(57)【要約】【課題】  いかなる個数の電池を直列接続した場合にも対応できる多直用の保護ＩＣを提供する。【解決手段】  直列接続された複数の電池からなるブロックを監視する多直電池用保護ＩＣであって、前記保護ＩＣは、（ａ）前記ブロック内の各電池の電圧を監視する検出回路、（ｂ）前記検出回路から出される信号を外部に出力する出力端子Ａ、（ｃ）前記保護ＩＣと同じ機能を有する別の保護ＩＣと接続するための接続端子Ｂ、および（ｄ）前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間を接続する出力回路を具備し、前記出力回路は、前記検出回路の出力に応じて、前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間の電気的な状態を変化させる機能を有するとともに、前記別の保護ＩＣから前記接続端子Ｂに入力された信号を前記出力端子Ａに伝達する機能を有し、カスケード接続が可能である保護ＩＣ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の電池からなるブロックを監視する多直電池用保護ＩＣであって、
前記保護ＩＣは、
（ａ）前記ブロック内の各電池の電圧を監視する検出回路、
（ｂ）前記検出回路から出される信号を外部に出力する出力端子Ａ、
（ｃ）前記保護ＩＣと同じ機能を有する別の保護ＩＣと接続するための接続端子Ｂ、および
（ｄ）前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間を接続する出力回路
を具備し、
前記出力回路は、前記検出回路の出力に応じて、前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間の電気的な状態を変化させる機能を有するとともに、前記別の保護ＩＣから前記接続端子Ｂに入力された信号を前記出力端子Ａに伝達する機能を有し、カスケード接続が可能である保護ＩＣ。
【請求項２】
２つの前記保護ＩＣにおいて、一方の保護ＩＣの出力端子Ａを他方の保護ＩＣの接続端子Ｂと接続するか、もしくは一方の保護ＩＣの接続端子Ｂを他方の保護ＩＣの入力端子Ａと接続することにより、２つの保護ＩＣをカスケード接続し、２つのブロック内の各電池の電圧を監視する請求項１記載の保護ＩＣの使用方法。
【請求項３】
３つ以上の前記保護ＩＣにおいて、一つの保護ＩＣの出力端子Ａおよび接続端子Ｂを、それぞれ別の保護ＩＣの接続端子Ｂおよびさらに別の保護ＩＣの入力端子Ａと接続するパターンを１つ以上構成することにより、３つ以上の保護ＩＣをカスケード接続し、３つ以上のブロック内の各電池の電圧を監視する請求項１記載の保護ＩＣの使用方法。
【請求項４】
前記出力回路は、電流源とトランジスタを有し、
前記電流源は、前記検出回路の出力により、オンまたはオフされ、
前記電流源の電流出力は前記出力端子に直接伝達され、
前記トランジスタのソースおよびドレインの一方が前記出力端子に、他方が前記接続端子に接続されている請求項１記載の保護ＩＣ。
【請求項５】
前記出力回路は、前記検出回路の出力によりオフされるスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子の一端子は、前記出力端子と接続されており、別の一端子は、前記接続端子に接続されている請求項１記載の保護ＩＣ。
【請求項６】
前記検出回路は、
（ａ）監視する電池電圧の少なくとも１つが充電切り替え電圧に達したことを検出する充電検出回路、
（ｂ）監視する電池電圧の少なくとも１つが過充電電圧に達したことを検出する過充電検出回路、および
（ｃ）監視する電池電圧の少なくとも１つが過放電電圧に達したことを検出する過放電検出回路
よりなる群から選ばれる少なくとも１つを具備する請求項１記載の保護ＩＣ。
【請求項７】
直列接続された４つ以上の電池およびこれらを監視するカスケード接続された複数の多直電池用保護ＩＣからなる多直電池パックであって、
前記直列接続された４つ以上の電池は、複数のブロックに分割され、各ブロック毎に１つの保護ＩＣが設置されており、
各保護ＩＣは、
（ａ）前記ブロック内の各電池の電圧を監視する検出回路、
