バッテリ保護ＩＣ及びバッテリ装置
【課題】 いかなる個数のバッテリを直列接続しても対応することができ、耐圧が高くならないバッテリ保護ＩＣ及びそのバッテリ保護ＩＣを搭載したバッテリ装置を提供する。
【解決手段】 一のバッテリ保護ＩＣにおける充電制御信号入力端子及び放電制御信号入力端子に、クランプ回路１２１が設けられるので、これらの端子に接続される他のバッテリ保護ＩＣの出力ドライバ１１２に、耐圧以上の電圧が印加されなくなる。よって、バッテリ保護ＩＣの耐圧が高くならなくてもよくなる。
【解決手段】 一のバッテリ保護ＩＣにおける充電制御信号入力端子及び放電制御信号入力端子に、クランプ回路１２１が設けられるので、これらの端子に接続される他のバッテリ保護ＩＣの出力ドライバ１１２に、耐圧以上の電圧が印加されなくなる。よって、バッテリ保護ＩＣの耐圧が高くならなくてもよくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを保護するバッテリ保護ＩＣ及び複数のバッテリ保護ＩＣを搭載したバッテリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯用電子機器が普及している。通常、この機器は、バッテリ及びバッテリを保護するバッテリ保護ＩＣを搭載したバッテリ装置によって駆動している。複数のバッテリが直列接続または並列接続されることにより、バッテリ装置は携帯用電子機器によって要求される携帯用電子機器の電源電圧を発生し、その電源電圧によって携帯用電子機器は動作している。
【０００３】
ここで、いかなる個数のバッテリを直列接続しても対応することができるバッテリ保護ＩＣが提案されている。この提案では、複数のバッテリからなるブロックを保護するバッテリ保護ＩＣが複数使用され、これらの複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続して互いに通信している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１７７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１によって開示された技術では、各バッテリ保護ＩＣ内部の所定のトランジスタ（例えば、出力段のトランジスタ）に対し、最大で直列接続している全てのバッテリの電池電圧の合計電圧が印加されてしまう。よって、バッテリ保護ＩＣの耐圧が合計電圧分だけ必要になってしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、いかなる個数のバッテリを直列接続しても対応することができ、耐圧が高くならないバッテリ保護ＩＣ及び複数のバッテリ保護ＩＣを搭載したバッテリ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、バッテリを保護するバッテリ保護ＩＣにおいて、充電器からバッテリへの充電を制御する充電制御信号を出力する充電制御信号出力端子と、前記バッテリの電池電圧を監視し、前記電池電圧が過充電検出電圧以上になると、その旨を検出し、検出信号を出力する電圧監視回路と、前記検出信号が出力されると、オフすることによって充電電流を遮断させる第一導電型の出力ドライバと、外部に抵抗が接続され、充電制御信号が入力する充電制御信号入力端子と、前記抵抗に発生した電圧によって前記充電制御信号入力端子の電圧がソース電圧側に引っ張られていくと、オフし、前記充電制御信号入力端子がオープンになるまたは前記充電制御信号入力端子にハイが入力されると、オンする前記第一導電型のトランジスタと、前記トランジスタのゲート電圧を所定電圧にクランプするクランプ回路と、前記トランジスタがオフすると、オンし、前記トランジスタがオンすると、オフすることによって前記充電電流を遮断させる前記出力ドライバと、を備えていることを特徴とするバッテリ保護ＩＣを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、一のバッテリ保護ＩＣにおける充電制御信号入力端子に、クランプ回路が設けられるので、この端子に接続される他のバッテリ保護ＩＣの出力ドライバに、耐圧以上の電圧が印加されなくなる。よって、バッテリ保護ＩＣの耐圧が高くならなくてもよくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】バッテリ保護ＩＣを示す図である。
【図２】複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続されたバッテリ装置を示す図である。
