(57)【要約】【課題】二次電池との接続の断線を確実に検出する保護用半導体装置を提供する。【解決手段】各セル電極に接続される接続端子、各セルに対して設けられ各セルの高・低圧側電極に対する接続端子間に接続され各セルの電圧を検出する第１の抵抗、各セルに対して設けられ第１の抵抗からの電圧に基づき各セルの電圧が基準電圧の範囲内にあるか否かを検出するコンパレータ、各セルに対して設けられ接続端子間に接続された第２の抵抗と第１のスイッチ素子の直列回路、各第１のスイッチ素子のオンオフの制御する制御回路、を備え、第１のスイッチ素子はオンのとき第２の抵抗を接続端子間に接続しオフしたときに前記第２の抵抗を接続端子から切り離し、制御回路はセルと接続端子間の断線確認時にて断線確認信号をオンとしつつ複数の第１のスイッチ素子を順次オンしオンされた第１のスイッチ素子に対応するコンパレータの出力によりセルと接続端子の断線を検出する。【選択図】図１
2012208120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列接続された複数の二次電池セルの電圧状態を検出可能な保護用半導体装置であって、
各二次電池セルの電極に接続され得る接続端子と、
各二次電池セルに対応して設けられ、各二次電池セルの高圧側及び低圧側の電極に対応する接続端子間に接続され、各二次電池セルの電圧を検出する第１の抵抗と、
各二次電池セルに対応して設けられ、前記第１の抵抗から得られる電圧に基づき、前記各二次電池セルの電圧が基準電圧の範囲内にあるか否かを検出するコンパレータと、
各二次電池セルに対応して設けられ、前記接続端子間に接続された、第２の抵抗と第１のスイッチ素子の直列回路と、
前記各第１のスイッチ素子のオン、オフを制御する制御回路と
を備え、
前記第１のスイッチ素子は、オンしたときに前記第２の抵抗を前記接続端子間に接続し、オフしたときに前記第２の抵抗を前記接続端子から切り離し、
前記制御回路は、前記二次電池セルと前記接続端子間の断線確認時において、断線確認信号をオン状態としつつ、前記複数の第１のスイッチ素子を順次オンし、
オンされた第１のスイッチ素子に対応するコンパレータの出力信号により、前記二次電池セルと前記接続端子との断線を検出する
こと特徴とする保護用半導体装置。
【請求項２】
前記各第１の抵抗に対する第３の抵抗と、
個々の前記接続端子と前記第１の抵抗との間における、前記第３の抵抗の接続非接続をスイッチする第２のスイッチ素子と
を更に備え、
前記制御回路は、
前記断線確認信号をオン状態にしている際に、前記第３の抵抗を接続するように前記第２のスイッチ素子を制御する信号を前記第２のスイッチ素子に送ることにより、前記コンパレータの検出基準の基準電圧の値を変更することを特徴とする請求項１に記載の保護用半導体装置。
【請求項３】
前記コンパレータが、対応する二次電池セルの電圧が基準電圧より高いか否かを検出するものである請求項２に記載の保護用半導体装置。
【請求項４】
前記コンパレータが、対応する二次電池セルの電圧が基準電圧より低いか否かを検出するものである請求項２に記載の保護用半導体装置。
【請求項５】
前記制御回路が前記断線確認信号をオン状態にしている際には、前記二次電池セルと前記接続端子との断線の存否の検出のみを行うことを特徴とする請求項２に記載の保護用半導体装置。
【請求項６】
前記制御回路が前記断線確認信号をオフ状態にしている際に、前記コンパレータが対応する二次電池セルの電圧が基準電圧の範囲外であることを検出すれば、該検出が継続する限り前記制御回路は前記断線確認信号のオフ状態を維持することを特徴とする請求項２に記載の保護用半導体装置。
【請求項７】
前記二次電池セルの夫々の高圧側及び低圧側の電極の間に、第４の抵抗と、その第４の抵抗の接続非接続をスイッチする第３のスイッチ素子が接続されている場合、
前記制御回路は、前記断線確認信号をオン状態にする際、前記断線信号をオン状態にする時点より所定の期間前から、前記断線確認信号のオン状態が終了するまで、前記第４の抵抗が非接続となるように前記第３のスイッチ素子を制御する信号を前記第３のスイッチ素子に送ることを特徴とする請求項２に記載の保護用半導体装置。
【請求項８】
前記断線確認信号がオフ状態からオン状態になる場合、前記コンパレータにより検出される、前記コンパレータに対応する二次電池セルの電圧が基準電圧の範囲外であるか否かを示す信号を、前記断線確認信号がオン状態になる直前の状態で、前記断線確認信号がオンである間保持する回路を、更に含むことを特徴とする請求項１に記載の保護用半導体装置。
【請求項９】
前記コンパレータが、対応する二次電池セルの電圧が基準電圧より高いか否かを検出するものである請求項８に記載の保護用半導体装置。
【請求項１０】
前記コンパレータが、対応する二次電池セルの電圧が基準電圧より低いか否かを検出するものである請求項８に記載の保護用半導体装置。
【請求項１１】
更に、前記コンパレータにより検出される、前記コンパレータに対応する二次電池セルの電圧が基準電圧の範囲外であるか否かを示す信号に対して、ヒステリシスを形成するヒステリシス回路を備え、
前記断線確認信号がオン状態である際には、ヒステリシス回路の出力をオフ状態に固定することを特徴とする請求項８に記載の保護用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の保護用半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電子機器では、取扱の簡便な電子パックが広く用いられている。電池パックは、一つ又は複数の二次電池セルをパッケージに収納したものである。二次電池としてはリチウムイオン電池や、リチウムポリマ電池、ニッケル水素電池など高容量のものが用いられている。高容量の電池は、内部に保持しているエネルギー量が極めて大きいため、過充電、過放電、又は、過電流などを発生させてしまうと、高温の熱を生じて発火に到ることもある。
【０００３】
そのため、二次電池の電池パック内には、過充電、過放電、充電過電流、放電過電流、短絡電流、及び異常過熱などの発生を防ぐための保護用半導体装置が収められている。保護用半導体装置は、必要な場合に充電器との接続、若しくは負荷装置との接続を遮断して発熱や発火を防ぐとともに、二次電池の劣化を防いでいる。
【０００４】
近年、複数個が直列接続されて使用される二次電池の保護を行う保護用半導体装置が開発されている。しかしながら、従来の、複数個が直列接続されて使用される二次電池セルの保護を行う保護用半導体装置においては、二次電池セルと保護用半導体装置との接続の一部が断線した場合に、断線したという事象を検出できない、という問題がある。
【０００５】
特許文献１には、二次電池セルと保護装置との間の断線を検出するために、充放電電流が流れているときのセル電圧と、流れていないときのセル電圧とを比較する方法が開示されている。この方法では、二次電池の使用中に発生した二次電池と保護装置との間の断線を検出することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、二次電池セルと保護用半導体装置の接続の一部が断線した場合に、断線の発生を確実に検出する保護用半導体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】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために為されたものである。本発明に係る保護用半導体装置は、
直列接続された複数の二次電池セルの電圧状態を検出可能な保護用半導体装置であって、
各二次電池セルの電極に接続され得る接続端子と、
各二次電池セルに対応して設けられ、各二次電池セルの高圧側及び低圧側の電極に対応する接続端子間に接続され、各二次電池セルの電圧を検出する第１の抵抗と、
各二次電池セルに対応して設けられ、前記第１の抵抗から得られる電圧に基づき、前記各二次電池セルの電圧が基準電圧の範囲内にあるか否かを検出するコンパレータと、
各二次電池セルに対応して設けられ、前記接続端子間に接続された、第２の抵抗と第１のスイッチ素子の直列回路と、
前記各第１のスイッチ素子のオン、オフを制御する制御回路と
を備え、
前記第１のスイッチ素子は、オンしたときに前記第２の抵抗を前記接続端子間に接続し、オフしたときに前記第２の抵抗を前記接続端子から切り離し、
前記制御回路は、前記二次電池セルと前記接続端子間の断線確認時において、断線確認信号をオン状態としつつ、前記複数の第１のスイッチ素子を順次オンし、
オンされた第１のスイッチ素子に対応するコンパレータの出力信号により、前記二次電池セルと前記接続端子との断線を検出する。
【０００８】
また、本発明に係る保護用半導体装置は、
前記各第１の抵抗に対する第３の抵抗と、
個々の前記接続端子と前記第１の抵抗との間における、前記第３の抵抗の接続非接続をスイッチする第２のスイッチ素子と
を更に備え、
前記制御回路は、
前記断線確認信号をオン状態にしている際に、前記第３の抵抗を接続するように前記第２のスイッチ素子を制御する信号を前記第２のスイッチ素子に送ることにより、前記コンパレータの検出基準の基準電圧の値を変更するものであってもよい。
【０００９】
更に、本発明に係る保護用半導体装置は、
前記二次電池セルの夫々の高圧側及び低圧側の電極の間に、第４の抵抗と、その第４の抵抗の接続非接続をスイッチする第３のスイッチ素子が接続されている場合、
前記制御回路は、前記断線確認信号をオン状態にする際、前記断線信号をオン状態にする時点より所定の期間前から、前記断線確認信号のオン状態が終了するまで、前記第４の抵抗が非接続となるように前記第３のスイッチ素子を制御する信号を前記第３のスイッチ素子に送るものであってもよい。
【００１０】
更に、本発明に係る保護用半導体装置は、
前記断線確認信号がオフ状態からオン状態になる場合、前記コンパレータにより検出される、前記コンパレータに対応する二次電池セルの電圧が基準電圧の範囲外であるか否かを示す信号を、前記断線確認信号がオン状態になる直前の状態で、前記断線確認信号がオンである間保持する回路を、更に含むものであってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を利用することにより、二次電池を使用中に二次電池セルと保護用半導体装置の接続の一部が断線した場合に、断線の発生を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る保護用半導体装置と、二次電池セルの結線図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る保護用半導体装置における制御回路の制御信号の一例について説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る保護用半導体装置の高電圧検出時の動作タイムチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態のみを適用した（即ち、本発明の第２の実施形態が未適用である）保護用半導体装置と、二次電池セルとの、実使用結線図について説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る保護用半導体装置と、二次電池セルの結線図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る保護用半導体装置における制御回路の制御信号の一例について説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を適用した保護用半導体装置と二次電池セルの実使用結線図について説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る保護用半導体装置の断線検出時の動作タイムチャートである。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る保護用半導体装置と、二次電池セルの結線図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態を適用した保護用半導体装置と二次電池セルの実使用結線図について説明する図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る保護用半導体装置における制御回路の制御信号の一例について説明する図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る保護用半導体装置の動作タイムチャートである。
【図１３】本発明の第１乃至第３の実施形態に係る保護用半導体装置の判定回路の、入力部分と出力部分との一部の回路の構成を示す図である。
【図１４】本発明の本発明の第４の実施形態に係る保護用半導体装置と、二次電池セルの結線図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る保護用半導体装置の判定回路の、入力部分と出力部分との一部の回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明に係る好適な実施形態を説明する。
【００１４】
[第１の実施形態]
本発明の第１の実施形態は、複数個の直列接続された二次電池セルを保護する保護用半導体装置に関して、以下の構成を有する。
【００１５】
保護用半導体装置は、電圧監視のために電圧センス抵抗を二次電池セルと並列になるように備えている。電圧センス抵抗に一定の時間間隔で電圧センス抵抗より抵抗値が小さい抵抗を一時的に並列に接続する。保護用半導体装置と二次電池セルの接続に断線が生じていなければ、二次電池セルとの接続端子は二次電池セルにより電圧変動が生じない。一方で、保護用半導体装置と二次電池セルの接続に断線が生じていた場合、二次電池セルより切断された接続端子は、上記の並列抵抗が一時的に形成されることによる、抵抗値の変化に合わせて電位が変動する。この抵抗値の変化に合わせて生じた電圧変動を断線によるものとして検出する。
【００１６】
１．１．保護用半導体装置の構成