（ｂ）前記検出回路から出される信号を外部に出力する出力端子Ａ、
（ｃ）前記複数の保護ＩＣから選ばれる別の保護ＩＣと接続するための接続端子Ｂ、および
（ｄ）前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間を接続する出力回路
を具備し、
前記出力回路は、前記検出回路の出力に応じて、前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間の電気的な状態を変化させる機能を有するとともに、前記別の保護ＩＣから前記接続端子Ｂに入力された信号を前記出力端子Ａに伝達する機能を有する多直電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池、例えばリチウムイオン二次電池の異常状態を検知する保護ＩＣに関し、特に複数の電池を直列接続した電池パックの充放電保護機能を提供する電池用保護ＩＣおよびそれを利用した電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急激に需要が伸びている携帯型電子機器には、その電源として二次電池が用いられている。二次電池のなかでも、リチウムイオン二次電池は、軽量で高エネルギー密度を有することから主流となっている。二次電池は、過充電、過放電などにより劣化することから、過充電や過放電から二次電池を保護する保護回路が用いられている。リチウムイオン二次電池は、特に過充電や過放電に弱いため、多くの場合に保護回路を備えることが必須となる。
【０００３】
携帯型電子機器のなかでも、ノートパソコンなどには、複数の電池を直列接続したモジュールを並列接続した電池パックが用いられている。電池パックにリチウムイオン二次電池を用いる場合には、直列接続された全ての電池を保護回路で監視する必要がある。ノートパソコンは、ほとんどが４直の電池パック（４つの電池が直列接続された電池パック）を具備することから、４つの電池の各々を監視する保護回路を具備する４直用の保護ＩＣが市販されている。
【０００４】
一方、ノートパソコン以外の電子機器にも適合する多用途電池パックも提案されている（例えば特許文献１参照）。ここでは、直列接続された複数の電池の各々に保護回路を並列に接続して、過充電や過放電から電池を保護することが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３５４３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の提案によれば、全ての電池の保護回路からの出力を統合するためのフォトカプラやＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が必要となる。従って、回路構造が煩雑になり、コストも高くなるという問題がある。また、汎用品として入手可能な多直用保護ＩＣは、通常４直用であり、さらに多数の電池を直列接続した電池パックに保護ＩＣを設けようとすれば、特注品を入手する必要があり、コストは益々高くなる。
【０００６】
本発明は、このような状況を鑑みたものであり、いかなる個数の電池を直列接続した場合にも対応できる多直用の保護ＩＣを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電池用保護ＩＣは、直列接続された複数の電池からなるブロックを監視する多直電池用保護ＩＣであって、前記保護ＩＣは、（ａ）前記ブロック内の各電池の電圧を監視する検出回路、（ｂ）前記検出回路から出される信号を外部に出力する出力端子Ａ、（ｃ）前記保護ＩＣと同じ機能を有する別の保護ＩＣと接続するための接続端子Ｂ、および（ｄ）前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間を接続する出力回路を具備し、前記出力回路は、前記検出回路の出力に応じて、前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間の電気的な状態を変化させる機能を有するとともに、前記別の保護ＩＣから前記接続端子Ｂに入力された信号を前記出力端子Ａに伝達する機能を有し、カスケード接続が可能である保護ＩＣに関する。
