテリ電圧が過放電電圧近傍でセルバランスをとることができるのは自明である。
〔第９実施形態〕
図１０は、第９実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図１０において、図３と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。なお、図３と区別するために、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＨ1〜ＢＭＨnとする。また、これらバッテリ状態監視回路ＢＭＨ1〜ＢＭＨnの回路構成は同一であるので、バッテリ状態監視回路ＢＭＨ1を代表的に用いて説明する。
【０１４０】
この図に示すように、第９実施形態では、第３実施形態のバッテリ状態監視回路に、過放電セルバランス回路ＸＣ1と第１ＯＲ回路ＸＤ1を加えた構成となっている。過放電セルバランス回路ＸＣ1は過放電検出回路Ｇ1からの過放電検出信号を受ける第５インバータＸＡ1と、第５インバータＸＡ1の出力と、第３インバータＪ1の出力を受ける第１ＡＮＤ回路ＸＢ1を含む。また、第１ＯＲ回路ＸＤ1は過放電セルバランス回路ＸＣ1とセルバランス回路Ｍ1の出力を受け、制御信号を制御端子ＰＧ1を介してスイッチＳＷ1に出力する。他のバッテリ状態監視回路も同様である。
【０１４１】
なお、通常状態時、セルバランス状態時、過充電状態時の動作は第３実施形態と同様であり、過放電時の動作は第７実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１４２】
第９実施形態によれば、第３実施形態と同様に低耐圧のバッテリ状態監視回路を作製することができ、使用できる製造プロセスの幅がさらに広がるとともに、第７実施形態と同様に過放電検出電圧近傍でセルバランスをとることによって、バッテリ装置の稼働時間を長くすることができる。
【０１４３】
なお、本実施例におけるバッテリ状態監視回路はセルバランス回路と過放電セルバランス回路の両方を搭載しているが、過放電セルバランス回路のみを搭載している場合でもバッテリ電圧が過放電電圧近傍でセルバランスをとることができるのは自明である。
〔第１０実施形態〕
図１１は、第１０実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図１１において、図４と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。なお、図４と区別するために、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＩ1〜ＢＭＩnとする。また、これらバッテリ状態監視回路ＢＭＩ1〜ＢＭＩnの回路構成は同一であるので、バッテリ状態監視回路ＢＭＩnを代表的に用いて説明する。
【０１４４】
この図に示すように、第１０実施形態では、第４実施形態のバッテリ状態監視回路に、過放電セルバランス回路ＸＧnと第１ＯＲ回路ＸＨnを加えた構成となっている。過放電セルバランス回路ＸＧnは過放電検出回路Ｇnからの過放電検出信号を受ける第５インバータＸＥnと、第５インバータＸＥnの出力と、第４インバータＷnの出力を受ける第１ＡＮＤ回路ＸＦnを含む。また、第１ＯＲ回路ＸＨnは過放電セルバランス回路ＸＧnとセルバランス回路Ｍnの出力を受け、制御信号を制御端子ＰＧnを介してスイッチＳＷnに出力する。他のバッテリ状態監視回路も同様である。
【０１４５】
なお、通常状態時、セルバランス状態時、過充電状態時の動作は第４実施形態と同様であり、過放電時の動作は第８実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１４６】
第１０実施形態によれば、第４実施形態と同様に低耐圧のバッテリ状態監視回路を作製することができ、使用できる製造プロセスの幅がさらに広がるとともに、第８実施形態と同様に過放電検出電圧近傍でセルバランスをとることによって、バッテリ装置の稼働時間を長くすることができる。
【０１４７】
なお、本実施例におけるバッテリ状態監視回路はセルバランス回路と過放電セルバランス回路の両方を搭載しているが、過放電セルバランス回路のみを搭載している場合でもバッテリ電圧が過放電電圧近傍でセルバランスをとることができるのは自明である。
〔第１１実施形態〕
図１２は、第１１実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図１２において、図５と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。なお、図５と区別するために、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＪ1〜ＢＭＪnとする。また、これらバッテリ状態監視回路ＢＭＪ1〜ＢＭＪnの回路構成は同一であるので、バッテリ状態監視回路ＢＭＪ1を代表的に用いて説明する。
【０１４８】
この図に示すように、第１１実施形態では、第５実施形態のバッテリ状態監視回路に、過放電セルバランス回路ＸＣ1と第１ＯＲ回路ＸＤ1を加えた構成となっている。過放電セルバランス回路ＸＣ1は過放電検出回路Ｇ1からの過放電検出信号を受ける第５インバータＸＡ1と、第５インバータＸＡ1の出力と、第３インバータＪ1の出力を受ける第１ＡＮＤ回路ＸＢ1を含む。また、第１ＯＲ回路ＸＤ1は過放電セルバランス回路ＸＣ1とセルバランス回路Ｍ1の出力を受け、制御信号を制御端子ＰＧ1を介してスイッチＳＷ1に出力する。他のバッテリ状態監視回路も同様である。