図１は、本発明の第１の実施形態に係る保護用半導体装置１と、二次電池の結線図である。保護用半導体装置１は、高電圧検出及び断線検出を行う障害検出回路１０、内部抵抗変更回路１００、制御回路１１０、及び、判定回路１２０を内蔵している。なお、障害検出回路１０は、低電圧検出回路や過電流検出回路などを含んでいてもよい。図１に示す結線図では、二次電池は４セルであるが、第１の実施形態に係る保護用半導体装置１が対象とする二次電池は４セルに限定されるものではない。
【００１７】
保護用半導体装置１は、４セル分の二次電池セルを接続するための電池接続端子ＶＣ１〜ＶＣ４、及び、接地端子ＶＳＳを備えている。電池接続端子ＶＣ１には第１の二次電池セルＢＡＴ１の正極が接続され、電池接続端子ＶＣ２には第１の二次電池セルＢＡＴ１の負極と第２の二次電池セルＢＡＴ２の正極が接続されている。電池接続端子ＶＣ２には第２の二次電池セルＢＡＴ２の負極と第３の二次電池セルＢＡＴ３の正極が接続されている。電池接続端子ＶＣ３には第３の二次電池セルＢＡＴ３の負極と第４の二次電池セルＢＡＴ４の正極が接続されている。接地端子ＶＳＳには第４の二次電池セルＢＡＴ４の負極が接続されている。電源端子ＶＤＤは、回路電源（図示せず）及び電池接続端子ＶＣ１に接続されている。
【００１８】
障害検出回路１０は、二次電池セルの高電圧、若しくは、二次電池セルと保護用半導体装置１との間の断線を検出する回路である。障害検出回路１０は、コンパレータ１１、１２、１３１４、参照電圧Ｖｒ１１、Ｖｒ２１、Ｖｒ３１、Ｖｒ４１、分圧抵抗Ｒｓ１１、Ｒｓ１２、Ｒｓ２１、Ｒｓ２２、Ｒｓ３１、Ｒｓ３２、Ｒｓ４１、Ｒｓ４２、ＮＡＮＤ回路１５で構成されている。このうち、コンパレータ１１、抵抗Ｒｓ１１、Ｒｓ１２、参照電圧Ｖr１１、第１の二次電池セルＢＡＴ１の高電圧及び断線を検出するための回路を構成している。抵抗Ｒｓ１１、抵抗Ｒｓ１２、及びセンス電圧変更回路１０１は直列接続され、電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２間に接続されている。抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２の接続ノードは、コンパレータ１１の反転入力に接続されている。コンパレータ１１の非反転入力と電池接続端子ＶＣ２間には、参照電圧Ｖr１１が接続されている。なお、抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２が、第１の二次電池セルＢＡＴ１に対する電圧センス抵抗である。
【００１９】
第２の二次電池セルＢＡＴ２から第４の二次電池セルＢＡＴ４の障害検出回路も、上記第１の二次電池セルＢＡＴ１と同じ構成であるので説明を省略する。
【００２０】
コンパレータ１１〜１４の出力は、全てＮＡＮＤ回路１５の入力に接続され、ＮＡＮＤ回路１５の出力である検出信号ＶＨＳは、判定回路１２０の入力に接続されている。
【００２１】
内部抵抗変更回路１００は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４、抵抗Ｒ１１〜Ｒ４１で構成されている。このうち、ＰＭＯＳトランジスタＭ１、抵抗Ｒ１１が、断線を検出するために、第１の二次電池セルＢＡＴ１に対する内部抵抗を変更する回路を構成している。ＰＭＯＳトランジスタＭ１と抵抗Ｒ１１は直列接続され、電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２間に接続されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ１のゲートは、制御回路１１０からの制御信号ＶＧ１に接続される。
【００２２】
第２の二次電池セルＢＡＴ２から第４の二次電池セルＢＡＴ４の内部抵抗変更回路も、上記第１の二次電池セルＢＡＴ１と同じ構成であるので説明を省略する。
【００２３】
抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値は、同一であり、かつ、障害検出回路１０を構成する抵抗Ｒｓ１１〜Ｒｓ４２の抵抗値に比べて、小さいものとしている。
【００２４】
制御回路１１０は、入力として高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔ、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔが接続され、出力として、制御信号ＶＧ１、ＶＧ２、ＶＧ３、ＶＧ４が内部抵抗変更回路１００のＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４に接続され、断線確認信号ＬＴＥＳＴが論理回路Ｂ１２２に接続される。また、図示していないが、制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４、断線確認信号ＬＴＥＳＴを生成するために、クロック又は外部トリガ等が入力として接続される。
【００２５】
判定回路１２０は、障害検出回路１０が、高電圧を検出したのか断線を検出したのかを判定する回路である。判定回路１２０は、論理回路Ａ１２１、論理回路Ｂ１２２、遅延回路１２３、ＡＮＤ回路１２４、ＡＮＤ回路１２５、インバータ回路１２６、及びインバータ回路１２７で構成されている。
【００２６】
ＡＮＤ回路１２４は、入力として障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳと、断線確認信号ＬＴＥＳＴの論理信号をインバータ回路１２６で反転した信号とが接続され、高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔが出力される。ＡＮＤ回路１２５は、入力として、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳと、断線確認信号ＬＴＥＳＴと、高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔの論理信号をインバータ回路１２７で反転した信号とが接続され、断線検出動作信号ＬＴＤｅｔが出力される。これらＡＮＤ回路１２４、１２５の作用により、断線確認動作中には高電圧検出動作が為されないことになり、高電圧検出動作中には断線確認動作が為されないことになる。
【００２７】
論理回路Ａ１２１は、入力として高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔと、遅延回路１２３の遅延出力ＤＬＹ１とが接続され、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔが出力されて遅延回路１２３や内部回路（図示せず）に接続される。
【００２８】
論理回路Ｂ１２２は、入力として断線検出動作信号ＬＴＤｅｔと、遅延回路１２３の出力ＤＬＹ２とが接続され、断線検出信号ＬＣｏｕｔが出力されて遅延回路１２３や内部回路（図示せず）に接続される。
【００２９】
遅延回路１２３は、入力として高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔと、断線検出動作信号ＬＴＤｅｔと、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔと、断線検出信号ＬＣｏｕｔとが接続される。更に、遅延出力ＤＬＹ１が出力されて論理回路Ａ１２１の入力として接続され、遅延出力ＤＬＹ２が出力されて論理回路Ｂ１２２の入力として接続される。
【００３０】
判定回路１２０は、高電圧の検出か断線の検出かを判断する回路であれば、いかなる構成で有っても構わない。
【００３１】
遅延回路１２３はノイズ等による誤検出を防止するための検出／復帰の遅延時間を設定する回路である。障害検出回路１０が高電圧を検出したときは、遅延回路１２３は、ＡＮＤ回路１２４の出力ＶＨＤｅｔがＬからＨに変化すると動作を開始し、設定された時間を経過するまでＡＮＤ回路１２４の出力ＶＨＤｅｔがＨであった場合に、出力ＤＬＹ１にＨパルスを出力する。高電圧検出状態から復帰するときは、遅延回路１２３は、ＡＮＤ回路１２４の出力ＶＨＤｅｔがＨからＬに変化すると動作を開始し、設定された時間を経過するまでＡＮＤ回路１２４の出力ＶＨＤｅｔがＬで有った場合に、Ｈパルスを出力する。検出／復帰の判断は、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔで為される。例えば、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔがＨの場合は検出と、Ｌの場合は復帰と、判断される。
【００３２】
障害検出回路１０が断線を検出したときは、遅延回路１２３は、ＡＮＤ回路１２５の断線検出動作信号の出力ＬＴＤｅｔがＬからＨに変化すると動作を開始し、設定された時間を経過するまでＡＮＤ回路１２５の断線検出動作信号の出力ＬＴＤｅｔがＨであった場合に、出力ＤＬＹ２にＨパルスを出力する。断線検出状態から復帰するときは、遅延回路１２３は、ＡＮＤ回路１２５の断線検出動作信号の出力ＬＴＤｅｔがＨからＬに変化すると動作を開始し、設定された時間を経過するまでＡＮＤ回路１２５の断線検出動作信号の出力ＬＴＤｅｔがＬで有った場合に、Ｈパルスを出力する。検出／復帰の判断は、断線検出信号ＬＣｏｕｔで為される。例えば、断線検出信号ＬＣｏｕｔがＨの場合は検出と、Ｌの場合は復帰と、判断される。
【００３３】
なお、高電圧検出時、高電圧復帰時、断線検出時、断線復帰時に関する設定時間が同じである必要は無く、異なっていても構わない。また、遅延回路１２３は同様な動作をする回路であればカウンターや容量を定電流で充電する方式などいかなる構成であっても構わない。
【００３４】
１．２．保護用半導体装置の断線検出時の動作
図２は、第１の実施形態に係る保護用半導体装置における制御回路１１０の制御信号の一例について説明する図である。制御回路１１０の動作に基づいて、保護用半導体装置の動作を説明する。制御回路１１０は、二次電池セルと保護用半導体装置の接続確認を一定の間隔ｔｗａｉｔで行うよう制御するために、入力されるクロック等から、制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４、及び、断線確認信号ＬＴＥＳＴを生成する。
【００３５】
図２に示すように、制御回路１１０は、判定回路１２０に対して断線の確認中であることを知らせる断線確認信号ＬＴＥＳＴの出力を、一定の間隔ｔｗａｉｔで時間幅ｔｐｗの間、Ｈ状態にする。
【００３６】
制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４においては、断線確認信号ＬＴＥＳＴに連動して、制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４のいずれかがＬ状態となり夫々の信号に接続されているＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４をＯＮ状態にし、ＯＮ状態となったＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４に応じて、電圧センス抵抗に、値の小さい抵抗Ｒ１１〜Ｒ４１を並列接続させる。
【００３７】
図１に示す回路において、仮に、電池接続端子ＶＣ２と二次電池セルの間の接続が断線しているものとする。このとき、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨ状態となり、制御信号ＶＧ１がＬ状態となったとする。そうすると、電池接続端子ＶＣ１と電池接続端子ＶＣ２の間においては、抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２からなる第１の直列抵抗と、抵抗Ｒ１１との第１の並列抵抗に対して、抵抗Ｒｓ２１と抵抗Ｒｓ２２からなる第２の直列抵抗が繋がる、直列抵抗が形成される（つまり、第１の並列抵抗と第２の直列抵抗とにより、直列抵抗が形成される）。抵抗Ｒｓ１１の値と抵抗Ｒｓ１２の値が等しく、抵抗Ｒｓ１２の値と抵抗Ｒｓ２２の値が等しいとすると、第２の直列抵抗の方が第１の並列抵抗よりも、抵抗値が大きくなる。
【００３８】
すると、電池接続端子ＶＣ２と二次電池セルの間の接続の断線前と比べて、第２の直列抵抗（抵抗Ｒｓ２１と抵抗Ｒｓ２２）に掛かる電圧が高くなることになる。この高くなることが、コンパレータ１２により検出され、ＮＡＮＤ回路１５を経由して、判定回路１２０に検出信号ＶＨＳのＨ状態として通知される。このとき断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨ状態であることも受けて、判定回路１２０は断線検出信号ＬＣｏｕｔをＨ状態として出力する。
【００３９】
また、電池接続端子ＶＣ２と二次電池セルの間の接続が断線している状態において、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨ状態となり、制御信号ＶＧ２がＬ状態となったとする。そうすると、電池接続端子ＶＣ１と電池接続端子ＶＣ２の間においては、抵抗Ｒｓ２１と抵抗Ｒｓ２２からなる第２の直列抵抗と、抵抗Ｒ２１との第２の並列抵抗に対して、抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２からなる第１の直列抵抗が繋がる、直列抵抗が形成される（つまり、第２の並列抵抗と第１の直列抵抗とにより、直列抵抗が形成される）。このとき、第１の直列抵抗の方が第２の並列抵抗よりも、抵抗値が大きくなる。
【００４０】
すると、電池接続端子ＶＣ２と二次電池セルの間の接続の断線前と比べて、第１の直列抵抗（抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２）に掛かる電圧が高くなることになる。この高くなることが、コンパレータ１１により検出され、ＮＡＮＤ回路１５を経由して、判定回路１２０に検出信号ＶＨＳのＨ状態として通知される。このとき断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨ状態であることも受けて、判定回路１２０は断線検出信号ＬＣｏｕｔをＨ状態として出力し続ける。