【０００８】
従来の保護ＩＣは、カスケード接続することができなかったが、本発明の保護ＩＣは、所定の機能を有する出力回路と、出力端子と、接続端子とを備えることから、同種の保護ＩＣ、例えば４直電池用保護ＩＣ同士をいくつでもカスケード接続することができる。監視している電池のいずれかの異常を検出回路が検出した場合、その検出回路を有する保護ＩＣにおいては、出力端子と接続端子との間の電気的状態が変化する。その変化は信号として出力端子Ａから出力され、その出力端子が別の保護ＩＣの接続端子Ｂとカスケード接続されている場合にはそこに伝達される。そして、別の保護ＩＣの接続端子Ｂに入力された信号は、その保護ＩＣの出力端子Ａへと伝達する。このような機能により、直列接続された電池のどこで異常が発生しても、その異常を検出することが可能となる。
【０００９】
本発明は、また、２つの前記保護ＩＣにおいて、一方の保護ＩＣの出力端子Ａを他方の保護ＩＣの接続端子Ｂと接続するか、もしくは一方の保護ＩＣの接続端子Ｂを他方の保護ＩＣの入力端子Ａと接続することにより、２つの保護ＩＣをカスケード接続し、２つのブロック内の各電池の電圧を監視する保護ＩＣの使用方法に関する。
【００１０】
本発明は、また、３つ以上の前記保護ＩＣにおいて、一つの保護ＩＣの出力端子Ａおよび接続端子Ｂを、それぞれ別の保護ＩＣの接続端子Ｂおよびさらに別の保護ＩＣの入力端子Ａと接続するパターンを１つ以上構成することにより、３つ以上の保護ＩＣをカスケード接続し、３つ以上のブロック内の各電池の電圧を監視する保護ＩＣの使用方法に関する。
【００１１】
本発明の一形態においては、前記出力回路は、電流源とトランジスタを有し、前記電流源は、前記検出回路の出力により、オンまたはオフされ、前記電流源の電流出力は前記出力端子に直接伝達され、前記トランジスタのソースおよびドレインの一方が前記出力端子に、他方が前記接続端子に接続されている。
【００１２】
このような構成によれば、正常状態では、カスケード接続された保護ＩＣの端子間をすべてオフ状態とすることができ、すべての電流源もオフ状態とすることができる。監視している電池のいずれかの異常を検出回路が検出した場合、その検出回路を有する保護ＩＣの電流源をオンすることにより、出力端子Ａがオンされる。オン信号は、その出力端子が別の保護ＩＣの接続端子Ｂとカスケード接続されている場合にはそこに伝達され、下流のトランジスタをオンし、そのトランジスタのソースまたはドレインと接続された出力端子Ａをオンにする。こうして、オン信号は順次下流の保護ＩＣへと伝達されていく。従って、終末の端子において上記の異常を検出することができる。
【００１３】
本発明の別の一形態においては、前記出力回路は、前記検出回路の出力によりオフされるスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子の一端子は、前記出力端子と接続されており、別の一端子は、前記接続端子に接続されている。
【００１４】
このような構成によれば、正常状態では、カスケード接続された保護ＩＣの端子間をすべてオン状態とすることができ、いずれの端子にも僅かな電流が流れている。監視している電池のいずれかの異常を検出回路が検出した場合、その検出回路を有する保護ＩＣのスイッチ素子をオフすることにより、カスケード接続された保護ＩＣの端子間は全てオフ状態となるため、上記の異常を検出することができる。このような構成は、端子間の接続が切断されるなどの故障を保護ＩＣが生じた場合にも異常を検出することができるため、信頼性に優れている。
【００１５】
前記検出回路は、例えば、（ａ）監視する電池電圧の少なくとも１つが充電切り替え電圧に達したことを検出する充電検出回路、（ｂ）監視する電池電圧の少なくとも１つが過充電電圧に達したことを検出する過充電検出回路、および（ｃ）監視する電池電圧の少なくとも１つが過放電電圧に達したことを検出する過放電検出回路よりなる群から選ばれる少なくとも１つを具備する。すなわち、保護ＩＣは、一つの検出機能をもつ単機能保護ＩＣであっても良いし、複数の検出機能をもつ多機能保護ＩＣであっても良い。
【００１６】