なお、通常状態時、セルバランス状態時、過充電状態時の動作は第５実施形態と同様であり、過放電時の動作は第７実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１４９】
第１１実施形態によれば、第５実施形態と同様に抵抗素子を介さずに上段側と下段側のバッテリ状態監視回路を接続するだけで良く、製造工程の短縮に寄与することができるとともに、第７実施形態と同様に過放電検出電圧近傍でセルバランスをとることによって、バッテリ装置の稼働時間を長くすることができる。
【０１５０】
なお、本実施例におけるバッテリ状態監視回路はセルバランス回路と過放電セルバランス回路の両方を搭載しているが、過放電セルバランス回路のみを搭載している場合でもバッテリ電圧が過放電電圧近傍でセルバランスをとることができるのは自明である。
〔第１２実施形態〕
図１３は、第１２実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。この図１３において、図６と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。なお、図６と区別するために、バッテリ状態監視回路の符号をＢＭＫ1〜ＢＭＫnとする。また、これらバッテリ状態監視回路ＢＭＫ1〜ＢＭＫnの回路構成は同一であるので、バッテリ状態監視回路ＢＭＫnを代表的に用いて説明する。
【０１５１】
この図に示すように、第１２実施形態では、第６実施形態のバッテリ状態監視回路に、過放電セルバランス回路ＸＧnと第１ＯＲ回路ＸＨnを加えた構成となっている。過放電セルバランス回路ＸＧnは過放電検出回路Ｇnからの過放電検出信号を受ける第５インバータＸＥnと、第５インバータＸＥnの出力と、第４インバータＷnの出力を受ける第１ＡＮＤ回路ＸＦnを含む。また、第１ＯＲ回路ＸＨnは過放電セルバランス回路ＸＧnとセルバランス回路Ｍnの出力を受け、制御信号を制御端子ＰＧnを介してスイッチＳＷnに出力する。他のバッテリ状態監視回路も同様である。
なお、通常状態時、セルバランス状態時、過充電状態時の動作は第６実施形態と同様であり、過放電時の動作は第８実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１５２】
第１２実施形態によれば、第６実施形態と同様に抵抗素子を介さずに上段側と下段側のバッテリ状態監視回路を接続するだけで良く、製造工程の短縮に寄与することができるとともに、第８実施形態と同様に過放電検出電圧近傍でセルバランスをとることによって、バッテリ装置の稼働時間を長くすることができる。
【０１５３】
なお、本実施例におけるバッテリ状態監視回路はセルバランス回路と過放電セルバランス回路の両方を搭載しているが、過放電セルバランス回路のみを搭載している場合でもバッテリ電圧が過放電電圧近傍でセルバランスをとることができるのは自明である。
〔第１３実施形態〕
図１４は、第１３実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。バッテリ状態監視回路として、第７実施形態と同じく、ＢＭＦ1〜ＢＭＦnを用いる。図８との最も大きな相違は、充放電制御のためにＰｃｈ型トランジスタではなく、Ｎｃｈ型トランジスタを使用する点である。図１４において、図８と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
【０１５４】
第１ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４４のベース端子はバッテリ状態監視回路ＢＭＦ1の第１送信端子ＰＣ1と接続され、エミッタ端子は第１外部端子３０と接続され、コレクタ端子は第１トランジスタ（充電用ｎチャネル型トランジスタ）１４のゲート端子と接続されている。第３抵抗素子３４は、第１ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４４のベース端子と第１外部端子３０との間に接続されている。
【０１５５】
第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４５のベース端子はバッテリ状態監視回路ＢＭＦ1の第２送信端子ＰＤ1と接続され、エミッタ端子は第１外部端子３０と接続され、コレクタ端子は第２トランジスタ（放電用ｎチャネル型トランジスタ）１５のゲート端子と接続されている。第４抵抗素子３５は、第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４５のベース端子と第１外部端子３０との間に接続されている。
【０１５６】
第１トランジスタ１４のソース端子は第２外部端子３１に接続され、ドレイン端子は第２トランジスタ１５のドレイン端子に接続されている。第２トランジスタ１５のソース端子は最下段のバッテリＢＴnの負極端子と接続されている。第１抵抗素子２４は第１トランジスタ１４のゲート端子と第２外部端子３１との間に接続され、第２抵抗素子２５は第２トランジスタ１５のゲート端子と最下段のバッテリＢＴnの負極端子との間に接続されている。
【０１５７】
第１３実施形態に係るバッテリ装置は、図１４に示す回路構成をとることにより、以下のような動作をする。
【０１５８】