【００４１】
他の電池接続端子（例えば、端子ＶＣ３）と二次電池セルの間の接続の断線が生じたときも、同様に検出され、判定回路１２０は断線検出信号ＬＣｏｕｔをＨ状態として出力する。
【００４２】
なお、断線確認間隔ｔｗａｉｔ、断線確認時間ｔｐｗはともに任意の時間で構わないが、断線確認時間ｔｐｗは遅延回路１２３が作る遅延時間より短い時間としてある。
【００４３】
また、断線検出の確認を行う時間間隔ｔｗａｉｔ、及び断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨである時間ｔｐｗの生成は、保護用半導体装置１外部からのトリガ入力や保護用半導体装置１に発振回路を内蔵して生成する等、いかなる方法でも構わない。
【００４４】
１．３．保護用半導体装置の高電圧検出時の動作
続いて、図３及び図１を用いて、本発明の第１の実施形態に係る保護用半導体装置の高電圧検出動作を説明する。図３は、第１の実施形態に係る保護用半導体装置の高電圧検出時の動作タイムチャートである。タイムチャートには、動作の説明に必要な信号のみ示している。以下、時間軸に沿って説明する。
【００４５】
[時間Ｔ１：]ある時点から二次電池の充電を開始し、時間Ｔ１にて二次電池セルＢＡＴ１の電圧ＶＢＡＴ１が、高電圧検出電圧ＶＨｓｅｎｓを超えたものとする。ＶＨｓｅｎｓｅは以下の式で表される。
【数１】
2012208120.tif 000003
【００４６】
二次電池セルＢＡＴ１の電圧ＶＢＡＴ１が高電圧検出電圧ＶＨｓｅｎｓを超えたことから、コンパレータ１１の出力は反転してＬとなり、これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳは反転してＨとなる。判定回路１２０内のＡＮＤ回路１２４は、断線確認動作中ではない（断線確認信号ＬＴＥＳＴの出力がＬである）ことから、高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔをＬからＨに反転させる。判定回路１２０内のＡＮＤ回路１２５は、断線確認動作中ではないことから、断線検出動作信号ＬＴＤｅｔをＬのまま変化させない。
【００４７】
[時間Ｔ２：]断線確認間隔ｔｗａｉｔが経過しているが、高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔがＨであるので、制御回路１１０は、断線確認動作に移行しないようにする。即ち、制御回路１１０は、出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴを出力Ｌのままで変化させない。
【００４８】
[時間Ｔ３：]高電圧検出のための遅延時間が経過したことを受けて、遅延回路１２３の出力ＤＬＹ１からＨパルスが出力され、これにより論理回路Ａ１２１は、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔをＬからＨに反転させる。保護用半導体装置１が高電圧保護検出状態になったため、制御回路１１０の動作は高電圧検出信号ＶＨｏｕｔで停止される。
【００４９】
[時間Ｔ４：]二次電池セルＢＡＴ１の電圧ＶＢＡＴ１が負荷接続等によって降下し、高電圧検出電圧ＶＨｓｅｎｓ以下になると、コンパレータ１１の出力は反転してＨとなり、これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳは反転してＬとなる。検出信号ＶＨＳに連動して高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔも反転してＬになる。
【００５０】
[時間Ｔ５：]高電圧検出からの復帰のための遅延時間が経過したことを受けて、遅延回路１２３の出力ＤＬＹ１からＨパルスが出力され、これにより論理回路Ａ１２１は、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔをＨからＬに反転させる。保護用半導体装置１が高電圧検出状態ではなくなったため、制御回路１１０の動作が再開される。
【００５１】
１．４．第１の実施形態のまとめ
以上のように、第１の実施形態では、直列接続された二次電池セルにおける、個々の二次電池セルに対して電圧変動を検出するコンパレータを設置してある、二次電池の保護用半導体装置において、個々の二次電池セルのためのコンパレータを構成する抵抗に対して、別の抵抗を、個々の二次電池セルに関して順番に、一時的に並列接続する。その並列接続の際の個々の二次電池セルと保護用半導体装置との接続端子における電位の変動を、前記コンパレータにより検出することで、二次電池セルと保護用半導体装置との断線を検出することを可能としている。
【００５２】
[第２の実施形態]
本発明の第１の実施形態に係る保護用半導体装置は、ノイズ対策のためのローパスフィルタを介して、二次電池セルと接続されているという構成である場合、断線確認動作時にローパスフィルタを構成する抵抗の両端に電圧が生じることで、二次電池セルと保護用半導体装置との接続に断線が生じていなくても断線を誤検出することが有り得る、という、不具合を生じることがある。そこで、本発明の第２の実施形態に係る保護用半導体装置は、上記の電圧センス抵抗に、抵抗値が小さい抵抗を一時的に並列に接続する際、同時に、全ての二次電池セルの夫々の電圧センス抵抗に対して、更に別の抵抗を夫々直列接続することにより、電圧センス抵抗と繋がるコンパレータの反転レベルを高くして、コンパレータの誤検出を抑えることを特徴とする。
【００５３】
２．１．第２の実施形態の目的
まず、本発明の第２の実施形態の目的について、説明する。図４は、第１の実施形態のみを適用した（即ち、第２の実施形態が未適用である）保護用半導体装置と、二次電池セルとの、実使用結線図について説明する図である。
【００５４】
実際に使用される保護用半導体装置は、二次電池セルに直接に接続されるのではなく、図４に示すように、ノイズ対策のためのローパスフィルタ（抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆ４、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ４で構成されている）を介して、二次電池セルと接続されていることが多い。
【００５５】
図４を用いて、第２の実施形態が未適用である場合に生ずる、断線確認動作時の不具合について説明する。その不具合とは、要するに、断線確認動作時にローパスフィルタを構成する抵抗の両端に電圧が生じることで、二次電池セルと保護用半導体装置２との接続に断線が生じていなくても断線を誤検出することが有り得る、というものである。
【００５６】
説明を容易にするため、二次電池セルＢＡＴ１〜ＢＡＴ４の電圧ＶＢＡＴ１〜ＶＢＡＴ４、抵抗Ｒｓ１１〜Ｒｓ４２、抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆ２は、以下の条件式（ｃｏｎｄ１〜ｃｏｎｄ５）を満たすものとする。
【数２】
2012208120.tif 000004
【数３】
2012208120.tif 000005
【数４】
2012208120.tif 000006
【数５】
2012208120.tif 000007
【数６】
2012208120.tif 000008
【００５７】
図２に示す断線確認間隔ｔｗａｉｔが経過し、制御信号ＶＧ１がＬになり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＮとなった状態について説明する。このとき、電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２の間の電流Ｉ１は、抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２に対し抵抗Ｒ１１が並列接続されている状態であることから、以下の式（１−１）を満たすものとなる。
【数７】
2012208120.tif 000009
【００５８】
ここで、式（１−１）に、条件式（ｃｏｎｄ３）、条件式（ｃｏｎｄ４）の条件を含めると、電流Ｉ１は、以下の式（１−２）となる。
【数８】
2012208120.tif 000010
【００５９】
また、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間の電流Ｉ２は、直列接続された抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２とにより、以下の式（１−３）となる。
【数９】
2012208120.tif 000011
【００６０】
式（１−３）についても、式（１−１）と同様に、条件式（ｃｏｎｄ３）、条件式（ｃｏｎｄ４）の条件を含めると、電流Ｉ２は、以下の式（１−４）となる。
【数１０】
2012208120.tif 000012
【００６１】
更に条件式（ｃｏｎｄ１）、条件式（ｃｏｎｄ２）の条件を含めると、式（１−４）は、以下の式（１−５）で表せる。
【数１１】
2012208120.tif 000013
【００６２】
式（１−２）と式（１−５）により、電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２の間の電流Ｉ１が、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間の電流Ｉ２より多いことがわかり、その差は、以下の式（１−６）で表せる。
【数１２】
2012208120.tif 000014
【００６３】
式（１−６）で計算される電流は、電池接続端子ＶＣ２からローパスフィルタの抵抗Ｒｆ２を通じて二次電池セルへ電流が流れ出ることになり、その結果、抵抗Ｒｆ２の両端に電圧が生じるため、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧Ｖｖｃ２は、二次電池セルＢＡＴ２の電圧ＶＢＡＴ２よりも高くなる。このとき、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は、以下の式（１−７）となる。
【数１３】
2012208120.tif 000015
【００６４】
もし、このとき、二次電池セルＢＡＴ２の電圧ＶＢＡＴ２が、以下の式（１−８）で求められる高電圧検出レベルＶＨｓｅｎｓに対して、以下の式（１−９）、式（１−１０）の条件を満たすのであれば、コンパレータ１２の出力が反転し、障害検出回路２０の出力ＶＨＳがＨ状態を出力する。このとき、断線確認信号ＬＴＥＳＴは、Ｈ状態になっているため、判定回路１２０は、二次電池セルと保護用半導体装置１の接続が断線していると判断し、断線検出信号ＬＣｏｕｔにおいて、検出状態を示す“Ｈ”を出力する。
【数１４】
2012208120.tif 000016
【数１５】
2012208120.tif 000017
【数１６】
2012208120.tif 000018
【００６５】
つまり、断線確認動作時にローパスフィルタの抵抗両端に電圧が生じたことにより、二次電池セル電圧によっては、保護用半導体装置と二次電池セルの接続が断線していないにも関わらず断線を誤検出することがある。なお、以下の式（１−１１）を満たす場合には、断線も高電圧もいずれも検出することはなく、二次電池セルＢＡＴ２の電圧ＶＢＡＴ２が以下の式（１−１２）の条件を満たす場合には、高電圧検出状態となる。
【数１７】
2012208120.tif 000019
【数１８】
2012208120.tif 000020
【００６６】
本発明の第２の実施形態は、断線確認動作時にローパスフィルタを構成する抵抗の両端に電圧が生じることで、二次電池セルと保護用半導体装置２との接続に断線が生じていなくても断線を誤検出することが有り得る、という上記不具合を解消することを目的としている。
【００６７】
２．２．保護用半導体装置の構成
図５は、本発明の第２の実施形態に係る保護用半導体装置１と、二次電池セルの結線図である。第２の実施形態に係る保護用半導体装置は、本発明の第１の実施形態に係る保護用半導体装置と、略同様の構成である。よって、両者の差異を中心に説明する。
【００６８】
第２の実施形態に係る保護用半導体装置１の障害検出回路１０は、コンパレータ１１、１２、１３、１４、参照電圧Ｖｒ１１、Ｖｒ２１、Ｖｒ３１、Ｖｒ４１、分圧抵抗Ｒｓ１１、Ｒｓ１２、Ｒｓ２１、Ｒｓ２２、Ｒｓ３１、Ｒｓ３２、Ｒｓ４１、Ｒｓ４２、及び、ＮＡＮＤ回路１５に加えて、センス電圧変更回路１０１、１０２、１０３、１０４で構成されている。このうち、コンパレータ１１、抵抗Ｒｓ１１、Ｒｓ１２、参照電圧Ｖr１１、センス電圧変更回路１０１が、第１の二次電池セルＢＡＴ１の高電圧及び断線を検出するための回路を構成している。抵抗Ｒｓ１１、抵抗Ｒｓ１２、及びセンス電圧変更回路１０１は直列接続され、電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２間に接続されている。抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２の接続ノードは、コンパレータ１１の反転入力に接続されている。コンパレータ１１の非反転入力と電池接続端子ＶＣ２間には、参照電圧Ｖr１１が接続されている。なお、抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２が、第１の二次電池セルＢＡＴ１に対する電圧センス抵抗である。
【００６９】
センス電圧変更回路１０１は、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１、抵抗Ｒｓ１３の並列接続で構成されている。ＰＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートは、制御回路１１０からの制御信号Ｒｓｗ１に接続される。センス電圧変更回路１０１は、断線確認動作の時にコンパレータの反転電圧を変更するために、電圧センス抵抗である抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２に、抵抗Ｒｓ１３を直列に接続させる回路となっている。
【００７０】