本発明は、さらに、直列接続された４つ以上の電池およびこれらを監視するカスケード接続された複数の多直電池用保護ＩＣからなる多直電池パックであって、前記直列接続された４つ以上の電池は、複数のブロックに分割され、各ブロック毎に１つの保護ＩＣが設置されており、各保護ＩＣは、（ａ）前記ブロック内の各電池の電圧を監視する検出回路、（ｂ）前記検出回路から出される信号を外部に出力する出力端子Ａ、（ｃ）前記複数の保護ＩＣから選ばれる別の保護ＩＣと接続するための接続端子Ｂ、および（ｄ）前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間を接続する出力回路を具備し、前記出力回路は、前記検出回路の出力に応じて、前記出力端子Ａと接続端子Ｂとの間の電気的な状態を変化させる機能を有するとともに、前記別の保護ＩＣから前記接続端子Ｂに入力された信号を前記出力端子Ａに伝達する機能を有する多直電池パックに関する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の多直電池用保護ＩＣによれば、直列接続した複数の電池からなるブロック内の各電池と前記ブロックと直列接続された他の全てのブロック内の各電池を対象とする過充電・過放電等の検出が可能となる。
【００１８】
カスケード接続される保護ＩＣの数には制限がないため、どれだけの数の電池が直列接続されている場合でも、簡単な構成で保護回路を構成することが可能となる。また、保護ＩＣのプロセス耐圧は、保護ＩＣが監視するブロック内の電池電圧の総和に僅かな余裕を加えた値で良く、直列接続した電池の総電圧が保護ＩＣのプロセス耐圧を超えてもかまわない。
【００１９】
出力回路が電流源とトランジスタを有し、電流源が検出回路の出力によりオンまたはオフされ、電流源の電流出力が出力端子に直接伝達され、トランジスタのソースおよびドレインの一方が出力端子に、他方が接続端子に接続されている場合、異常が検出された時にだけ保護ＩＣに電流を流せば良いため、省エネルギー性に優れた保護回路を構成できる。
【００２０】
出力回路が検出回路の出力によりオフされるスイッチ素子を有し、スイッチ素子の一端子が出力端子と接続されており、別の一端子が接続端子に接続されており、正常状態ではいずれの端子にも僅かな電流が流れている場合、監視する電池に異常が発生した場合の他に、保護ＩＣが故障を生じた場合にも各端子がオフされ、異常を検出することができるため、信頼性に優れている。
【００２１】
本発明の多直電池パックにおいては、同種の保護ＩＣをカスケード接続することにより保護回路が構成されているため、電池パックの構成が簡単になる。また、保護ＩＣを規格化すれば、コストを大幅に低減できる。また、保護ＩＣのプロセス耐圧以上の総電圧を有する電池パックを構成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
《実施の形態１》
図１は、直列接続された複数の電池１ａ〜１ｉと、保護ＩＣ３０ａ〜３０ｃとを具備する多直電池パックの一例（電池パック３６ａ）を示している。なお、保護ＩＣ３０ａおよび３０ｂにおいては、回路構造の一部が省略されているが、保護ＩＣ３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、いずれも同一の機能を有する。
【００２３】
電池１ａ〜１ｉは直列に接続されており、３つ毎に１つのブロックを形成している。各ブロックには１つの保護ＩＣが設置されており、保護ＩＣ３０ａは電池１ａ〜１ｃを監視し、保護ＩＣ３０ｂは電池１ｄ〜１ｆを監視し、保護ＩＣ３０ｃは電池１ｇ〜１ｉを監視している。
【００２４】
各保護ＩＣは、それが設置されたブロック内のいずれかの電池が過充電に達したことを検出する過電圧検出回路３４と、いずれかの電池が過放電に達したことを検出する過放電検出回路３５とを具備する。過電圧検出回路３４は、電池パックの充電時に各電池の端子電圧を監視し、いずれかの電池の端子電圧が規定値以上になった場合に過電圧信号を出力する。また、過放電検出回路３５は、電池パックの放電時に各電池の端子電圧を監視し、いずれかの電池の端子電圧が規定値以下になった場合に過放電信号を出力する。
【００２５】