バッテリＢＴ1〜ＢＴnの全ての電圧が過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の範囲において、すなわち通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭＦ1の第１送信端子ＰＣ1と第２送信端子ＰＤ1はローレベルとなる。従って、第１ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４４及び第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４５のベース端子にベース電流が供給され、コレクタ電流が流れる。コレクタ電流が第１抵抗素子２４及び第２抵抗素子２５に夫々流れることによって、第１トランジスタ１４及び第２トランジスタ１５のゲート−ソース間電圧が高くなり、第１トランジスタ１４及び第２トランジスタ１５はオンする。
【０１５９】
このとき、第１トランジスタ１４および第２トランジスタ１５のゲート−ソース端子間には（ＢＴ1＋ＢＴ2＋・・・＋ＢＴn）の電圧が印加されることとなる。従って、第１トランジスタ１４および第２トランジスタ１５を十分にオンすることが可能となる。
【０１６０】
図８に示した第７の実施形態においては、通常状態時において第１トランジスタ１０および第２トランジスタ１１のゲート−ソース端子間にはバッテリＢＴ1電圧のみ印加される。そのため、バッテリＢＴ1の電圧が低下した場合に、他のバッテリに十分な電圧があったとしても、第1トランジスタ１０及び第２トランジスタ１１が十分にオン出来ない可能性がある。本実施形態のバッテリ装置によれば、上記課題を解決することが可能である。
【０１６１】
以上、第７の実施形態と同じくＢＭＦ1〜ＢＭＦnを用いた回路構成にて説明したが、第１、第３、第５、第９、第１１実施形態と同じく、ＢＭ1〜ＢＭnまたはＢＭＢ1〜ＢＭＢnまたはＢＭＤ1〜ＢＭＤnまたはＢＭＨ1〜ＢＭＨnまたはＢＭＪ1〜ＢＭＪnを用いた場合にも同様の回路構成が利用可能であることは自明である。なお、ＢＭＢ1〜ＢＭＢnまたはＢＭＨ1〜ＢＭＨnを用いて回路を構成する場合は、各バッテリ状態監視回路の送信端子と受信端子の間に抵抗素子を接続するのは自明である。
〔第１４実施形態〕
図１５は、第１４実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。バッテリ状態監視回路として、第８実施形態と同じく、ＢＭＧ1〜ＢＭＧnを用いる。図９との最も大きな相違は、充放電制御のためにＮｃｈ型トランジスタではなく、Ｐｃｈ型トランジスタを使用する点である。図１５において、図９と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
【０１６２】
第１ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４６のベース端子はバッテリ状態監視回路ＢＭＧnの第１送信端子ＰＣnと接続され、エミッタ端子は第２外部端子３１と接続され、コレクタ端子は第１トランジスタ（充電用ｐチャネル型トランジスタ）１６のゲート端子と接続されている。第３抵抗素子３６は、第１ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４６のベース端子と第２外部端子３１との間に接続されている。
【０１６３】
第２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４７のベース端子はバッテリ状態監視回路ＢＭＧnの第２送信端子ＰＤnと接続され、エミッタ端子は第２外部端子３１と接続され、コレクタ端子は第２トランジスタ（放電用ｐチャネル型トランジスタ）１７のゲート端子と接続されている。第４抵抗素子３７は、第２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４７のベース端子と第２外部端子３１との間に接続されている。
【０１６４】
第１トランジスタ１６のソース端子は第１外部端子３０に接続され、ドレイン端子は第２トランジスタ１７のドレイン端子に接続されている。第２トランジスタ１７のソース端子は最上段のバッテリＢＴ1の正極端子と接続されている。第１抵抗素子２６は第１トランジスタ１６のゲート端子と第１外部端子３０との間に接続され、第２抵抗素子２７は第２トランジスタ１７のゲート端子と最上段のバッテリＢＴ1の正極端子との間に接続されている。
【０１６５】
第１４実施形態に係るバッテリ装置は、図１５に示す回路構成をとることにより、以下のような動作をする。
【０１６６】
バッテリＢＴ1〜ＢＴnの全ての電圧が過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の範囲において、すなわち通常状態時において、バッテリ状態監視回路ＢＭＦ1の第１送信端子ＰＣ1と第２送信端子ＰＤ1はローレベルとなる。従って、第１ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４６及び第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４７のベース端子にベース電流が供給され、コレクタ電流が流れる。コレクタ電流が第１抵抗素子２６及び第２抵抗素子２７に夫々流れることによって、第１トランジスタ１６及び第２トランジスタ１７のゲート−ソース間電圧が高くなり、第１トランジスタ１６及び第２トランジスタ１７はオンする。
【０１６７】
このとき、第１トランジスタ１６および第２トランジスタ１７のゲート−ソース端子間には（ＢＴ1＋ＢＴ2＋・・・＋ＢＴn）の電圧が印加されることとなる。従って、第１トランジスタ１６および第２トランジスタ１７を十分にオンすることが可能となる。
【０１６８】
図９に示した第８の実施形態においては、通常状態時において第１トランジスタ１２および第２トランジスタ１３のゲート−ソース端子間にはバッテリＢＴn電圧のみ印加される。そのため、バッテリＢＴnの電圧が低下した場合に、他のバッテリに十分な電圧があったとしても、第1トランジスタ１２及び第２トランジスタ１３が十分にオン出来ない可能性がある。本実施形態のバッテリ装置によれば、上記課題を解決することが可能である。