第２の二次電池セルＢＡＴ２から第４の二次電池セルＢＡＴ４の障害検出回路においても、上記第１の二次電池セルＢＡＴ１と同様の構成である。
【００７１】
制御回路１１０は、入力として高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔ、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔが接続され、出力として、制御信号ＶＧ１、ＶＧ２、ＶＧ３、ＶＧ４が内部抵抗変更回路１００のＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４に接続され、断線確認信号ＬＴＥＳＴが論理回路Ｂ１２２に接続される。更に、制御回路１１０は、出力として、制御信号Ｒｓｗ１、Ｒｓｗ２、Ｒｓｗ３、Ｒｓｗ４が、センス電圧変更回路１０１〜１０４のＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４のゲートに接続される。また、図示していないが、制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４、断線確認信号ＬＴＥＳＴ、及び、制御信号Ｒｓｗ１、Ｒｓｗ２、Ｒｓｗ３、Ｒｓｗ４を生成するために、クロック又は外部トリガ等が入力として接続される。
【００７２】
２．３．制御回路の制御信号
図６は、第２の実施形態に係る保護用半導体装置における制御回路１１０の制御信号の一例について説明する図である。保護用半導体装置の動作の説明の前提として、まず、制御回路１１０の動作について説明する。制御回路１１０は、二次電池セルと保護用半導体装置の接続確認を一定の間隔ｔｗａｉｔで行うよう制御するために、入力されるクロック等から、制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４、Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４、及び、断線確認信号ＬＴＥＳＴを生成する。
【００７３】
図６に示すように、制御回路１１０は、判定回路１２０に対して断線の確認中であることを知らせる断線確認信号ＬＴＥＳＴの出力を、一定の間隔ｔｗａｉｔで時間幅ｔｐｗの間、Ｈ状態にする。
【００７４】
制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４においては、断線確認信号ＬＴＥＳＴに連動して、制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４のいずれかがＬ状態となり夫々の信号に接続されているＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４をＯＮ状態にし、ＯＮ状態となったＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４に応じて、電圧センス抵抗に、値の小さい抵抗Ｒ１１〜Ｒ４１を並列接続させる。
【００７５】
制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４においては、断線確認信号ＬＴＥＳＴに連動して、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４のいずれもがＨ状態となり夫々の信号に接続されているＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４をＯＦＦ状態にし、ＯＦＦ状態となったＰＭＯＳトランジスタに応じて、電圧センス抵抗に、値の小さい抵抗Ｒｓ１３、Ｒｓ２３、Ｒｓ３３、Ｒｓ４３を直列接続させる。
【００７６】
断線確認間隔ｔｗａｉｔ、断線確認時間ｔｐｗはともに任意の時間で構わないが、断線確認時間ｔｐｗは遅延回路１２３が作る遅延時間より短い時間としてある。
【００７７】
２．４．保護用半導体装置の動作
図７は、第２の実施形態を適用した保護用半導体装置と二次電池セルの実使用結線図について説明する図である。図７に示す保護用半導体装置１も、図４に示す結線図と同様に、ノイズ対策のためのローパスフィルタ（抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆ４、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ４で構成されている）を介して、二次電池セルと接続されている。
【００７８】
第２の実施形態では、センス電圧変更回路１０１〜１０４によって、断線検出動作時にのみ、障害検出回路１０の各電圧センス抵抗に抵抗Ｒｓ１３、Ｒｓ２３、Ｒｓ３３、Ｒｓ４３を直列に接続する。このことにより、高電圧検出レベルＶＨｓｅｎｓより高いレベルの断線検出レベルＬＴｓｅｎｓを設定して、コンパレータの反転レベルを高くし、第２の実施形態が未適用である場合（図４参照）に生ずる不具合を改善している。
【００７９】
図７を用いて、第２の実施形態を適用した保護用半導体装置の動作について説明する。説明を容易にするため、二次電池セルＢＡＴ１〜ＢＡＴ４の電圧ＶＢＡＴ１〜ＶＢＡＴ４、抵抗Ｒｓ１１〜Ｒｓ４３、抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆ２は以下の条件式（ｃｏｎｄ６〜ｃｏｎｄ１１）を満たすものとする。
【００８０】
【数１９】
2012208120.tif 000021
【数２０】
2012208120.tif 000022
【数２１】
2012208120.tif 000023
【数２２】
2012208120.tif 000024
【数２３】
2012208120.tif 000025
【数２４】
2012208120.tif 000026
【００８１】
図６に示す断線確認間隔ｔｗａｉｔが経過し、制御信号ＶＧ１がＬになってＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＮとなり、同時に制御信号Ｖｓｗ１〜Ｖｓｗ４がＨになってＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜１４がＯＦＦとなった状態について説明する。このとき、電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２の間の電流Ｉ１は、抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２に対し抵抗Ｒｓ１３が直列に接続され、抵抗Ｒ１１が並列に接続されている状態であることから、以下の式（２−１）を満たすものとなる。
【数２５】
2012208120.tif 000027
【００８２】
ここで、式（２−１）に、条件式（ｃｏｎｄ８）及び条件式（ｃｏｎｄ９）の条件を含めると、電流Ｉ１は、以下の式（２−２）となる。
【数２６】
2012208120.tif 000028
【００８３】
また、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間の電流Ｉ２は、抵抗Ｒｓ２１とＲｓ２２に対し抵抗Ｒｓ２３が直列接続されている状態であることから、以下の式（２−３）を満たすものとなる。
【数２７】
2012208120.tif 000029
【００８４】
式（２−３）も、式（２−１）と同様に、条件式（ｃｏｎｄ８）及び条件式（ｃｏｎｄ９）の条件を含めると、電流Ｉ２は、以下の式（２−４）となる。
【数２８】
2012208120.tif 000030
【００８５】
さらに条件式（ｃｏｎｄ６）、条件式（ｃｏｎｄ７）の条件を含めると、式（２−４）は、以下の式（２−５）のように表せる。
【数２９】
2012208120.tif 000031
【００８６】
式（２−２）及び式（２−５）より、電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２の間の電流Ｉ１が、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間の電流Ｉ２よりも多いことがわかり、その差は、以下の式（２−６）で表せる。
【数３０】
2012208120.tif 000032
【００８７】
式（２−６）で計算される電流は、電池接続端子ＶＣ２からローパスフィルタの抵抗Ｒｆ２を通じて二次電池セルへ流れ出るものである。このことにより、抵抗Ｒｆ２の両端に電圧が生じるため、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧Ｖｖｃ２は、二次電池セルＢＡＴ２の電圧ＶＢＡＴ２よりも高くなる。このとき、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は、以下の式（２−７）となる。
【数３１】
2012208120.tif 000033
【００８８】
ここまでは図４に係る説明と略同じである。ただし、コンパレータの反転レベルは、式（１−８）で求められる高電圧検出レベルＶＨｓｅｎｓではなく、以下の式（２−８）で求められる断線検出レベルＬＴｓｅｎｓとなっている。
【数３２】
2012208120.tif 000034
【００８９】
抵抗Ｒｓ２３を、以下の式（２−９）の条件を満たすように設定しておけば、二次電池セルＢＡＴ２の電圧ＶＢＡＴ２が、前述の式（１−９）及び式（１−１０）を満すものであっても、コンパレータ１２の出力反転条件である式（２−１０）を満たすことはないから、図４を用いて示した、断線の誤検出が生じることは無い。
【数３３】
2012208120.tif 000035
【数３４】
2012208120.tif 000036
【００９０】
また、電池接続端子ＶＣ２と二次電池セルの間の接続が断線していた場合は、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧Ｖｖｃ２は、条件式（ｃｏｎｄ９）も考慮すると、以下の式（２−１１）で計算できる電圧値となる。
【数３５】
2012208120.tif 000037
【００９１】
式（２−１１）に条件式（ｃｏｎｄ７）及び条件式（ｃｏｎｄ１０）を当てはめると、以下の式（２−１２）となる。つまり、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧Ｖｖｃ２が、断線検出レベルＬＴｓｅｎｓ以上になるので、断線検出時のコンパレータ判定条件を高電圧検出レベルＶＨｓｅｎｓより高い断線検出レベルＬＴｓｅｎｓに変更しても問題なく断線を検出することができることになる。
【数３６】
2012208120.tif 000038
【００９２】
２．５．保護用半導体装置の断線検出時の動作
図８及び図５を用いて、本発明の第２の実施形態に係る保護用半導体装置の断線検出動作を説明する。図８は、第２の実施形態に係る保護用半導体装置の断線検出時の動作タイムチャートである。タイムチャートには動作の説明に必要な信号のみ示している。説明を容易にするため、二次電池セルＢＡＴ１〜ＢＡＴ４の電圧ＶＢＡＴ１〜ＶＢＡＴ４、抵抗Ｒｓ１１〜Ｒｓ４３の抵抗値は、以下の条件式（ｃｏｎｄ３１〜ｃｏｎｄ３３）を満たすものとする。
【数３７】
2012208120.tif 000039
【数３８】
2012208120.tif 000040
【数３９】
2012208120.tif 000041
【００９３】
図８のタイムチャートにおいては、保護用半導体装置の電池接続端子と二次電池セルとが、最初「接続」しており、途中で「断線」し、その後再び「接続」している例を示している。以下、時間軸に沿って説明する。
【００９４】
[時間Ｔ１：]二次電池セルと電池接続端子ＶＣ２とが断線したとする。このとき、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は、抵抗Ｒｓ１１〜Ｒｓ２２の分圧によって与えられるため、以下の式（３−１）で算出される電圧Ｖ２Ａとなる。
【数４０】
2012208120.tif 000042
条件式（ｃｏｎｄ３１）〜条件式（ｃｏｎｄ３３）より、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧Ｖ２Ａは、断線前の電圧ＶＢＡＴ２と比較し変化していないことがわかる。よって、このときコンパレータ１１〜１４のいずれについても、出力は変化しない。
【００９５】
[時間Ｔ２：]制御回路１１０の出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴが、出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、判定回路１２０に断線検出確認中であることが知らされる。同時に、制御信号ＶＧ１が、出力Ｈから出力Ｌに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＮ状態にされる。また、制御信号Ｒｓｗ１〜４の出力が出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４のいずれもがＯＦＦ状態にされる。これらのことにより、抵抗Ｒｓ１１及び抵抗Ｒｓ１２に対して、抵抗Ｒｓ１３が直列接続され、抵抗Ｒ１１が並列接続される。また、抵抗Ｒｓ２１及びＲｓ２２に対して、抵抗Ｒｓ２３が直列接続されることから、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は、以下の式（３−２）で算出される電圧Ｖ２Ｂとなる。
【数４１】
2012208120.tif 000043
【００９６】
抵抗Ｒ１１が、抵抗Ｒｓ１１、Ｒｓ１２、Ｒｓ１３の和と比べて十分小さいならば、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は、以下の式（３−３）で算出される電圧Ｖ２Ｃにほぼ等しくなる。
【数４２】
2012208120.tif 000044
【００９７】