【図３】複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続されたバッテリ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
まず、バッテリ保護ＩＣの構成について説明する。図１は、バッテリ保護ＩＣを示す図である。
【００１０】
バッテリ保護ＩＣは、リチウムイオンバッテリなどのバッテリ１０４ａ〜１０４ｄの電池電圧を監視し、バッテリ１０４ａ〜１０４ｄを保護する。
バッテリ保護ＩＣは、充電制御信号出力端子１０３、充電制御信号入力端子１１８及びバッテリ接続端子１０５〜１０９を備えている。また、バッテリ保護ＩＣは、電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄ及び制御回路１１３を備えている。また、バッテリ保護ＩＣは、定電流回路１１５ａ〜１１５ｃ、抵抗１１５ｄ、ＮＭＯＳ１１９〜１２０、ＮＭＯＳ１２２、保護素子１１６、抵抗１１７及びクランプ回路１２１を備えている。また、バッテリ保護ＩＣは、制御回路１１４、保護素子１１１及び出力ドライバ１１２を備えている。
【００１１】
電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄは、バッテリ接続端子１０５〜１０９を介し、バッテリ１０４ａ〜１０４ｄにそれぞれ接続されている。電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄの出力端子は、制御回路１１３の入力端子に接続されている。制御回路１１３の出力端子は、制御回路１１４の入力端子に接続されている。
充電制御信号入力端子１１８は、保護素子１１６のカソードに接続され、抵抗１１７を介してＮＭＯＳ１１９のソースに接続され、クランプ回路１２１のアノードに接続され、ＮＭＯＳ１２２のゲートに接続されている。保護素子１１６及びクランプ回路１２１のカソードは、グランド端子に接続されている。ＮＭＯＳ１２０及びＮＭＯＳ１２２のソースは、グランド端子に接続されている。ＮＭＯＳ１１９のゲートは、ＮＭＯＳ１２０のゲート及びドレインに接続されている。電源端子とＮＭＯＳ１１９のドレインとの間に抵抗１１５ｄが設けられ、電源端子とＮＭＯＳ１２０のドレインとの間に定電流回路１１５ｃが設けられ、電源端子とクランプ回路１２１のアノードとの間に定電流回路１１５ｂが設けられ、電源端子とＮＭＯＳ１２２のドレインとの間に定電流回路１１５ａが設けられている。ＮＭＯＳ１２２のドレインは、制御回路１１４の入力端子に接続されている。
【００１２】
制御回路１１４の出力端子はＮＭＯＳ１１２のゲートに接続されている。ＮＭＯＳ１１２のソースはグランド端子に接続され、ＮＭＯＳ１１２のドレインは充電制御信号出力端子１０３及び保護素子１１１のカソードに接続されている。保護素子１１１のアノードはグランド端子に接続されている。充電制御信号出力端子１０３から出力された、充電を制御する充電制御信号は、充電制御ＦＥＴ１０１をオンオフ制御している。
【００１３】
次に、充電器（図示せず）からバッテリ１０４ａ〜１０４ｄへの充電を制御する過充電時におけるバッテリ保護ＩＣの動作について説明する。
【００１４】
電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄがバッテリ１０４ａ〜１０４ｄの電池電圧をそれぞれ監視している。少なくとも一つのバッテリの電池電圧が過充電検出電圧（過度の充電のため、充電を禁止する時の電圧）以上になると、少なくとも一つの電圧監視回路がその旨を検出する。その電圧監視回路は、検出信号を出力ドライバ１１２のゲートに制御回路１１３〜１１４を介して出力する。すると、出力ドライバ１１２はオフする。充電制御信号出力端子１０３は、充電制御信号を充電制御ＦＥＴ１０１のゲートに出力することになる。充電制御ＦＥＴ１０１のゲート電圧は、抵抗１０２により、ＥＢ＋端子に接続された充電器の充電器電圧にプルアップされる。よって、充電制御ＦＥＴ１０１はオフし、充電電流が遮断される。
【００１５】