【０１６９】
以上、第８の実施形態と同じくＢＭＧ1〜ＢＭＧnを用いた回路構成にて説明したが、第２、第４、第６、第１０、第１２実施形態と同じく、ＢＭＡ1〜ＢＭＡnまたはＢＭＣ1〜ＢＭＣnまたはＢＭＥ1〜ＢＭＥnまたはＢＭＩ1〜ＢＭＩnまたはＢＭＫ1〜ＢＭＫnを用いた場合にも同様の回路構成が利用可能であることは自明である。なお、ＢＭＣ1〜ＢＭＣnまたはＢＭＩ1〜ＢＭＩnを用いて回路を構成する場合は、各バッテリ状態監視回路の送信端子と受信端子の間に抵抗素子を接続するのは自明である。
〔第１５実施形態〕
図１６は、第１５実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。バッテリ状態監視回路として、第１３実施形態と同じく、ＢＭＦ1〜ＢＭＦnを用いる。図１６において、図１４と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
【０１７０】
バッテリ状態監視回路ＢＭＦnの第２受信端子ＰＦnは、第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５１のコレクタ端子と接続されている。第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５１のベース端子は第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２のコレクタ端子および第５抵抗素子６１の一端と接続されている。第５抵抗素子６１の他端は第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５１のエミッタ端子と最下段のバッテリＢＴnの負極端子と接続されている。第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２のベース端子は第６抵抗素子６２の一端および第２外部端子３１と接続されている。第６抵抗素子６２の他端は第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２のエミッタ端子および最上段のバッテリＢＴ1の正極端子と接続されている。その他の接続関係は、第１３実施形態と同様である。
【０１７１】
次に、上記のように構成された第１５実施形態に係るバッテリ装置の通常状態時、つまり、バッテリＢＴ1〜ＢＴnの全ての電圧が過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の範囲に含まれている場合について説明する。第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器が接続されている場合、第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２にベース電流が流れる。さらに第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２のコレクタ端子から第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５１のベース電流が供給されることにより、最下段のバッテリ状態監視回路ＢＭＦnの第２受信端子ＰＦnはローレベルとなる。また、バッテリ状態監視回路ＢＭＦnの第１受信端子ＰＥnはバッテリＢＴnの負極端子と接続されおり、常にローレベルであることから、バッテリ状態監視回路ＢＭＦnの第１出力トランジスタＣnおよび第２出力トランジスタＩnはオンとなる。前述したようにこの状態は上の段へ通信され、最終的に最上段のバッテリ状態監視回路ＢＭＦ1の第１出力トランジスタＣ1および第２出力トランジスタＩ1もともにオンとなり、第１ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４４および第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４５にベース電流が供給される。第１ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４４のコレクタ電流は第１抵抗２４を流れて第一トランジスタ１４のゲート−ソース間電圧を生じ、第１トランジスタ１４をオンにする。同様に第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４５のコレクタ電流は第２トランジスタ１５をオンにするから、バッテリ装置は充電および放電可能な状態となる。第１トランジスタ１４および第２トランジスタ１５はともにオンのため、第２外部端子３１は最下段のバッテリＢＴnの負極端子と同電位となり、この状態は充電器を外しても維持されるため、通常状態は維持される。
【０１７２】
続いてバッテリ装置の過放電時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが放電し、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過放電電圧未満となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴ1の電圧が過放電電圧より高く、かつバッテリＢＴ2の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定して説明する。