式（３−２）及び式（３−３）より、電池接続端子ＶＣ２の電位は、二次電池セルＢＡＴ１の正極側接続端子である電池接続端子ＶＣ１の電位に近づくように引き上げられることがわかる。つまり、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧が高くなり、その結果、コンパレータ１２の出力が検出状態であるＬに反転する。これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳはＬからＨに反転する。
【００９８】
断線確認動作中である（即ち、断線確認信号ＬＴＥＳＴの出力がＨである）から、判定回路１２０内のＡＮＤ回路１２４は、検出信号ＶＨＳがＬからＨに反転しても、高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔを出力Ｌのままとして変化させない（即ち、このとき高電圧の検出はしない）。判定回路１２０内の他方のＡＮＤ回路１２５は、断線確認動作中であるから、検出信号ＶＨＳがＬからＨに反転したのに合わせて、断線検出動作信号ＬＴＤｅｔをＬからＨに反転させる。
【００９９】
[時間Ｔ３：]判定回路１２０内の遅延回路１２３は、設定された遅延時間が経過するまで、検出信号ＶＨＳがＨであったことにより、出力ＤＬＹ２にＨパルスを出力する。論理回路Ｂ１２２は、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨであり、且つ、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳがＨとなっている間に、遅延回路１２３の出力ＤＬＹ２からＨパルスが出力されたことにより、断線が発生したと判定し、出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔを断線検出状態を示すＨに反転する。
【０１００】
[時間Ｔ４：]断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬとなり、制御信号ＶＧ１が出力Ｌから出力Ｈに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＦＦ状態に戻り、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｈから出力Ｌに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４がＯＮ状態に戻る。これらのことにより、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧が、上述の式（３−１）で算出される電圧Ｖ２Ａに戻る。これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳは、ＨからＬに反転する（戻る）が、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬであるため、論理回路Ｂ１２２の出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔは、Ｈのまま変化しない。
【０１０１】
[時間Ｔ５：]制御回路１１０の出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴが、出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、判定回路１２０に断線検出確認中であることが知らされる。同時に、制御信号ＶＧ２が、出力Ｈから出力Ｌに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ２がＯＮ状態にされる。また、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４がいずれもＯＦＦ状態にされる。これらのことにより、抵抗Ｒｓ１１及び抵抗Ｒｓ１２に対して、抵抗Ｒｓ１３が直列接続される。また、抵抗Ｒｓ２１及び抵抗Ｒｓ２２に対して、抵抗Ｒｓ２３が直列接続され、抵抗Ｒ２１が並列接続されることから、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は、以下の式（３−４）で算出される電圧Ｖ２Ｄとなる。
【数４３】
2012208120.tif 000045
【０１０２】
抵抗Ｒ２１が、抵抗Ｒｓ２１、Ｒｓ２２、Ｒｓ２３の和と比べ十分小さいならば、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は、以下の（３−５）で算出される電圧Ｖ２Ｅにほぼ等しくなる。
【数４４】
2012208120.tif 000046
【０１０３】
式（３−４）及び式（３−５）より、電池接続端子ＶＣ２の電位は、二次電池セルＢＡＴ２の負極側接続端子である電池接続端子ＶＣ３の電位に近づくように引き下げられることがわかる。つまり、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は低くなるが、逆に電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２の間に掛かる電圧Ｖ１Ａは以下の式（３−６）に示すように高くなる。その結果、コンパレータ１１が高電圧を検出して、その出力が検出状態であるＬに反転する。これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳは、ＬからＨに反転する。
【数４５】
2012208120.tif 000047
【０１０４】
ここで、断線確認動作中に（即ち、断線確認信号ＬＴＥＳＴの出力がＨであるときに）、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳが、ＬからＨに反転することになるが、論理回路Ｂ１２２の出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔは、既に検出状態であるＨを示しているため変化は無い。
【０１０５】
[時間Ｔ６：]時間Ｔ４と同様に、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬとなり、制御信号ＶＧ２が出力Ｌから出力Ｈに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ２がＯＦＦ状態に戻り、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｈから出力Ｌに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４がＯＮ状態に戻る。これらのことにより、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧が、上述の式（３−１）で算出される電圧Ｖ２Ａに戻る。これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳは、ＨからＬに反転する（戻る）が、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬであるため、論理回路Ｂ１２２の出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔは、Ｈのまま変化しない。
【０１０６】
[時間Ｔ７：]ここで、断線検出を受けて断線した箇所が修理されたとする。
【０１０７】
[時間Ｔ８：]制御回路１１０の出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴが、出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、論理回路Ｂ１２２に断線検出確認中であることが知らされる。同時に、制御信号ＶＧ１が、出力Ｈから出力Ｌに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＮ状態にされる。また、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４のいずれもがＯＦＦ状態にされる。これらのことにより、抵抗Ｒｓ１１及び抵抗Ｒｓ１２に対して、抵抗Ｒｓ１３が直列接続され、抵抗Ｒ１１が並列接続される。また、抵抗Ｒｓ２１及び抵抗Ｒｓ２２に対して、抵抗Ｒｓ２３が直列接続される。しかしながら、時間Ｔ２−Ｔ３間や時間Ｔ４−Ｔ５間のときと異なり、電源接続端子ＶＣ２は二次電池セルに接続されているので、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧はＶＢＡＴ２から変化することは無い。よって、障害検出回路の出力ＶＨＳは変化しない。
【０１０８】
[時間Ｔ９：] 判定回路１２０内の遅延回路１２３は、設定された遅延時間が経過するまで、検出信号ＶＨＳがＬであったことにより、出力ＤＬＹ２にＨパルスを出力する。論理回路Ｂ１２２は、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨであり、且つ、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳがＬとなっている間に、遅延回路１２３の出力ＤＬＹ２からＨパルスが出力されたことにより、断線から復帰したと判定し、出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔを断線復帰状態を示すＬに反転する。
【０１０９】
[時間Ｔ１０：]制御回路１１０の出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴが、出力Ｈから出力Ｌに切り換わり、論理回路Ｂ１２２に断線検出確認が終了したことが知らされる。同時に、制御信号ＶＧ１が出力Ｌから出力Ｈに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＦＦ状態に戻り、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｈから出力Ｌに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４がＯＮ状態に戻る。[時間Ｔ８]と同じく、電源接続端子ＶＣ３は二次電池セルに接続されているので、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧が変化することは無い。
【０１１０】
以上が、二次電池セルと電池接続端子ＶＣ２が断線した場合の、保護用半導体装置の動作の例である。他の電池接続端子（例えば、ＶＣ３やＶＣ４）と二次電池セルが断線した場合については、原理的に上記の例と動作が同じであるため、説明を省略する。
【０１１１】
２．６．第２の実施形態のまとめ
以上のように、第２の実施形態では、直列接続された二次電池セルにおける、個々の二次電池セルに対して電圧変動を検出するコンパレータを設置してある、二次電池セルの保護用半導体装置において、個々の二次電池セルのためのコンパレータを構成する抵抗に対して、別の抵抗を、個々の二次電池セルに関して順番に、一時的に並列接続して、その並列接続の際の個々の二次電池セルと保護用半導体装置との接続端子における電位の変動を前記コンパレータにより検出する。その別の抵抗を一時的に並列接続する際に、同時に、全ての二次電池セルの夫々のためのコンパレータを構成する抵抗に対して、更に別の抵抗を夫々直列接続することにより、コンパレータの反転レベルを高くする。このようにすることにより、ローパスフィルタを介して二次電池セルに接続される構成であっても、二次電池セルと電池接続端子との接続の断線を誤検出するという不具合の発生が防止される。
【０１１２】
[第３の実施形態]
本発明の第２の実施形態に係る保護用半導体装置は、複数の二次電池セルの電圧を同じ程度に揃える機能等を行うための、値の小さい抵抗を含む回路を、個々の二次電池セルに並列接続すると、上述の断線検動作が正常に行えないことがある。そこで、本発明の第３の実施形態に係る保護用半導体装置は、断線検出動作の実施時には、個々の二次電池セルに並列接続される、値の小さい抵抗を無効化することで、断線検出動作を正しく行うことを可能にしている。
【０１１３】
３．１．保護用半導体装置の構成
図９は、本発明の第３の実施形態に係る保護用半導体装置１と、二次電池セルの結線図である。図１０は、第３の実施形態を適用した保護用半導体装置と二次電池セルの実使用結線図について説明する図である。図１０に示す保護用半導体装置１も、図７に示す結線図と同様に、ノイズ対策のためのローパスフィルタ（抵抗Ｒｆ１〜Ｒｆ４、容量Ｃｆ１〜Ｃｆ４で構成されている）を介して、二次電池セルと接続されている。
【０１１４】
第３の実施形態に係る保護用半導体装置１は、図５に示す第２の実施形態に係る保護用半導体装置１と、基本的に同じ構成を有する。従って、以下では、図９及び図１０、並びに、図５を用いて、両者の差異を中心に説明する。
【０１１５】
前述の第２の実施形態に係る保護用半導体装置では、個々の二次電池セルに値の小さい抵抗を繋げること等により実現される追加的な機能を付加した場合に、断線検出機能を正しく行えないことがある。第３の実施形態に係る保護用半導体装置は、この課題を解決しつつ断線検出機能を正しく行うように構成されたものである。
【０１１６】
まず、個々の二次電池セルに値の小さい抵抗を繋げること等により実現される追加的な機能の例を、説明する。図９・図１０に示す回路では、図５に示す回路に対して、外付け抵抗Ｒｃｂ１〜Ｒｃｂ４、及び外付けＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４が加えられており、併せて、外付けＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４のオンオフを制御する信号を出力する端子ＣＢ１〜ＣＢ４が設けられている。また、保護用半導体装置１内部にて、外付けＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４のオンオフを制御するための回路として、電圧検出回路２０１〜２０４、及び、セル放電制御回路２２０が加えられている。図５に示す制御回路１１０は、図９・図１０に示す回路において、ＣＢＣＴＬ信号によりセル放電制御回路２２０に対する制御も行う制御回路２１０に置き換えられている。これらの、外付け抵抗Ｒｃｂ１〜Ｒｃｂ４、外付けＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４、端子ＣＢ１〜ＣＢ４、電圧検出回路２０１〜２０４、及び、セル放電制御回路２２０は、前述の追加的な機能を実現するための回路である。