また、充電制御信号が、充電制御信号入力端子１１８に入力し、ＮＭＯＳ１２２の閾値以上の信号が、充電制御信号入力端子１１８及び抵抗１１７を介してＮＭＯＳ１２２のゲートに印加されると、ＮＭＯＳ１２２は、オンする。すると、制御回路１１４の入力端子及び出力端子の電圧はローになり、出力ドライバ１１２のゲート電圧がローになる。すると、出力ドライバ１１２はオフする。充電制御信号出力端子１０３は、充電制御信号を充電制御ＦＥＴ１０１のゲートに出力することになる。充電制御ＦＥＴ１０１のゲート電圧は、抵抗１０２により、ＥＢ＋端子に接続された充電器の充電器電圧にプルアップされる。よって、充電制御ＦＥＴ１０１はオフし、充電電流が遮断される。このように、外部から充電制御信号入力端子１１８が制御され、バッテリ保護ＩＣは充電制御を行うことができる。なお、検出信号が電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄから出力されていても、出力されていなくても、充電制御信号が充電制御信号入力端子１１８に入力すると、充電電流が遮断される。
【００１６】
次に、バッテリ１０４ａ〜１０４ｄから負荷（図示せず）への放電を制御する過放電時におけるバッテリ保護ＩＣの動作について説明する。
【００１７】
図示しないが、充電制御ＦＥＴ１０１、抵抗１０２、放電制御ＦＥＴ及び抵抗が設けられ、バッテリ保護ＩＣ内部に充電制御のための上記の回路が二つ設けられている。充電制御のための上記の回路において、一方は上記のように過充電時に充電制御のために動作し、他方は過放電時に放電制御のために動作する。充電制御の場合、バッテリの電池電圧が過充電電圧以上になると、電圧監視回路がその旨を検出し、充電が制御され、放電制御の場合、バッテリの電池電圧が過放電電圧（過度の放電のため、放電を禁止する時の電圧）未満になると、電圧監視回路がその旨を検出し、放電が制御される。これらを用い、バッテリ保護ＩＣは充電制御と同様に放電制御も行うことができる。
【００１８】
次に、全てのバッテリの電池電圧が過放電検出電圧以上であって過充電検出電圧未満である通常時におけるバッテリ保護ＩＣの動作について説明する。
【００１９】
全ての電圧監視回路は、検出信号を出力ドライバ１１２のゲートに制御回路１１３〜１１４を介して出力しない。すると、出力ドライバ１１２はオンする。充電制御ＦＥＴ１０１のゲート電圧は、バッテリ保護ＩＣのグランド電圧になる。よって、充電制御ＦＥＴ１０１はオンし、充電電流が遮断されない。OLE#LINK3また、バッテリ保護ＩＣは充電制御と同様に放電制御も行い、放電制御ＦＥＴ（図示せず）はオンし、放電電流が遮断されない。
ここで、充電制御信号入力端子１１８及び放電制御信号入力端子を制御することによって充電制御及び放電制御を行うことができることを利用し、複数のバッテリ保護ＩＣをカスケード接続することにより、さらに複数のバッテリを保護することができる。
【００２０】
次に、複数のバッテリ保護ＩＣを搭載し、複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続されたバッテリ装置の構成について説明する。図２は、複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続されたバッテリ装置を示す図である。
バッテリ装置は、外部端子ＥＢ＋及び外部端子ＥＢ−を備えている。また、バッテリ装置は、抵抗２０４、抵抗２４０、Ｐ型の充電制御ＦＥＴ２０２、Ｐ型の放電制御ＦＥＴ２０１及びバッテリ２０６ａ〜２０６ｌを備えている。また、バッテリ装置は、バッテリ保護ＩＣ２２６〜２２８、抵抗２１１〜２１２、抵抗２１７〜２１８及び抵抗２２３〜２２４を備えている。
【００２１】
バッテリ保護ＩＣ２２８において、充電制御信号入力端子２２１がバッテリ保護ＩＣ２２８のグランド端子に抵抗２２３を介して接続され、放電制御信号入力端子２２２がバッテリ保護ＩＣ２２８のグランド端子に抵抗２２４を介して接続されている。また、バッテリ接続端子２３０ｋとバッテリ接続端子２３０ｌとの間にバッテリ２０６ｉが接続され、バッテリ接続端子２３０ｌとバッテリ接続端子２３０ｍとの間にバッテリ２０６ｊが接続され、バッテリ接続端子２３０ｍとバッテリ接続端子２３０ｎとの間にバッテリ２０６ｋが接続され、バッテリ接続端子２３０ｎとバッテリ接続端子２３０ｏとの間にバッテリ２０６ｌが接続されている。バッテリ２０６ｉ〜２０６ｌは、バッテリ保護ＩＣ２２８に並列に設けられている。
【００２２】
バッテリ保護ＩＣ２２７において、充電制御信号入力端子２１５が充電制御信号出力端子２１９に抵抗２１７を介して接続され、放電制御信号入力端子２１６が放電制御信号出力端子２２０に抵抗２１８を介して接続されている。また、バッテリ接続端子２３０ｆとバッテリ接続端子２３０ｇとの間にバッテリ２０６ｅが接続され、バッテリ接続端子２３０ｇとバッテリ接続端子２３０ｈとの間にバッテリ２０６ｆが接続され、バッテリ接続端子２３０ｈとバッテリ接続端子２３０ｉとの間にバッテリ２０６ｇが接続され、バッテリ接続端子２３０ｉとバッテリ接続端子２３０ｊとの間にバッテリ２０６ｈが接続されている。バッテリ２０６ｅ〜２０６ｈは、バッテリ保護ＩＣ２２７に並列に設けられている。