過電圧信号を通報するためのスイッチ７１と過放電信号を通報するためのスイッチ７２は、通常状態ではオフであり、過電圧信号あるいは過放電信号を検出した時にオンとなる。過電圧信号は、スイッチ７１をオンにし、電流源６１と出力端子１６とを導通させることにより、出力端子１６に伝達される。また、過放電信号は、スイッチ７２をオンにし、電流源６２と出力端子１５とを導通させることにより、出力端子１５に伝達される。
【００２６】
出力端子１５および１６は、それぞれＦＥＴ５５および５６を介して、接続端子２５および２６と接続されているが、保護ＩＣ３０ｃにおいては、接続端子２５および２６はどこにも接続されず、ＦＥＴ５５および５６が作動することもない。すなわち、直列接続された複数の電池のうち、最上位の電位を有する電池からなるブロックを監視する保護ＩＣ３０の接続端子は、どこにも接続されない。
【００２７】
一方、出力端子１５および１６は、それぞれ保護ＩＣ３０ｃと隣接する保護ＩＣ３０ｂの接続端子２３および２４に接続されている。そして、接続端子２３および２４は、それぞれＦＥＴ５３および５４を介して、出力端子１３および１４と接続されている。同様に、保護ＩＣ３０ｂの出力端子１３および１４は、それぞれ保護ＩＣ３０ｂと隣接する保護ＩＣ３０ａの接続端子２１および２２に接続されている。そして、接続端子２１および２２は、それぞれＦＥＴ５１および５２を介して、出力端子１１および１２と接続されている。
【００２８】
各ＦＥＴは、接続端子に入力された信号を出力端子に伝達する機能を有することから、いずれかの保護ＩＣから出力された過電圧信号もしくは過放電信号は、最終的に保護ＩＣ３０ａの出力端子１１および１２に伝達され、抵抗８１および８２でプルダウンされた後、電池パックの監視出力端子４２および４３へ出力される。
【００２９】
監視出力端子４３に伝達された過電圧信号は、充電時において充電器を制御する。すなわち、充電器は、過電圧信号によって、充電の終了時期もしくは充電モードの切り替え時期を検知することができるため、適切な充電を行う事ができる。また、監視出力端子４２に伝達された過放電信号は、放電時に電池パック３６に接続された機器を制御する。すなわち、機器は、過放電信号によって、電池容量が所定量に減少したことを知ることができるため、直ちに終了モードへ移行することができる。
【００３０】
次に、ＦＥＴ５２、５４、５６の機能について詳しく説明する。
ＦＥＴ５６は、接続端子２６がどこにも接続されていないことから、常にオフ状態である。さらに、スイッチ７１がオフであれば、出力端子１６は、いかなる電流も電圧も与えられず、電位の定まらないオフ状態である。通常、ＩＣの各端子には、そのＩＣの最低電位に対して寄生ダイオードが生じている。従って、出力端子１６の電位は、保護ＩＣ３０ｃの最低電位よりＶｂｅだけ低い電位以下になることはない。
【００３１】
接続端子２４は、保護ＩＣ３０ｃの出力端子１６に接続されているので、出力端子１６の電位がＦＥＴ５４のゲート電位より１Ｖ以上高い電位でない限り、ＦＥＴ５４はオフである。このときＦＥＴ５４のゲート電位は保護ＩＣ３０ｂの電源電位であり、これは保護ＩＣ３０ｃのグランド電位である。よって保護ＩＣ３０ｂの出力端子１４もオフとなる。同じように、保護ＩＣ３０ａのＦＥＴ５２はオフとなり、出力端子１２の電位は抵抗によってプルダウンされて接地電位となる。
【００３２】
この状態において、スイッチ７１がオンすると、ＦＥＴ５６はオフのままであるが、出力端子１６の電位は電流源６１の規定電流が流れようとするために上昇する。最終的に出力端子１６の電位は、ＦＥＴ５４をオンさせるに足りる電位、すなわち保護ＩＣ３０ｂの電源電位より１Ｖ程度高い電位となる。
【００３３】
これにより保護ＩＣ３０ｂの内部にあるＦＥＴ５４が導通し、電流源６１の電流を出力端子１４へ流しだそうとして出力端子１４の電位が上昇する。その結果、ＦＥＴ５２がオンする電位、すなわち保護ＩＣ３０ａの電源電位より１Ｖ程度高い電位となる。
【００３４】
以上のように、保護ＩＣ３０ｃの電流源６１から流れ出した電流は、ＦＥＴ５４とＦＥＴ５２を介して、出力端子１２に流れ出し、抵抗に流れて抵抗値×電流値の電圧を発生させる。
【００３５】