【０１１７】
上記の追加的な機能を実現するための回路は、複数の二次電池セルの電圧を同じ程度に揃える機能を行うものである。まず、電圧検出回路２０１〜２０４は、外付けＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４を動作させる電圧レベルを設定する電圧検出回路である。例えば、二次電池セルＢＡＴ１が４．０Ｖ以上になった場合、電圧検出回路２０１の出力は、Ｌとなる。その信号は、セル放電制御回路２２０へ伝達される。セル放電制御回路２２０は、電圧検出回路２０１〜２０４の出力を受けて、保護用半導体装置１の状態に応じて端子ＣＢ１〜ＣＢ４に対して出力を行う制御回路である。例えば、電圧検出回路２０１の出力がＬのとき、セル放電制御回路２２０が、保護用半導体装置１の状態に応じて端子ＣＢ１に対してＨ出力することが可能であると判定した場合には、端子ＣＢ１端子にＨが出力される。これにより、ＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１にＨ信号が入力され、抵抗値の低い抵抗Ｒｃｂ１は、二次電池セルＢＡＴ１の正負の端子を短絡させる。この抵抗Ｒｃｂ１を含むパスに電流を流すことで、例えば、個々の二次電池セルが４．０Ｖ以上の電圧であるときには４．０Ｖ以上に充電された電荷を放電することになる。全部のセルの電圧が４．０Ｖになるまでこのような放電をすることにより、複数の二次電池セルの電圧をそろえる動作が行われることになる。
【０１１８】
上記のように、追加的な機能を実現するための回路は、複数の二次電池セルの電圧を同じ程度に揃える機能を行うものである。このような機能を実現するための回路は、比較的低抵抗で構成される。それら抵抗（抵抗Ｒｃｂ１〜Ｒｃｂ４）としては、断線検出動作を行う際に使用される抵抗Ｒ１１〜Ｒ４１と同等、若しくはより低いものが用いられることが多い。そうすると、抵抗Ｒｃｂ１〜Ｒｃｂ４が接続した状態で断線検出動作を行う場合、抵抗Ｒｃｂ１〜Ｒｃｂ４を含むパスに相応に多くの電流が流れるため、断線検出動作が正しく実行されなくなる。同様に、断線検出動作を行ったことで電圧検出回路２０１〜２０４がＬ出力し、これを受けてセル放電制御回路２２０がＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４をオンして抵抗Ｒｃｂ１〜Ｒｃｂ４を接続してしまうと、その際の断線検出動作も正しく実行されなくなる。
【０１１９】
このため、制御回路２１０は、断線検出動作が始まる直前から、ＣＢＣＴＬ信号にＬ出力をする。これにより、セル放電制御回路２２０に対し、断線検出動作が始まることを伝達し、セル放電制御回路２２０がＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４をオンできないようにする。このようにして、正しく断線検出動作を行うことを可能にしている。
【０１２０】
なお、上記の追加的な機能を実現するための回路は、複数の二次電池セルの電圧を同じ程度に揃える機能を行うものに限定されず、個々の二次電池セルに値の小さい抵抗を繋げること等により実現される追加的な機能を実現するものであれば、本発明の第３の実施形態を適用できる。
【０１２１】
３．２．制御回路の制御信号
図１１は、第３の実施形態に係る保護用半導体装置における制御回路２１０の制御信号の一例について説明する図である。第３の実施形態を示す図９・図１０の回路には、断線検出動作の際に接続される電圧センス抵抗より小さい抵抗Ｒ１１〜Ｒ４１よりも、更に小さい抵抗Ｒｃｂ１〜Ｒｃｂ４が接続されている。
【０１２２】
各制御信号の基本的な動作は、図６に示す第２の実施形態に係る保護用半導体装置における制御回路１１０の各制御信号と同じである。ただし、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨになる前に、端子ＣＢ１〜ＣＢ４のいずれか（例えば、端子ＣＢｘ）がＨ出力し、抵抗Ｒｃｂｘと接続するＮＭＯＳトランジスタＭｃｂｘのいずれかがＯＮ状態となっている場合に備えて、制御回路２１０により断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨとされる時点の「ｔｃｂ」期間前に、制御回路２１０は、ＣＢＣＴＬ信号をＨからＬへ切り替える。これを受けて、セル放電制御回路２２０は、端子ＣＢ１〜ＣＢ４の出力状態に拘らず、端子ＣＢ１〜ＣＢ４の出力を強制的にＬに変更する。この直後、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨ出力となり断線検出動作が行われる際には、第３の実施形態に係る保護用半導体装置は、前述の追加的な機能を実現するための回路が備わらない第１の実施形態に係る保護用半導体装置と同じ状態となっている。なお、断線確認動作前の抵抗制御時間であるｔｃｂは、二次電池セル及び全体回路が、通常動作状態に戻るのに必要な程度の時間であればよい。
【０１２３】
３．３．保護用半導体装置の動作
図１２及び図９・図１０を用いて、本発明の第３の実施形態に係る保護用半導体装置の動作を説明する。図１２は、第３の実施形態に係る保護用半導体装置の動作タイムチャートである。タイムチャートには動作の説明に必要な信号のみ示している。断線検出動作は、図８により説明した内容と略同一である。また、図１２のタイムチャートにおいても、保護用半導体装置の電池接続端子と二次電池セルとが、最初「接続」しており、途中で「断線」し、その後再び「接続」している例を示している。以下、時間軸に沿って説明する。
【０１２４】
［時間Ｔ１：］二次電池セルと電池接続端子ＶＣ２が断線したタイミングを示している。
【０１２５】
［時間Ｔ２：］制御回路２１０から出力されるＣＢＣＴＬ信号が、ＨからＬへ変化することで、セル放電制御回路２２０の出力は強制的にＬに変化し、電圧検出回路２０１〜２０４の出力に拠らずに、ＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４に対してＬ出力される状態に移行する。
【０１２６】
[時間Ｔ３：]制御回路２１０の出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴが、出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、判定回路１２０に断線検出確認中であることが知らされる。同時に、制御信号ＶＧ１が、出力Ｈから出力Ｌに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＮ状態にされる。また、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４のいずれもがＯＦＦ状態にされる。これらのことにより、抵抗Ｒｓ１１及び抵抗Ｒｓ１２に対して、抵抗Ｒｓ１３が直列接続され、抵抗Ｒ１１が並列接続される。また、抵抗Ｒｓ２１及び抵抗Ｒｓ２２に対して、抵抗Ｒｓ２３が直列接続される。
【０１２７】
電池接続端子ＶＣ２の電位は、二次電池セルＢＡＴ１の正極側接続端子である電池接続端子ＶＣ１の電位に近づくように引き上げられる。その結果、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧が高くなるため、コンパレータ１２の出力が検出状態であるＬに反転する。これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳはＬからＨに反転する。断線確認動作中である（即ち、断線確認信号ＬＴＥＳＴの出力がＨである）から、判定回路１２０内のＡＮＤ回路１２４は、検出信号ＶＨＳはＬからＨに反転しても、高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔを出力Ｌのまま変化させない（即ち、このとき高電圧の検出はしない）。判定回路１２０内のＡＮＤ回路１２５は、断線確認動作中であるから、検出信号ＶＨＳがＬからＨに反転したのに合わせて、断線検出動作信号ＬＴＤｅｔをＬからＨに反転させる。
【０１２８】
[時間Ｔ４：]判定回路１２０内の遅延回路１２３は、設定された遅延時間が経過するまで、検出信号ＶＨＳがＨであったことにより、出力ＤＬＹ２にＨパルスを出力する。論理回路Ｂ１２２は、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨであり、且つ、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳがＨとなっている間に、遅延回路１２３の出力ＤＬＹ２からＨパルスが出力されたことにより、断線が発生したと判定し、出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔを断線検出状態を示すＨに反転する。
【０１２９】
[時間Ｔ５：]断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬとなり、制御信号ＶＧ１が出力Ｌから出力Ｈに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＦＦ状態に戻り、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｈから出力Ｌに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４がＯＮ状態に戻る。これらのことにより、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧が戻る。これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳは、ＨからＬに反転する（戻る）が、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬであるため、論理回路Ｂ１２２の出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔは、Ｈのまま変化しない。また、このとき断線検出信号ＬＣｏｕｔのＨ信号は、制御回路２１０にも入力され続け、制御回路２１０もＣＢＣＴＬ信号のＬ状態を維持する。よって、セル放電制御回路２２０は、電圧検出回路２０１〜２０４の出力に拠らずに、ＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４へＬ信号を出力し続ける。
【０１３０】
[時間Ｔ６：]制御回路２１０の出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴが、出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、判定回路１２０に断線検出確認中であることが知らされる。同時に、制御信号ＶＧ２が、出力Ｈから出力Ｌに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ２がＯＮ状態にされる。また、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４がいずれもＯＦＦ状態にされる。これらのことにより、抵抗Ｒｓ１１及び抵抗Ｒｓ１２に対して、抵抗Ｒｓ１３が直列接続される。また、抵抗Ｒｓ２１及び抵抗Ｒｓ２２に対して、抵抗Ｒｓ２３が直列接続され、抵抗Ｒ２１が並列接続されることから、電池接続端子ＶＣ２の電位は、二次電池セルＢＡＴ２の負極側接続端子である電池接続端子ＶＣ３の電位に近づくように引き下げられる。その結果、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧は低くなるが、逆に電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２に掛かる電圧が高くなる。その結果、コンパレータ１１が高電圧を検出して、その出力が検出状態であるＬに反転する。これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳは、ＬからＨに反転する。
【０１３１】
ここで、断線確認動作中に（即ち、断線確認信号ＬＴＥＳＴの出力がＨであるときに）、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳが、ＬからＨに反転することになるが、論理回路Ｂ１２２の出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔは、既に検出状態であるＨを示しているため変化は無い。
【０１３２】
[時間Ｔ７：]時間Ｔ５と同様に、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬとなり、制御信号ＶＧ２が出力Ｌから出力Ｈに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ２がＯＦＦ状態に戻り、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｈから出力Ｌに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４がＯＮ状態に戻る。これらのことにより、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧が戻る。これにより、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳは、ＨからＬに反転する（戻る）が、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬであるため、論理回路Ｂ１２２の出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔは、Ｈのまま変化しない。断線検出信号ＬＣｏｕｔがＨであることから、ＣＢＣＴＬ信号はＬのままとなり、セル放電制御回路２２０の出力も強制的にＬ状態を維持する。