【００２３】
最上段のバッテリ保護ＩＣ２２６において、充電制御信号入力端子２０９が充電制御信号出力端子２１３に抵抗２１１を介して接続され、放電制御信号入力端子２１０が放電制御信号出力端子２１４に抵抗２１２を介して接続されている。また、バッテリ接続端子２３０ａとバッテリ接続端子２３０ｂとの間にバッテリ２０６ａが接続され、バッテリ接続端子２３０ｂとバッテリ接続端子２３０ｃとの間にバッテリ２０６ｂが接続され、バッテリ接続端子２３０ｃとバッテリ接続端子２３０ｄとの間にバッテリ２０６ｃが接続され、バッテリ接続端子２３０ｄとバッテリ接続端子２３０ｅとの間にバッテリ２０６ｄが接続されている。バッテリ２０６ａ〜２０６ｄは、バッテリ保護ＩＣ２２６に並列に設けられている。また、充電制御ＦＥＴ２０２のゲートが充電制御信号出力端子２０７及び抵抗２０４を介した外部端子ＥＢ＋に接続され、放電制御ＦＥＴ２０１のゲートが放電制御信号出力端子２０８及び抵抗２４０を介したバッテリ２０６ａの正極端子に接続されている。バッテリ保護ＩＣ２２６において、充電制御信号出力端子２０７から出力された充電制御信号は、充電制御ＦＥＴ２０２をオンオフ制御し、放電制御信号出力端子２０８から出力された、放電を制御する放電制御信号は、放電制御ＦＥＴ２０１をオンオフ制御している。
【００２４】
外部端子ＥＢ＋は、充電制御ＦＥＴ２０２及び放電制御ＦＥＴ２０１を介してバッテリ２０６ａの正極端子に接続されている。バッテリ２０６ａ〜２０６ｌは、直列接続されている。バッテリ２０６ｌの負極端子は、外部端子ＥＢ−に接続されている。また、図示しないが、外部端子ＥＢ＋と外部端子ＥＢ−との間に、バッテリ２０６ａ〜２０６ｌを充電する充電器またはバッテリ２０６ａ〜２０６ｌによって駆動される負荷が設けられている。
【００２５】
次に、通常時におけるバッテリ装置の動作について説明する。
バッテリ２０６ａ〜２０６ｌの電池電圧が通常であるとき、バッテリ保護ＩＣ２２８、バッテリ保護ＩＣ２２７及びバッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２がオンしている。
【００２６】
バッテリ保護ＩＣ２２８とバッテリ保護ＩＣ２２７との関係において、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２がオンすると、バッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１１９のソース電圧（充電制御信号入力端子２１５の電圧）はソース電圧側（バッテリ保護ＩＣ２２８のグランド電圧側）に引っ張られていく。よって、バッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１１９におけるゲート電圧とソース電圧との差分電圧が大きくなり、ＮＭＯＳ１１９に流れる電流が多くなる。すると、バッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１５ｄに流れる電流が、バッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１１９、バッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１７、抵抗２１７及びバッテリ保護ＩＣ２２８のＮＭＯＳ１１２を介し、バッテリ保護ＩＣ２２８のグランド端子に流れる。これらのバッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１７及び抵抗２１７に電圧がバッテリ保護ＩＣ２２８のグランド電圧に基づいて発生し、この電圧により、バッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１２２のゲート・ソース間電圧はＮＭＯＳ１２２の閾値未満に下がり、ＮＭＯＳ１２２はオフする。すると、バッテリ保護ＩＣ２２７の制御回路１１４の入力端子及び出力端子の電圧はハイになり、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２のゲート電圧がハイになる。すると、やはり、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２はオンすることになる。
【００２７】
バッテリ保護ＩＣ２２７とバッテリ保護ＩＣ２２６との関係において、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２がオンすると、やはり、バッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２もオンすることになる。