ＦＥＴ５１、５３、５５も上記と同様に動作する。
保護ＩＣ３０ａ、３０ｂの接続端子にかかる電圧は、各ＩＣの電源電圧より約１Ｖ高い電圧までであり、各ＩＣの耐圧は各ＩＣが監視を受け持つ電池の総電圧より１Ｖ以上高い電圧であればよい。例えば、保護ＩＣ３０ｃが監視する電池は、電池１ｇ〜１ｉであるから、保護ＩＣ３０ｃの電源電圧は、電池１ｇ〜１ｉの直列電圧となり、保護ＩＣ３０ｃの耐圧はそれに約１Ｖを足した値であればよい。
【００３６】
電池パックが充電中の場合、電池パックの外部端子４４から電流が流し込まれ、直列に接続された電池１ａ〜１ｉの各々の端子電圧は徐々に上昇する。電池１ａ〜１ｉの性能はできるだけ揃っていることが望まれるが、僅かな初期バラツキ、温度の不均衡、劣化量の差などによって、通常は性能のバラツキが存在する。
【００３７】
リチウムイオン二次電池の場合には、一つの電池の電圧だけが上昇して過充電になると、電池の劣化を早めたり、危険な状態に陥ることがある。そのため、全ての電池の電圧を個々にチェックして、いずれかの電池の電圧が規定レベルに到達したときに充電を終了もしくは充電モードの切り替えを行う必要がある。
【００３８】
仮に、電池１ｈの電圧が規定レベルに到達したとすると、過電圧検出回路３４がこれを検出し、スイッチ７１がオンされる。電流源６１からの電流は出力端子１６から接続端子２４に入力され、ＦＥＴ５４を介して出力端子１４へ出力され、接続端子２２からＦＥＴ５２を介して出力端子１２へ流れ出す。これによって監視出力端子４３はＨレベルになる。電池１ａ〜１ｉのいずれの電圧が上昇しても、同様の原理によって監視出力端子４３をＨレベルにすることができる。
【００３９】
次に、電池パックが放電中の場合、外部端子４４から電流が放出される。そして、電池１ａ〜１ｉのうち、一番最初に規定レベルの電圧を下回った電池を過放電検出回路３５が検出し、充電時と同様の動作で電流が流れ、監視出力４２がＨになる。
【００４０】
《実施の形態２》
図２は、図１の回路構成の一例をより具体的に示すものである。説明の簡便化のため、過電圧検出回路のみについて図示するが、過放電検出回路も同様に構成することができる。
【００４１】
保護ＩＣ３０ａの内部に設けられた過電圧検出回路３４ａが、電池１ａ〜１ｃの各々の端子電圧をチェックし、いずれかの電池の電圧が規定レベルに達した時、ＦＥＴ７３がオン状態になる。ＦＥＴ７３は、抵抗８３を介して電流源６３に接続されている。電流源６３は、Ｐ型のＦＥＴ２個で構成された電流ミラー回路からなり、ＦＥＴ７３がオンした時に抵抗８３を流れる電流を、一定比率でミラーすることにより、電流源を構成している。
【００４２】
ＦＥＴ７３がオフの時は、抵抗８３を流れる電流はゼロであり、ミラーされた電流もゼロとなる。従って、ＦＥＴ７３のオン、オフによって、電流源６３をオン、オフすることができ、出力端子１１へ流れる電流出力をオン、オフすることができる。
【００４３】
《実施の形態３》
図３は、保護ＩＣの別の態様を示している。ここでも説明の簡便化のため、過電圧検出回路のみについて図示するが、過放電検出回路も同様に構成することができる。なお、保護ＩＣ３１ｃは、回路構造の一部が省略されているが、保護ＩＣ３１ａ、３１ｂおよび３１ｃは、いずれも同一の機能を有する。ただし、直列接続された電池の最上位ブロックを受け持つ保護ＩＣ３１ｃのバイアス出力端子２９は、保護ＩＣ３１ａおよび３１ｂとは違ってオープンである。
【００４４】
保護ＩＣ３１ｂが具備するＦＥＴ５３のドレインおよびソースは、それぞれ抵抗８４および８５を介して、接続端子２３および出力端子１３に接続されている。ＦＥＴ５３のゲートは、実施の形態１では保護ＩＣ３１ｃの最大電位点に接続されていたが、本実施の形態では抵抗８７および８８によって決定される中間電位点に接続されている。この中間電位は、最上位に位置する保護ＩＣ３１ｃについてのみ必要であり、保護ＩＣ３１ｃの下位に接続される電池保護ＩＣ３１ａおよび３１ｂでは、バイアス出力端子２７および２８が各自のＩＣの電源電位点にショートされる。従って、ＦＥＴ５１および５３のゲートは各自のＩＣの電源電位となる。
【００４５】
次に、下位の保護ＩＣの動作について、保護ＩＣ３１ｂを例にとって説明する。