【０１３３】
[時間Ｔ８：]ここで、断線検出を受けて断線した箇所が修理されたとする。
【０１３４】
[時間Ｔ９：]制御回路２１０の出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴが、出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、論理回路Ｂ１２２に断線検出確認中であることが知らされる。同時に、制御信号ＶＧ１が、出力Ｈから出力Ｌに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＮ状態にされる。また、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｌから出力Ｈに切り換わり、ＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４のいずれもがＯＦＦ状態にされる。これらのことにより、抵抗Ｒｓ１１及び抵抗Ｒｓ１２に対して、抵抗Ｒｓ１３が直列接続され、抵抗Ｒ１１が並列接続される。また、抵抗Ｒｓ２１及びＲｓ２２に対して、抵抗Ｒｓ２３が直列接続される。しかしながら、時間Ｔ２−Ｔ３間や時間Ｔ４−Ｔ５間のときと異なり、電源接続端子ＶＣ２は二次電池セルに接続されているので、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧はＶＢＡＴ２から変化することは無い。よって、障害検出回路１０の出力ＶＨＳは変化しない。
【０１３５】
[時間Ｔ１０：]判定回路１２０内の遅延回路１２３は、設定された遅延時間が経過するまで、検出信号ＶＨＳがＬであったことにより、出力ＤＬＹ２にＨパルスを出力する。論理回路Ｂ１２２は、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨであり、且つ、障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳがＬとなっている間に、遅延回路１２３の出力ＤＬＹ２からＨパルスが出力されたことにより、断線から復帰したと判定し、出力である断線検出信号ＬＣｏｕｔを断線復帰状態を示すＬに反転する。
【０１３６】
[時間Ｔ１１：]制御回路２１０の出力である断線確認信号ＬＴＥＳＴが、出力Ｈから出力Ｌに切り換わり、論理回路Ｂ１２２に断線検出確認が終了したことが知らされる。同時に、制御信号ＶＧ１が出力Ｌから出力Ｈに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１がＯＦＦ状態に戻り、制御信号Ｒｓｗ１〜Ｒｓｗ４の出力が出力Ｈから出力Ｌに切り換わってＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４がＯＮ状態に戻る。[時間Ｔ９]と同じく、電源接続端子ＶＣ３は二次電池セルに接続されているので、電池接続端子ＶＣ２とＶＣ３の間に掛かる電圧が変化することは無い。
【０１３７】
また、制御回路２１０は、判定回路１２０から出力されるＬＣｏｕｔがＬになったこと、及び、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬになったことにより、セル充電制御回路２２０に対して、ＣＢＣＴＬ信号をＬからＨに切り換えて出力する。これを受けてセル放電制御回路２２０は、検出回路２０１〜２０４及び保護用半導体装置１の状態がＮＭＯＳトランジスタＭｃｂ１〜Ｍｃｂ４に対してＨ出力できる状態にあれば、Ｈを出力する状態に移行する。
【０１３８】
以上が、二次電池セルと電池接続端子ＶＣ２が断線した場合の、第３の実施形態に係る保護用半導体装置の動作の例である。他の電池接続端子（例えば、ＶＣ３やＶＣ４）と二次電池セルが断線した場合については、原理的に上記の例と動作が同じであるため、説明を省略する。
【０１３９】
３．４．第３の実施形態のまとめ
以上のように、第３の実施形態では、直列接続された二次電池セルにおける、個々の二次電池セルに対して電圧変動を検出するコンパレータを設置してある、二次電池セルの保護用半導体装置において、個々の二次電池セルのためのコンパレータを構成する抵抗に対して、別の抵抗を、個々の二次電池セルに関して順番に、一時的に並列接続して、その並列接続の際の個々の二次電池セルと保護用半導体装置との接続端子における電位の変動を前記コンパレータにより検出する。その別の抵抗を一時的に並列接続する際に、同時に、全ての二次電池セルの夫々のためのコンパレータを構成する抵抗に対して、更に別の抵抗を夫々直列接続することにより、コンパレータの反転レベルを高くする。その際に、個々の二次電池セルに別途並列接続して繋がる抵抗を無効化する。このようにすることにより、個々の二次電池セルの正極と負極との間に抵抗が繋げられている構成を有する直列接続の二次電池に対しても、個々の二次電池セルと電池接続端子と間の断線検出機能を正しく行うことができる。
【０１４０】
[第４の実施形態]
本発明の第１乃至第３の実施形態に係る保護用半導体装置は、高電圧の検出と断線の検出とを行う。ここで、保護用半導体装置が高電圧保護検出状態となった場合に、更に断線検出のためのテストを行ってしまうと、高電圧保護検出状態を保持できなくなってしまうため、判定回路１２０により高電圧保護検出中には断線確認動作を行わないように制御されている。
【０１４１】
しかしながら、断線が生じたことによって二次電池において過充電状態が生じ、このことにより保護用半導体装置が高電圧保護検出状態に移行してしまうことがある。このような場合、断線が生じているにもかかわらず、断線検出のためのテスト（断線確認動作）が行われないことになり、結果として、断線が検出され得ないことになる。
【０１４２】
そこで、本発明の第４の実施形態に係る保護用半導体装置では、断線テストを行っていることを示す内部信号（断線確認信号ＬＴＥＳＴ）がＯＮであるならば、過充電検出状態（高電圧保護検出状態）を保持する回路に対して障害検出回路の信号を入力せず、過充電検出状態（高電圧保護検出状態）を保持する回路にて保持されている状態をそのまま再帰的に入力するセレクタ回路が追加される。このことにより、断線検出のためのテストの有無に関わらず過充電検出状態（高電圧保護検出状態）が維持され得るようになり、過充電検出状態（高電圧保護検出状態）においても断線検出を行える。
【０１４３】
４．１．第１乃至第３の実施形態における判定回路の一部の構成及び動作について
第４の実施形態についての説明に先立ち、まず、第１乃至第３の実施形態に係る保護用半導体装置の判定回路１２０の、特に、入力部分と出力部分との一部の回路の構成を説明する。図１３は、第１乃至第３の実施形態に係る保護用半導体装置の判定回路１２０の、入力部分と出力部分との一部の回路の構成を示す図である。
【０１４４】
図１３に示す回路は、障害検出回路１０に含まれるＮＡＮＤ回路１５、排他的論理和回路１４０、ＮＡＮＤ回路１４５、ＮＯＲ回路１４６、フリップフロップ１５０、及び、インバータ１４２、１４４、１４８を含む。排他的論理和回路１４０は、高電圧検出復帰の遅延時間を設定する遅延回路１２３に含まれる、高電圧検出復帰の遅延時間を生成する回路へ信号を送る回路であり、ＮＡＮＤ回路１５の出力信号と、フリップフロップ１５０の出力信号である高電圧検出信号ＶＨｏｕｔとを入力信号とする。ＮＡＮＤ回路１４５は、遅延回路１２３の２つの出力信号と、ＮＡＮＤ回路１５の出力信号の反転を入力信号とする。ＮＯＲ回路１４６は、ＮＡＮＤ回路１５の出力信号、遅延回路１２３の１つの出力信号、及び、フリップフロップ１５０の出力信号である高電圧検出信号ＶＨｏｕｔの逆相信号ＶＨｏｕｔｂを、入力信号とする。フリップフロップ１５０は、ＮＡＮＤ回路１４５の出力信号、ＮＡＮＤ回路１４５の出力信号の反転信号、及び、ＮＯＲ回路１４６の出力信号を入力信号とし、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔ及びその逆相信号ＶＨｏｕｔｂを出力信号とする。
【０１４５】
次に、図１３に示す回路の動作を説明する。まず、判定回路１２０が高電圧保護検出状態を保持していない状況を想定する。このとき、排他的論理和回路１４０の一方の入力には、判定回路１２０における高電圧保護検出状態ではない状態を示す高電圧検出信号（即ち、ＶＨｏｕｔ＝“Ｌ”)が入力されている。ＮＡＮＤ回路１５は、高電圧検出用コンパレータ１１、１２、１３、１４の出力のＮＡＮＤを出力する。どれか一つのコンパレータの出力が、検出状態（“Ｌ”状態）となった場合には、排他的論理和回路１４０のもう一方の入力には、ＮＡＮＤ回路１５がこのとき出力する“Ｈ”信号が入力する。従って、排他的論理和回路１４０は、ＮＡＮＤ回路１５の出力に従い、高電圧検出復帰の遅延時間を生成する回路へ“Ｈ”信号を送る。ここで、所定の（遅延）時間後も、ＮＡＮＤ回路１５が“Ｈ”信号を出力していれば、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔが“Ｈ”となり、保護用半導体装置は、高電圧保護検出状態となる。
【０１４６】
次に、判定回路１２０が高電圧保護検出状態を保持している状況を想定する。このとき、排他的論理和回路１４０の一方の入力には、判定回路１２０における高電圧保護検出状態を示す高電圧検出信号（即ち、ＶＨｏｕｔ＝“Ｈ”)が入力されている。全てのコンパレータ１１の出力が、通常状態（“Ｈ”状態）となった場合には、ＮＡＮＤ回路１５は“Ｌ”信号を出力し、この“Ｌ”信号が排他的論理和回路１４０のもう一方の入力に送られる。従って、排他的論理和回路１４０は、２つの入力に従い、高電圧検出復帰の遅延時間を生成する回路へ“Ｈ”信号を送る。ここで、所定の（遅延）時間後も、ＮＡＮＤ回路１５が“Ｌ”信号を出力していれば、判定回路１２０の出力の高電圧検出信号ＶＨｏｕｔが“Ｌ”となり、保護用半導体装置は、高電圧保護検出状態でない状態に復帰する。
【０１４７】
なお、上述の、判定回路１２０が高電圧保護検出状態を保持している状況のとき（即ち、ＶＨｏｕｔ＝“Ｈ”のとき)には、図１、図５及び図９における制御回路１１０は、断線確認信号ＬＴＥＳＴを出力“Ｌ”のままとして変化させない。従って、この際には、断線確認のためのテストが行われない。
【０１４８】
４．２．保護用半導体装置の構成
次に、本発明の第４の実施形態に係る保護用半導体装置１を説明する。図１４は、本発明の第４の実施形態に係る保護用半導体装置１と、二次電池セルの結線図である。第４の実施形態に係る保護用半導体装置は、本発明の第２の実施形態に係る保護用半導体装置と、略同様の構成である。よって、両者の差異を中心に説明する。
【０１４９】
第４の実施形態に係る保護用半導体装置１の障害検出回路１０は、コンパレータ１１、１２、１３、１４、参照電圧Ｖｒ１１、Ｖｒ２１、Ｖｒ３１、Ｖｒ４１、分圧抵抗Ｒｓ１１、Ｒｓ１２、Ｒｓ２１、Ｒｓ２２、Ｒｓ３１、Ｒｓ３２、Ｒｓ４１、Ｒｓ４２、センス電圧変更回路１０１、１０２、１０３、１０４、及び、ＮＡＮＤ回路１５に加えて、ヒステリシス生成回路３５１、３５２、３５３、３５４で構成されている。
【０１５０】
図１４に示すように、ヒステリシス生成回路３５１は、抵抗Ｒｓ１４とＰＭＯＳトランジスタＭ３１との並列接続により構成されている。他のヒステリシス生成回路３５２、３５３、３５４も同様である。
【０１５１】
図１４に示す第４の実施形態に係る保護用半導体装置１の障害検出回路１０において、コンパレータ１１、抵抗Ｒｓ１１、Ｒｓ１２、Ｒｓ１４、ヒステリシス生成用のＮＭＯＳスイッチＭ３１、参照電圧Ｖr１１、及び、センス電圧変更回路１０１が、第１の二次電池セルＢＡＴ１の高電圧及び断線を検出するための回路を構成している。抵抗Ｒｓ１１、抵抗Ｒｓ１２、抵抗Ｒｓ１４、及びセンス電圧変更回路１０１は直列接続され、電池接続端子ＶＣ１とＶＣ２間に接続されている。抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２の接続ノードは、コンパレータ１１の反転入力に接続されている。コンパレータ１１の非反転入力と電池接続端子ＶＣ２間には、参照電圧Ｖr１１が接続されている。なお、抵抗Ｒｓ１１と抵抗Ｒｓ１２が、第１の二次電池セルＢＡＴ１に対する電圧センス抵抗である。
【０１５２】
ヒステリシス生成回路３５１では、第１の二次電池セルＢＡＴ１の高電圧及び断線を検出するための回路が高電圧を検出しない間は、ＮＭＯＳトランジスタＭ３１がＯＮにされて抵抗Ｒｓ１４が短絡されている。一方、高電圧が検出されている間には、（後で説明する）高電圧ヒステリシス用信号ＶＨｈｙｓによりＮＭＯＳトランジスタＭ３１がＯＦＦにされる。これにより、抵抗Ｒｓ１４が抵抗Ｒｓ１２と電源接続端子ＶＣ２の間に挿入される。このことにより、高電圧及び断線を検出するための回路において、高電圧保護検出状態から復帰するときの電圧が、高電圧保護検出状態に移行するときの電圧よりも低くなる。即ち、高電圧及び断線を検出するための回路が、高電圧保護検出状態に関してヒステリシスを有することになる。
【０１５３】
センス電圧変更回路１０１は、第２の実施形態におけるものと同様の構成である。更に、第２セルＢＡＴ２から第４セルＢＡＴ４の障害検出回路においても、上記第１セルＢＡＴ１と同様の構成である。
【０１５４】
制御回路４１０は、入力として断線検出信号ＬＣｏｕｔが接続され、出力として、制御信号ＶＧ１、ＶＧ２、ＶＧ３、ＶＧ４が内部抵抗変更回路３００のＰＭＯＳトランジスタＭ１〜Ｍ４に接続され、断線確認信号ＬＴＥＳＴが判定回路３２０に接続される。更に、制御回路４１０は、出力として、制御信号Ｒｓｗ１、Ｒｓｗ２、Ｒｓｗ３、Ｒｓｗ４が、センス電圧変更回路１０１〜１０４のＰＭＯＳトランジスタＭ１１〜Ｍ１４のゲートに接続される。また、図示していないが、制御信号ＶＧ１〜ＶＧ４、断線確認信号ＬＴＥＳＴ、及び、制御信号Ｒｓｗ１、Ｒｓｗ２、Ｒｓｗ３、Ｒｓｗ４を生成するために、クロック又は外部トリガ等が入力として接続される。
【０１５５】