【００２８】
充電制御ＦＥＴ２０２のゲート電圧は、バッテリ保護ＩＣ２２６のグランド電圧になる。よって、充電制御ＦＥＴ２０２はオンし、充電電流が遮断されない。このように、充電制御信号入力端子、放電制御信号入力端子、充電制御信号出力端子及び放電制御信号出力端子が使用されることにより、各バッテリ保護ＩＣ間で信号のやり取りが行われる。また、バッテリ装置は充電制御と同様に放電制御も行うことができ、放電制御ＦＥＴ２０１はオンし、放電電流が遮断されない。
【００２９】
ここで、バッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１５ｄに流れる電流の電流値及び抵抗２１７の抵抗値により、保護素子１１６、抵抗２１７及びバッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２を介し、電流がバッテリ保護ＩＣ２２７のグランド端子からバッテリ保護ＩＣ２２８のグランド端子に流れることがある。つまり、保護素子１１６に順方向電流が流れることがある。順方向電流が流れることにより、保護素子１１６が破壊することがある。よって、保護素子１１６に順方向電流が流れ、保護素子１１６が破壊しないように、バッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１５ｄに流れる電流の電流値及び抵抗２１７の抵抗値が回路設計される。
【００３０】
次に、過充電時におけるバッテリ装置の動作について説明する。
【００３１】
バッテリ２０６ａ〜２０６ｈの電池電圧が通常であるとき、バッテリ保護ＩＣ２２７及びバッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２がオンしている。バッテリ２０６ｉ〜２０６ｌの電池電圧が過充電検出電圧以上である時、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２がオフしている。つまり、充電制御信号入力端子２１５はオープンになっている。
【００３２】
充電制御信号入力端子２１５の電圧は、バッテリ保護ＩＣ２２７の定電流回路１１５ｂにより、バッテリ保護ＩＣ２２７の電源電圧付近まで上がろうとする。充電制御信号入力端子２１５の電圧がバッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１２２の閾値以上になると、このＮＭＯＳ１２２はオンし、バッテリ保護ＩＣ２２７の制御回路１１４の入力端子及び出力端子の電圧はローになり、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２のゲート電圧がローになる。すると、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２はオフする。
【００３３】
バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２がオフすると、同様に、バッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２もオフする。充電制御信号出力端子２０７は、充電制御信号を充電制御ＦＥＴ２０２のゲートに出力することになる。
充電制御ＦＥＴ２０２のゲート電圧は、抵抗２０４により、外部端子ＥＢ＋に接続された充電器の充電器電圧にプルアップされる。よって、充電制御ＦＥＴ２０２はオフし、充電電流が遮断される。このように、充電制御信号入力端子、放電制御信号入力端子、充電制御信号出力端子及び放電制御信号出力端子が使用されることにより、各バッテリ保護ＩＣ間で電圧監視回路によって検出された検出信号のやり取りが行われ、充電制御が行われる。
【００３４】
ここで、充電制御信号入力端子２１５の電圧がバッテリ保護ＩＣ２２７の電源電圧付近まで上がろうとする時、バッテリ保護ＩＣ２２７内部にクランプ回路１２１がないと、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２（オフしている）のドレイン電圧がバッテリ保護ＩＣ２２７の電源電圧付近まで上がってしまう。つまり、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２に、バッテリ２０６ｅ〜２０６ｌの８個分の電池電圧が印加されてしまう。よって、バッテリ２０６ｅ〜２０６ｌの８個分の電池電圧に対応した、高耐圧のバッテリ保護ＩＣが要求されてしまう。
【００３５】