【０１７３】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＦ2の過放電検出回路Ｇ2は、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ2に出力する。この時、第３インバータＪ2からはローレベルの出力信号が出力されているため、第２ＮＯＲ回路Ｈ2はローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ2のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ2はオフとなる。
【０１７４】
したがって、第２電流源Ｌ1によって第４インバータＫ1の入力端子はハイレベルにプルアップされ、第３インバータＪ1からハイレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力される。一方、過放電検出回路Ｇ1は、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈ1に出力するため、第２ＮＯＲ回路Ｈ1は、ローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩ1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩ1はオフとなる。
【０１７５】
上記のように第２出力トランジスタＩ1がオフになると、第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４５のベース電流が遮断され、したがって第２抵抗素子２５を流れる第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ４５のコレクタ電流も遮断される。これにより第２トランジスタ１５のゲート−ソース間電圧がなくなり、バッテリ装置は放電禁止となる。
【０１７６】
このとき、過放電検出回路Ｇ1から出力された、ローレベルの過放電検出信号を受けて第５インバータＸＡ1がハイレベルの信号を第１ＡＮＤ回路ＸＢ1に出力している。第３インバータＪ1からのハイレベルの出力信号は第１ＡＮＤ回路ＸＢ1にも出力されるため、第１ＡＮＤ回路ＸＢ1は過放電セルバランス信号を第１ＯＲ回路ＸＤ1へ出力する。
【０１７７】
この場合、バッテリＢＴ1の電圧がセルバランス電圧未満であったら、セルバランス回路Ｍ1はセルバランス信号を出力していないが、過放電セルバランス信号を受けることで第１ＯＲ回路ＸＤ1は制御端子ＰＧ1を通じてスイッチＳＷ1をオンし、バッテリＢＴ1はスイッチＳＷ1を介して放電する。
【０１７８】
バッテリ装置の放電が禁止されることで、第２外部端子３１の電位は負荷にプルアップされ、第１外部端子３０の電位まで上昇する。これにより第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２のベース電流は遮断され、したがって第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２のコレクタ電流も遮断される。続いて第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５１のベース電流も遮断されるため、最下段のバッテリ状態監視回路ＢＭＦnの第２受信端子ＰＦnは第２電流源Ｌnによってハイレベルにプルアップされる。
【０１７９】
この動作により、バッテリ状態監視回路ＢＭＦ1の過放電セルバランス動作と同じ動作がバッテリ状態監視回路ＢＭＦnで繰り返される。すなわち、過放電検出回路Ｇnから出力された、ローレベルの過放電検出信号を受けて第５インバータＸＡnがハイレベルの信号を第１ＡＮＤ回路ＸＢnに出力している。第３インバータＪnからのハイレベルの出力信号は第１ＡＮＤ回路ＸＢnにも出力されるため、第１ＡＮＤ回路ＸＢnは過放電セルバランス信号を第１ＯＲ回路ＸＤnへ出力する。バッテリＢＴnの電圧がセルバランス電圧未満であったら、セルバランス回路Ｍnはセルバランス信号を出力していないが、過放電セルバランス信号を受けることで第１ＯＲ回路ＸＤnは制御端子ＰＧnを通じてスイッチＳＷnをオンし、バッテリＢＴnはスイッチＳＷnを介して放電する。
【０１８０】
もちろん、第３インバータＪnのハイレベル出力信号は第２ＮＯＲ回路Ｈnに対しても出力され、第２ＮＯＲ回路Ｈnは、ローレベルの否定論理和信号を第２出力トランジスタＩnのゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＩnはオフとなる。したがって、この過放電セルバランス動作は、バッテリ状態監視回路ＢＭＦn-1に対してもまったく同様に繰り返される。この繰り返し動作は、バッテリＢＴ2の過放電を検出したバッテリ状態監視回路ＢＭＦ2の１段下に位置するバッテリ状態監視回路ＢＭＦ3まで繰り返される。
【０１８１】
上記のような動作によって、実際に過放電を検出したＢＴ2以外のすべてのバッテリについてスイッチＳＷを介して放電されることになる。前述したように、この過放電セルバランスによるスイッチＳＷを介した放電は、放電が進行し、バッテリ電圧が過放電電圧に達すると停止する。したがって、バッテリ装置が過放電検出による放電後、十分な時間が経過するとすべてバッテリが過放電電圧に達し、セルバランスがとれることになる。
【０１８２】
第７、第１３実施形態では、過放電を検出したバッテリ状態監視回路よりも上の段に位置するバッテリ状態監視回路のみが過放電セルバランスをとることが可能であったのに対して、第１５実施形態ではすべてのバッテリ状態監視回路が過放電セルバランスをとることが可能である。
【０１８３】