判定回路３２０は、障害検出回路１０が、高電圧を検出したのか断線を検出したのかを判定する回路である。判定回路３２０は、セレクタ回路３２７、ＡＮＤ回路３２４、ＡＮＤ回路３２５、論理回路Ａ１２１、論理回路Ｂ１２２、ＮＯＲ回路３５２、遅延回路１２３、及び、インバータ回路３２６を含む。
【０１５６】
判定回路３２０は、入力として障害検出回路１０の出力である検出信号ＶＨＳと、断線確認信号ＬＴＥＳＴとが接続され、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔ、高電圧ヒステリシス用信号ＶＨｈｙｓ、及び断線検出信号ＬＣｏｕｔを出力する。判定回路３２０の内部の詳細については後述する。
【０１５７】
判定回路３２０の入力部にあるセレクタ回路３２７は、入力として高電圧検出信号ＶＨｏｕｔと、障害検出回路１０（のＮＡＮＤ回路１５）の出力である検出信号ＶＨＳとが接続され、それらのうち断線確認信号ＬＴＥＳＴの状態によって選択されたものが出力される。
【０１５８】
ＡＮＤ回路３２４は、入力として高電圧検出信号ＶＨｏｕｔと、セレクタ回路３２７の出力信号の反転信号とが接続され、高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔが出力される。ＡＮＤ回路３２５は、入力として、障害検出回路１０（のＮＡＮＤ回路１５）の出力である検出信号ＶＨＳと、断線確認信号ＬＴＥＳＴとが接続され、断線検出動作信号ＬＴＤｅｔが出力される。
【０１５９】
論理回路Ａ１２１は、入力として高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔと、遅延回路１２３の遅延出力ＤＬＹ１とが接続され、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔが出力される。
【０１６０】
論理回路Ｂ１２２は、入力として断線検出動作信号ＬＴＤｅｔと、遅延回路１２３の出力ＤＬＹ２とが接続され、断線検出信号ＬＣｏｕｔが出力される。
【０１６１】
ＮＯＲ回路３５２は、入力として高電圧検出信号ＶＨｏｕｔと、断線確認信号ＬＴＥＳＴとが接続され、高電圧ヒステリシス用信号ＶＨｈｙｓを出力する。
【０１６２】
遅延回路１２３は、入力として高電圧検出動作信号ＶＨＤｅｔと、断線検出動作信号ＬＴＤｅｔと、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔと、断線検出信号ＬＣｏｕｔとが接続される。更に、遅延出力ＤＬＹ１が出力されて論理回路Ａ１２１の入力として接続され、遅延出力ＤＬＹ２が出力されて論理回路Ｂ１２２の入力として接続される。
【０１６３】
遅延回路１２３はノイズ等による誤検出を防止するための検出／復帰の遅延時間を設定する回路である。障害検出回路１０が高電圧を検出したときは、遅延回路１２３は、ＡＮＤ回路１２４の出力ＶＨＤｅｔがＬからＨに変化すると動作を開始し、設定された時間を経過するまでＡＮＤ回路１２４の出力ＶＨＤｅｔがＨであった場合に、出力ＤＬＹ１にＨパルスを出力する。高電圧保護検出状態から復帰するときは、遅延回路１２３は、ＡＮＤ回路１２４の出力ＶＨＤｅｔがＨからＬに変化すると動作を開始し、設定された時間を経過するまでＡＮＤ回路１２４の出力ＶＨＤｅｔがＬであった場合に、Ｈパルスを出力する。検出／復帰の判断は、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔで為される。例えば、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔがＨの場合は検出と、Ｌの場合は復帰と、判断される。
【０１６４】
障害検出回路１０が断線を検出したときは、遅延回路１２３は、ＡＮＤ回路１２５の断線検出動作信号の出力ＬＴＤｅｔがＬからＨに変化すると動作を開始し、設定された時間を経過するまでＡＮＤ回路１２５の断線検出動作信号の出力ＬＴＤｅｔがＨであった場合に、出力ＤＬＹ２にＨパルスを出力する。断線検出状態から復帰するときは、遅延回路１２３は、ＡＮＤ回路１２５の断線検出動作信号の出力ＬＴＤｅｔがＨからＬに変化すると動作を開始し、設定された時間を経過するまでＡＮＤ回路１２５の断線検出動作信号の出力ＬＴＤｅｔがＬであった場合に、Ｈパルスを出力する。検出／復帰の判断は、断線検出信号ＬＣｏｕｔで為される。例えば、断線検出信号ＬＣｏｕｔがＨの場合は検出と、Ｌの場合は復帰と、判断される。
【０１６５】
なお、高電圧検出時、高電圧復帰時、断線検出時、断線復帰時に関する設定時間が同じである必要は無く、異なっていても構わない。また、遅延回路１２３は同様な動作をする回路であればカウンターや容量を定電流で充電する方式などいかなる構成であっても構わない。
【０１６６】
４．３．判定回路の一部の構成及び動作について
次に、第４の実施形態に係る保護用半導体装置の判定回路３２０の、特に、入力部分と出力部分との一部の回路の構成を説明する。図１５は、第４の実施形態に係る保護用半導体装置の判定回路３２０の、入力部分と出力部分との一部の回路の構成を示す図である。
【０１６７】
図１５に示す回路は、障害検出回路１０に含まれるＮＡＮＤ回路１５、セレクタ回路３２７、排他的論理和回路１４０、ＮＡＮＤ回路１４５、ＮＯＲ回路１４６、フリップフロップ１５０、ＮＯＲ回路３５２、及び、インバータ１４８、３５４、３５６を含む。
【０１６８】
図１３に示す第１乃至第３の実施形態に係る保護用半導体装置の判定回路１２０の、入力部分と出力部分との一部の回路と比較すると、図１５に示す回路では、セレクタ回路３２７が加えられている。セレクタ回路３２７の第１の入力には高電圧検出信号ＶＨｏｕｔが入力され、第２の入力には障害検出回路１０のＮＡＮＤ回路１５の出力信号が入力される。更に、セレクタ回路３２７のセレクト端子には断線確認信号ＬＴＥＳＴが入力される。セレクト回路３２７は、セレクト端子にＨ信号が入力されると、第１の入力（図１５のＡ端子）に入力される信号を出力し、セレクト端子にＬ信号が入力されると、第２の入力（図１５のＢ端子）に入力される信号を出力する。即ち、セレクト回路３２７は、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＨであるとき（断線テスト中であるとき）には、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔを出力し、断線確認信号ＬＴＥＳＴがＬであるとき（断線テスト中で無いとき）には、障害検出回路１０のＮＡＮＤ回路１５の出力信号を出力する。
【０１６９】
排他的論理和回路１４０は、高電圧検出復帰の遅延時間を設定する遅延回路１２３に含まれる、高電圧検出復帰の遅延時間を生成する回路へ信号を送る回路であり、セレクタ回路３２７の出力信号と、フリップフロップ１５０の出力信号である高電圧検出信号ＶＨｏｕｔとを入力信号とする。ＮＡＮＤ回路１４５は、遅延回路１２３の２つの出力信号と、セレクタ回路３２７の出力信号を入力信号とする。ＮＯＲ回路１４６は、ＮＡＮＤ回路１５の出力信号、遅延回路１２３の出力信号、及び、フリップフロップ１５０の出力信号である高電圧検出信号ＶＨｏｕｔの逆相信号ＶＨｏｕｔｂを、入力信号とする。フリップフロップ１５０は、ＮＡＮＤ回路１４５の出力信号、ＮＡＮＤ回路１４５の出力信号の反転信号、及び、ＮＯＲ回路１４６の出力信号を入力信号とし、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔ及びその逆相信号ＶＨｏｕｔｂを出力信号とする。
【０１７０】
次に、図１５に示す回路の動作を説明する。まず、断線テストが行われていない場合（即ち、断線確認信号ＬＴＥＳＴ＝Ｌである場合）、セレクタ回路３２７のセレクト端子にはＬ信号が入力され、セレクタ回路３２７のＢ端子（第２の入力）に入力されている障害検出回路１０のＮＡＮＤ回路１５の出力信号が、セレクタ回路３２７より出力される。このことにより、断線テストが行われていない状態においては、第１乃至第３の実施形態に係る保護用半導体装置と同様に、第４の実施形態に係る保護用半導体装置は、高電圧保護検出状態になること、及び、高電圧保護検出状態から復帰することができる。
【０１７１】
断線テストが行われている場合（即ち、断線確認信号ＬＴＥＳＴ＝Ｈである場合）、セレクタ回路３２７のセレクト端子にはＨ信号が入力され、セレクタ回路３２７のＡ端子（第１の入力）に入力されている高電圧検出信号ＶＨｏｕｔが、セレクタ回路３２７より出力される。このとき、セレクタ回路３２７の後段にある排他的論理和回路１４０には、両方の入力端子に同相の信号が入力される。つまり、高電圧検出信号が高電圧保護検出状態であるとき（ＶＨｏｕｔ＝Ｈのとき）には、両方の入力端子にＨが入力され、高電圧検出信号が高電圧保護検出状態で無いとき（ＶＨｏｕｔ＝Ｌのとき）には、両方の入力端子にＬが入力される。このとき排他的論理和回路１４０はＬを出力するので、後段にある高電圧検出復帰の遅延時間を生成する回路は動作しないことになる。高電圧検出復帰の遅延時間を生成する回路が動作しないことにより、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔの内容は変動しないことになる。
【０１７２】
即ち、断線テストが行われ、それにより障害検出回路１０の出力が変動するとしても、高電圧検出復帰の遅延時間を生成する回路が動作しないので、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔの内容は変動しない。つまり、保護用半導体装置が高電圧保護検出状態となった場合に断線検出のためのテストを行っても高電圧保護検出状態はフリップフロップ１５０において保持される。また、このことにより、判定回路３２０が、高電圧保護検出中には断線確認動作を行わないように制御する、という必要は無くなる。
【０１７３】
以下の表１は、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔ、断線確認信号ＬＴＥＳＴ、及び、セレクト回路３２７の出力（ｖｄ１ｑ）の関係を示す表である。なお、「ＶＨＳ」は、ＮＡＮＤ回路１５の出力信号を示す
【表１】
2012208120.tif 000048
【０１７４】
また、図１５に示す回路において、フリップフロップ１５０の後段には、２つのインバータ３５４、３５６で構成される、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔに対してヒステリシス（ＶＨｈｙｓ）を形成する回路が、接続されている。この回路の直前にＮＯＲ回路３５２が配置される。ＮＯＲ回路３５２には、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔと、断線確認信号ＬＴＥＳＴとが入力する。このＮＯＲ回路３５２により、断線テスト中には（即ち、ＬＴＥＳＴ＝Ｈのときには）、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔの状態にかかわらず、ヒステリシスを形成する回路の出力である高電圧ヒステリシス用信号がＬに固定される。これにより、障害検出回路１０におけるヒステリシス生成回路３５１、３５２、３５３、３５４のＮＭＯＳトランジスタＭ３１、Ｍ３２、Ｍ３３、Ｍ３４がＯＮとなり、ヒステリシス生成回路３５１、３５２、３５３、３５４は短絡状態となる。すなわち、ＮＯＲ回路３５２により、断線状態が発生しているか否かを示す閾値の電圧（特に、断線検出状態から復帰するときの電圧）が、高電圧検出信号のヒステリシスにより下がらないように、制御されている。このことにより、断線テストの直前の高電圧検出信号の状態に拠らず、断線状態が発生しているか否かを示す閾値の電圧は一定となり、断線状態を誤検出することが防がれる。
【０１７５】
以下の表２は、高電圧検出信号ＶＨｏｕｔ、断線確認信号ＬＴＥＳＴ、及び、高電圧ヒステリシス用信号ＶＨｈｙｓの関係を示す表である。
【表２】
2012208120.tif 000049
【０１７６】
４．４．第４の実施形態のまとめ
以上のように、第１の実施形態では、直列接続された二次電池セルにおける、個々の二次電池セルに対して電圧変動を検出するコンパレータを設置してある、二次電池の保護用半導体装置において、個々の二次電池セルのためのコンパレータを構成する抵抗に対して、別の抵抗を、個々の二次電池セルに関して順番に、一時的に並列接続する。その並列接続の際の個々の二次電池セルと保護用半導体装置との接続端子における電位の変動を、前記コンパレータにより検出する。当該保護用半導体装置は、二次電池セルと保護用半導体装置との断線の確認を行う際、その直前の、いずれかの二次電池が高電圧であるか否かを示す信号の内容を、断線確認動作中、保持する回路を有する。このようにすることにより、保護用半導体装置が高電圧保護検出状態となった場合に断線検出のためのテストを行っても、高電圧保護検出状態は保持される。
【符号の説明】
【０１７７】
１、２・・・保護用半導体装置、１０・・・障害検出回路、１５・・・ＮＡＮＤ回路、１００・・・内部抵抗変更回路、１１０、２１０、４１０・・・制御回路、１２０、３２０・・・判定回路、２２０・・・セル放電制御回路。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７８】
【特許文献１】特開２００８‐０２７６５８号公報
【図１】
2012208120.tif 000050
【図２】
2012208120.tif 000051
【図３】
2012208120.tif 000052
【図４】
2012208120.tif 000053
【図５】
2012208120.tif 000054
【図６】
2012208120.tif 000055
【図７】
2012208120.tif 000056
【図８】
2012208120.tif 000057
【図９】
2012208120.tif 000058
【図１０】
2012208120.tif 000059
【図１１】
2012208120.tif 000060
【図１２】
2012208120.tif 000061
【図１３】
2012208120.tif 000062
【図１４】
2012208120.tif 000063
【図１５】
2012208120.tif 000064