しかし、本発明では、バッテリ保護ＩＣ２２７内部にクランプ回路１２１が設けられているので、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２に、バッテリ２０６ｅ〜２０６ｌの８個分の電池電圧が印加されない。よって、バッテリ２０６ｅ〜２０６ｌの８個分の電池電圧に対応した、高耐圧のバッテリ保護ＩＣが要求されず、バッテリの４個分の電池電圧に対応した、バッテリ保護ＩＣが要求されるようになる。ＮＭＯＳ１２２のゲートに印加される電圧が所定電圧以上になろうとすると、このクランプ回路１２１はＮＭＯＳ１２２のゲート電圧をその所定電圧にクランプするが、クランプ時にＮＭＯＳ１２２のゲート電圧（所定電圧）がハイになるよう回路設計されている。つまり、クランプ時にクランプ回路１２１に発生する電圧は、ＮＭＯＳ１２２の閾値以上になるよう回路設計されている。
【００３６】
次に、過放電時におけるバッテリ装置の動作について説明する。
【００３７】
バッテリ装置は充電制御と同様に放電制御も行うことができる。
このようにすると、一のバッテリ保護ＩＣにおける充電制御信号入力端子及び放電制御信号入力端子に、クランプ回路１２１が設けられるので、これらの端子に接続される他のバッテリ保護ＩＣの出力ドライバ１１２に、耐圧以上の電圧が印加されなくなる。よって、バッテリ保護ＩＣの耐圧が高くならなくてもよくなり、製造プロセスが複雑にならなくなる。
【００３８】
また、１種類のバッテリ保護ＩＣが、製造されることにより、バッテリ保護ＩＣは、バッテリ保護ＩＣを１個使用し、１個のバッテリ保護ＩＣの耐圧以内のバッテリ数を有する電子機器（例えば、ノートパソコン）、及び、バッテリ保護ＩＣを複数個使用し、１個のバッテリ保護ＩＣの耐圧以上のバッテリ数を有する電子機器（例えば、電動工具）の両方に対応することができる。つまり、バッテリ保護ＩＣは、いかなる個数のバッテリを直列接続しても対応することができる。よって、バッテリ保護ＩＣの利便性が高くなる。
【００３９】
また、充電制御信号入力端子、放電制御信号入力端子、充電制御信号出力端子及び放電制御信号出力端子が使用されることにより、各バッテリ保護ＩＣ間で信号のやり取りが行われるので、バッテリ装置内部に信号通信用のＩＣやトランジスタは不要になり、その分、バッテリ装置内部の部品点数が減る。
また、１個のバッテリ保護ＩＣが４個のバッテリを保護することができる。
また、４個以上のバッテリが設けられても、バッテリ保護ＩＣが複数個使用されることにより、複数のバッテリ保護ＩＣが４個以上のバッテリを保護することができる。
なお、１個のバッテリ保護ＩＣに、４個のバッテリが接続されているが、５個以上または４個未満のバッテリが接続されてもよい。この時、バッテリの数に基づいて電圧監視回路が設けられ、電圧監視回路の数に基づいて制御回路１１３が回路設計される。
また、バッテリ保護ＩＣが、３個設けられているが、４個以上または３個未満設けられてもよい。
【００４０】
また、Ｐ型の充電制御ＦＥＴ２０２及び放電制御ＦＥＴ２０１が使用されているが、図３に示すように、Ｎ型の充電制御ＦＥＴ３２３及び放電制御ＦＥＴ３２４が使用されてもよい。この時、充電制御ＦＥＴ２０２及び放電制御ＦＥＴ２０１が削除され、充電制御ＦＥＴ３２３及び放電制御ＦＥＴ３２４がバッテリ３３０の負極端子と外部端子ＥＢ−との間に設けられる。充電制御ＦＥＴ３２３のゲートが最上段のバッテリ保護ＩＣ３２７の充電制御信号出力端子３１９に接続され、放電制御ＦＥＴ３２４のゲートが最上段のバッテリ保護ＩＣ３２７の放電制御信号出力端子３２０に接続されている。また、抵抗２０４が削除され、抵抗３２１が充電制御ＦＥＴ３２３のゲートと外部端子ＥＢ−との間に設けられ、抵抗２４０が削除され、抵抗３５０が放電制御ＦＥＴ３２４のゲートとバッテリ３３０の負極端子との間に設けられる。また、抵抗２２３が削除され、抵抗３４２がバッテリ保護ＩＣ３２５の電源端子と充電制御信号入力端子３４０との間に設けられる。また、抵抗２２４が削除され、抵抗３４３がバッテリ保護ＩＣ３２５の電源端子と充電制御信号入力端子３４１との間に設けられる。この時、バッテリ保護ＩＣ３２５〜３２７内部の充電制御および放電制御のための回路において、ＮＭＯＳ１１２、ＮＭＯＳ１１９〜１２０及びＮＭＯＳ１２２はＰＭＯＳになり、クランプ回路１２１などは電源端子側に配置される。
【００４１】
また、図示しないが、抵抗２０４にアノードが接続され、充電制御信号出力端子２０７にカソードが接続されたダイオードが追加されてもよい。このようにすると、過放電時、例えば、バッテリ２０６ｅの正極端子、バッテリ保護ＩＣ２２６のグランド端子、バッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２の寄生ダイオード、バッテリ保護ＩＣ２２６の充電制御信号出力端子２０７、抵抗２０４、外部端子ＥＢ＋及び負荷を介した電流経路で放電電流が遮断される。