保護ＩＣ３１ｂでは、ＦＥＴ５３をオン、オフするために、ＦＥＴ５３のゲート・ドレイン間をショートするＦＥＴ７６が設けられている。ＦＥＴ７６は、ＦＥＴ７４によってオン、オフされる。ＦＥＴ７６のゲート・ドレイン間には抵抗８６が設けられ、ＦＥＴ７４がオフの時にはＦＥＴ７６が完全にオフするようになっている。
【００４６】
通常時においては、ＦＥＴ５１、５３および５５は、すべてオン状態であり、出力端子１１に接続された抵抗８１には、常時電流が流れ込んでいる。ここで、例えば過電圧検出回路３４ａ’もしくは３４ｂ’が、電池１ａ〜１ｆのいずれかの異常を検知し、ＦＥＴ７３もしくは７４がオフされ、ＦＥＴ５１もしくは５３がオフ状態になると、抵抗８１には電流が流れ込まなくなり、監視出力端子４２はＬレベルになる。
【００４７】
《実施の形態４》
図４の電池パック３６ｄは、通常時において出力端子１１および１２がオン状態の実施の形態３で示したような保護ＩＣ３２ａ〜３２ｃを具備し、さらに、出力端子１２により駆動されるＦＥＴ５８および出力端子１１により駆動されるＦＥＴ５７を具備する。ＦＥＴ５７および５８のソース・ドレイン間は、それぞれ保護ダイオード５９および６０でショートされている。充電中に、いずれかの電池電圧が規定レベルをこえて高くなると、端子１２がＬレベルになり、ＦＥＴ５８がオフ状態になり、充電は停止される。一方、放電中に、いずれかの電池電圧が規定レベルより低くなると、端子１１がＬレベルになり、ＦＥＴ５７がオフ状態になり、放電は停止する。
【００４８】
このような構成によれば、外部の充電器に異常が発生し、充電を停止できなくなった時や、規定以外の充電器を用いて無理やり充電しようとした時に、電池が危険な状態になる前に、充電を自らカットすることができる。同様に、放電時にも電池の劣化の原因となる過放電を自らの力で防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明の保護ＩＣおよびそれを利用した電池パックは、直列接続した複数の電池からなるブロック内の各電池と前記ブロックと直列接続された他のブロック内の各電池の全ての電池を対象とする過充放電の検出が可能となる。また、保護ＩＣをカスケード接続する数には制限がないため、いかなる数の電池を具備する電池パックに対しても簡単な構成で保護回路を形成することができる。従って、本発明は、二次電池、例えばリチウムイオン二次電池の異常状態を検知する保護機構として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回路図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る回路図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る回路図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ａ〜１ｉ  電池
１１〜１６  出力端子
２１〜２６  接続端子
２７、２８、２９  バイアス出力端子
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  保護ＩＣ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  保護ＩＣ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  保護ＩＣ
３４ａ、３４ａ’、３４ｂ’、３４ｃ  過電圧検出回路
３５ｃ  過放電検出回路
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ  電池パック
４１、４４  外部端子
４２、４３  監視出力端子
５１〜５６、７３〜７６  ＦＥＴ
５７、５８  ＦＥＴ
５９、６０  保護ダイオード
６１、６２、６３  電流源
７１、７２  スイッチ
８１〜８８  抵抗 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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