セルバランス動作が進行し、すべてのバッテリが過放電電圧に達した後に、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器を接続すると、第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２にベース電流が流れ、さらに第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５２のコレクタ端子から第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５１のベース電流が供給されることにより、最下段のバッテリ状態監視回路ＢＭＦnの第２受信端子ＰＦnはローレベルとなる。その後、充電が進行してすべてのバッテリ電圧が過放電電圧以上に復帰すると、バッテリ装置は再び放電可能となる。
【０１８４】
以上、第７の実施形態と同じくＢＭＦ1〜ＢＭＦnを用いた回路構成にて説明したが、第９、第１１実施形態と同じく、ＢＭＨ1〜ＢＭＨnまたはＢＭＪ1〜ＢＭＪnを用いた場合にも同様の回路構成が利用可能であることは自明である。なお、ＢＭＨ1〜ＢＭＨnを用いて回路を構成する場合は、各バッテリ状態監視回路の送信端子と受信端子の間に抵抗素子を接続するのは自明である。
〔第１６実施形態〕
図１７は、第１６実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。バッテリ状態監視回路として、第１４実施形態と同じく、ＢＭＧ1〜ＢＭＧnを用いる。図１７において、図１５と同様の構成要素には同一符号を付し説明を省略する。
【０１８５】
バッテリ状態監視回路ＢＭＧ1の第２受信端子ＰＦ1は、第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５３のコレクタ端子と接続されている。第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５３のベース端子は第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４のコレクタ端子および第５抵抗素子６３の一端と接続されている。第５抵抗素子６３の他端は第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５３のエミッタ端子と最上段のバッテリＢＴ1の正極端子と接続されている。第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４のベース端子は第６抵抗素子６４の一端および第１外部端子３０と接続されている。第６抵抗素子６４の他端は第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４のエミッタ端子および最下段のバッテリＢＴnの負極端子と接続されている。その他の接続関係は、第１５実施形態と同様である。
【０１８６】
次に、上記のように構成された第１６実施形態に係るバッテリ装置の通常状態時、つまり、バッテリＢＴ1〜ＢＴnの全ての電圧が過充電電圧未満且つ過放電電圧以上の範囲に含まれている場合について説明する。第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器が接続されている場合、第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４にベース電流が流れる。さらに第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４のコレクタ端子から第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５３のベース電流が供給されることにより、最上段のバッテリ状態監視回路ＢＭＧ1の第２受信端子ＰＦ1はハイレベルとなる。また、バッテリ状態監視回路ＢＭＧ1の第１受信端子ＰＥ1はバッテリＢＴ1の正極端子と接続されおり、常にハイレベルであることから、バッテリ状態監視回路ＢＭＧ1の第１出力トランジスタＲ1および第２出力トランジスタＶ1はオンとなる。前述したようにこの状態は下の段へ通信され、最終的に最下段のバッテリ状態監視回路ＢＭＧnの第１出力トランジスタＲnおよび第２出力トランジスタＶnもともにオンとなり、第１ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４６および第２バイポーラトランジスタ４７にベース電流が供給される。第１ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４６のコレクタ電流は第１抵抗２６を流れて第一トランジスタ１６のゲート−ソース間電圧を生じ、第１トランジスタをオンにする。同様に第２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４７のコレクタ電流は第２トランジスタ１７をオンにするから、バッテリ装置は充電および放電可能な状態となる。第１トランジスタ１６および第２トランジスタ１７はともにオンのため、第１外部端子３０は最上段のバッテリＢＴ1の正極端子と同電位となり、この状態は充電器を外しても維持されるため、通常状態は維持される。
【０１８７】
続いてバッテリ装置の過放電時、つまり、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に負荷が接続されてバッテリＢＴ1〜ＢＴnが放電し、これらバッテリＢＴ1〜ＢＴnの少なくとも１つの電圧が過放電電圧未満となった場合について説明する。なお、以下では、バッテリＢＴnの電圧が過放電電圧より高く、かつバッテリＢＴn-1の電圧が過放電電圧未満となった場合を想定して説明する。