【００４２】
また、図示しないが、上記と同様に、抵抗３２１にカソードが接続され、充電制御信号出力端子３１９にアノードが接続されたダイオードが追加されてもよい。
また、充電制御信号入力端子２２１及び放電制御信号入力端子２２２に、バッテリ保護ＩＣ２２８のグランド電圧が抵抗２２３及び抵抗２２４を介してそれぞれ入力されているが、充電制御信号及び放電制御信号が外部からそれぞれ入力されるようにしてもよい。
また、図示しないが、上記と同様に、充電制御信号入力端子３４０及び放電制御信号入力端子３４１に、バッテリ保護ＩＣ３２５の電源電圧が抵抗３４２及び抵抗３４３を介してそれぞれ入力されているが、充電制御信号及び放電制御信号が外部からそれぞれ入力されるようにしてもよい。
【００４３】
また、図２で、最上段のバッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバによる出力回路はオープンドレイン出力回路であり、抵抗２４０が設けられているが、図示しないが、出力回路がＣＭＯＳ出力回路になり、抵抗２４０が削除されてもよい。
また、図３で、最上段のバッテリ保護ＩＣ３２７の出力ドライバによる出力回路はオープンドレイン出力回路であり、抵抗３５０が設けられているが、図示しないが、出力回路がＣＭＯＳ出力回路になり、抵抗３５０が削除されてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０１ 充電制御ＦＥＴ １０２ 抵抗
１０３ 充電制御信号出力端子 １０４ａ〜１０４ｄ バッテリ
１０５〜１０９ バッテリ接続端子 １１０ａ〜１１０ｄ 電圧監視回路
１１１ 保護素子 １１２ 出力ドライバ
１１３〜１１４ 制御回路 １１５ａ〜１１５ｃ 定電流回路
１１６ 保護素子 １１５ｄ、１１７ 抵抗
１１８ 充電制御信号入力端子 １１９〜１２０、１２２ ＮＭＯＳ
１２１ クランプ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを保護するバッテリ保護ＩＣ及び複数のバッテリ保護ＩＣを搭載したバッテリ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯用電子機器が普及している。通常、この機器は、バッテリ及びバッテリを保護するバッテリ保護ＩＣを搭載したバッテリ装置によって駆動している。複数のバッテリが直列接続または並列接続されることにより、バッテリ装置は携帯用電子機器によって要求される携帯用電子機器の電源電圧を発生し、その電源電圧によって携帯用電子機器は動作している。
【０００３】
ここで、いかなる個数のバッテリを直列接続しても対応することができるバッテリ保護ＩＣが提案されている。この提案では、複数のバッテリからなるブロックを保護するバッテリ保護ＩＣが複数使用され、これらの複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続して互いに通信している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１１７７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１によって開示された技術では、各バッテリ保護ＩＣ内部の所定のトランジスタ（例えば、出力段のトランジスタ）に対し、最大で直列接続している全てのバッテリの電池電圧の合計電圧が印加されてしまう。よって、バッテリ保護ＩＣの耐圧が合計電圧分だけ必要になってしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、いかなる個数のバッテリを直列接続しても対応することができ、耐圧が高くならないバッテリ保護ＩＣ及び複数のバッテリ保護ＩＣを搭載したバッテリ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、バッテリを保護するバッテリ保護ＩＣにおいて、充電器からバッテリへの充電を制御する充電制御信号を出力する充電制御信号出力端子と、前記バッテリの電池電圧を監視し、前記電池電圧が過充電検出電圧以上になると、その旨を検出し、検出信号を出力する電圧監視回路と、前記検出信号が出力されると、オフすることによって充電電流を遮断させる第一導電型の出力ドライバと、外部に抵抗が接続され、充電制御信号が入力する充電制御信号入力端子と、前