【０１８８】
この場合、バッテリ状態監視回路ＢＭＧn-1の過放電検出回路Ｇn-1は、ハイレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈn-1に出力する。この時、第４インバータＷn-1からはローレベルの出力信号が出力されているため、第２ＮＯＲ回路Ｈn-1はローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵn-1に出力し、第３インバータＵn-1はハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶn-1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶn-1はオフとなる。
【０１８９】
したがって、第２電流源Ｘnによって第４インバータＷnの入力端子はローレベルにプルダウンされ、第４インバータＷnからハイレベルの出力信号が第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力される。一方、過放電検出回路Ｇnは、ローレベルの過放電検出信号を第２ＮＯＲ回路Ｈnに出力するため、第２ＮＯＲ回路Ｈnは、ローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵnに出力し、第３インバータＵnはハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶnのゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶnはオフとなる。
【０１９０】
上記のように第２出力トランジスタＶnがオフになると、第２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４７のベース電流が遮断され、したがって第２抵抗素子２７を流れる第２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ４７のコレクタ電流も遮断される。これにより第２トランジスタ１７のゲート−ソース間電圧がなくなり、バッテリ装置は放電禁止となる。
【０１９１】
このとき、過放電検出回路Ｇnから出力された、ローレベルの過放電検出信号を受けて第５インバータＸＥnがハイレベルの信号を第１ＡＮＤ回路ＸＦnに出力している。第４インバータＷnからのハイレベルの出力信号は第１ＡＮＤ回路ＸＦnにも出力されるため、第１ＡＮＤ回路ＸＦnは過放電セルバランス信号を第１ＯＲ回路ＸＨnへ出力する。
【０１９２】
この場合、バッテリＢＴnの電圧がセルバランス電圧未満であったら、セルバランス回路Ｍnはセルバランス信号を出力していないが、過放電セルバランス信号を受けることで第１ＯＲ回路ＸＨnは制御端子ＰＧnを通じてスイッチＳＷnをオンし、バッテリＢＴnはスイッチＳＷnを介して放電する。
【０１９３】
バッテリ装置の放電が禁止されることで、第１外部端子３０の電位は負荷にプルダウンされ、第２外部端子３１の電位まで下降する。これにより第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４のベース電流は遮断され、したがって第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４のコレクタ電流も遮断される。続いて第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５３のベース電流も遮断されるため、最上段のバッテリ状態監視回路ＢＭＧ1の第２受信端子ＰＦ1は第２電流源Ｘ1によってローレベルにプルダウンされる。
【０１９４】
この動作により、バッテリ状態監視回路ＢＭＧnの過放電セルバランス動作と同じ動作がバッテリ状態監視回路ＢＭＧ1で繰り返される。すなわち、過放電検出回路Ｇ1から出力された、ローレベルの過放電検出信号を受けて第５インバータＸＥ1がハイレベルの信号を第１ＡＮＤ回路ＸＦ1に出力している。
【０１９５】
第４インバータＷ1からのハイレベルの出力信号は第１ＡＮＤ回路ＸＦ1にも出力されるため、第１ＡＮＤ回路ＸＦ1は過放電セルバランス信号を第１ＯＲ回路ＸＨ1へ出力する。バッテリＢＴ1の電圧がセルバランス電圧未満であったら、セルバランス回路Ｍ1はセルバランス信号を出力していないが、過放電セルバランス信号を受けることで第１ＯＲ回路ＸＨ1は制御端子ＰＧ1を通じてスイッチＳＷ1をオンし、バッテリＢＴ1はスイッチＳＷ1を介して放電する。
【０１９６】
もちろん、第４インバータＷ1のハイレベル出力信号は第２ＮＯＲ回路Ｈ1に対しても出力され、第２ＮＯＲ回路Ｈ1は、ローレベルの否定論理和信号を第３インバータＵ1に出力し、第３インバータＵ1はハイレベルの論理反転信号を第２出力トランジスタＶ1のゲート端子に出力する。これにより、第２出力トランジスタＶ1はオフとなる。したがって、この過放電セルバランス動作は、バッテリ状態監視回路ＢＭＧ2に対してもまったく同様に繰り返される。この繰り返し動作は、バッテリＢＴn-1の過放電を検出したバッテリ状態監視回路ＢＭＧn-1の１段上に位置するバッテリ状態監視回路ＢＭＧn-1まで繰り返される。
【０１９７】
上記のような動作によって、実際に過放電を検出したＢＴn-1以外のすべてのバッテリについてスイッチＳＷを介して放電されることになる。前述したように、この過放電セルバランスによるスイッチＳＷを介した放電は、放電が進行し、バッテリ電圧が過放電電圧に達すると停止する。したがって、バッテリ装置が過放電検出による放電後、十分な時間が経過するとすべてバッテリが過放電電圧に達し、セルバランスがとれることになる。
【０１９８】
第８、第１４実施形態では、過放電を検出したバッテリ状態監視回路よりも下の段に位置するバッテリ状態監視回路のみが過放電セルバランスをとることが可能であったのに対して、第１６実施形態ではすべてのバッテリ状態監視回路が過放電セルバランスをとることが可能である。
【０１９９】
セルバランス動作が進行し、すべてのバッテリが過放電電圧に達した後に、第１外部端子３０と第２外部端子３１との間に充電器を接続すると、第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４にベース電流が流れ、さらに第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ５４のコレクタ端子から第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ５３のベース電流が供給されることにより、最上段のバッテリ状態監視回路ＢＭＧ1の第２受信端子ＰＦ1はハイレベルとなる。その後、充電が進行してすべてのバッテリ電圧が過放電電圧以上に復帰すると、バッテリ装置は再び放電可能となる。
【０２００】
以上、第８の実施形態と同じくＢＭＧ1〜ＢＭＧnを用いた回路構成にて説明したが、第１０、第１２実施形態と同じく、ＢＭＩ1〜ＢＭＩnまたはＢＭＫ1〜ＢＭＫnを用いた場合にも同様の回路構成が利用可能であることは自明である。なお、ＢＭＩ1〜ＢＭＩnを用いて回路を構成する場合は、各バッテリ状態監視回路の送信端子と受信端子の間に抵抗素子を接続するのは自明である。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図７】従来におけるバッテリ装置の回路構成図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図９】本発明の第８実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図１０】本発明の第９実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図１１】本発明の第１０実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図１２】本発明の第１１実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図１３】本発明の第１２実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図１４】本発明の第１３実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図１５】本発明の第１４実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図１６】本発明の第１５実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【図１７】本発明の第１６実施形態に係るバッテリ装置の回路構成図である。
【符号の説明】
【０２０２】
ＢＴ1〜ＢＴn…バッテリ、ＳＷ1〜ＳＷn…スイッチ、ＢＭ1〜ＢＭn…バッテリ状態監視回路、１０…第１トランジスタ、１１…第２トランジスタ、２０…第１抵抗素子、２１…第２抵抗素子、３０…第１外部端子、３１…第２外部端子、Ａ1…過充電検出回路、Ｂ1…第１ＮＯＲ回路、Ｃ1…第１出力トランジスタ、Ｄ1…第１インバータ、Ｅ1…第２インバータ、Ｆ1…第１電流源、Ｇ1…過放電検出回路、Ｈ1…第２ＮＯＲ回路、Ｉ1…第２出力トランジスタ、Ｊ1…第３インバータ、Ｋ1…第４インバータ、Ｌ1…第２電流源、Ｍ1…セルバランス回路、ＰＡ1…第１電圧監視端子、ＰＢ1…第２電圧監視端子、ＰＣ1…第１送信端子、ＰＤ1…第２送信端子、ＰＥ1…第１受信端子、ＰＦ1…第２受信端子、ＰＧ1…制御端子、ＸＣ1…過放電セルバランス回路、ＸＤ1…第１ＯＲ回路、ＸＡ1…第５インバータ、ＸＢ1…第１ＡＮＤ回路、４４…第１ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ、４５…第２ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ、５１…第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ、５２…第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ、４６…第１ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ、４７…第２ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ、５３…第３ｐｎｐ型バイポーラトランジスタ、５４…第３ｎｐｎ型バイポーラトランジスタ
【図１】
0005389387.tif 000002
【図２】
0005389387.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005389387.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0005389387.tif 000016
【図１６】
0005389387.tif 000017
【図１７】
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