記抵抗に発生した電圧によって前記充電制御信号入力端子の電圧がソース電圧側に引っ張られていくと、オフし、前記充電制御信号入力端子がオープンになるまたは前記充電制御信号入力端子にハイが入力されると、オンする前記第一導電型のトランジスタと、前記トランジスタのゲート電圧を所定電圧にクランプするクランプ回路と、前記トランジスタがオフすると、オンし、前記トランジスタがオンすると、オフすることによって前記充電電流を遮断させる前記出力ドライバと、を備えていることを特徴とするバッテリ保護ＩＣを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、一のバッテリ保護ＩＣにおける充電制御信号入力端子に、クランプ回路が設けられるので、この端子に接続される他のバッテリ保護ＩＣの出力ドライバに、耐圧以上の電圧が印加されなくなる。よって、バッテリ保護ＩＣの耐圧が高くならなくてもよくなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】バッテリ保護ＩＣを示す図である。
【図２】複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続されたバッテリ装置を示す図である。
【図３】複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続されたバッテリ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
まず、バッテリ保護ＩＣの構成について説明する。図１は、バッテリ保護ＩＣを示す図である。
【００１０】
バッテリ保護ＩＣは、リチウムイオンバッテリなどのバッテリ１０４ａ〜１０４ｄの電池電圧を監視し、バッテリ１０４ａ〜１０４ｄを保護する。
バッテリ保護ＩＣは、充電制御信号出力端子１０３、充電制御信号入力端子１１８及びバッテリ接続端子１０５〜１０９を備えている。また、バッテリ保護ＩＣは、電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄ及び制御回路１１３を備えている。また、バッテリ保護ＩＣは、定電流回路１１５ａ〜１１５ｃ、抵抗１１５ｄ、ＮＭＯＳ１１９〜１２０、ＮＭＯＳ１２２、保護素子１１６、抵抗１１７及びクランプ回路１２１を備えている。また、バッテリ保護ＩＣは、制御回路１１４、保護素子１１１及び出力ドライバ１１２を備えている。
【００１１】
電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄは、バッテリ接続端子１０５〜１０９を介し、バッテリ１０４ａ〜１０４ｄにそれぞれ接続されている。電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄの出力端子は、制御回路１１３の入力端子に接続されている。制御回路１１３の出力端子は、制御回路１１４の入力端子に接続されている。
充電制御信号入力端子１１８は、保護素子１１６のカソードに接続され、抵抗１１７を介してＮＭＯＳ１１９のソースに接続され、クランプ回路１２１のアノードに接続され、ＮＭＯＳ１２２のゲートに接続されている。保護素子１１６及びクランプ回路１２１のカソードは、グランド端子に接続されている。ＮＭＯＳ１２０及びＮＭＯＳ１２２のソースは、グランド端子に接続されている。ＮＭＯＳ１１９のゲートは、ＮＭＯＳ１２０のゲート及びドレインに接続されている。電源端子とＮＭＯＳ１１９のドレインとの間に抵抗１１５ｄが設けられ、電源端子とＮＭＯＳ１２０のドレインとの間に定電流回路１１５ｃが設けられ、電源端子とクランプ回路１２１のアノードとの間に定電流回路１１５ｂが設けられ、電源端子とＮＭＯＳ１２２のドレインとの間に定電流回路１１５ａが設けられている。ＮＭＯＳ１２２のドレインは、制御回路１１４の入力端子に接続されている。
【００１２】
制御回路１１４の出力端子はＮＭＯＳ１１２のゲートに接続されている。ＮＭＯＳ１１２のソースはグランド端子に接続され、ＮＭＯＳ１１２のドレインは充電制御信号出力端子１０３及び保護素子１１１のカソードに接続されている。保護素子１１１のアノードはグランド端子に接続されている。充電制御信号出力端子１０３から出力された、充電を制御する充電制御信号は、充電制御ＦＥＴ１０１をオンオフ制御している。
【００１３】
次に、充電器（図示せず）からバッテリ１０４ａ〜１０４ｄへの充電を制御する過充電時におけるバッテリ保護ＩＣの動作について説明する。
【００１４】
電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄがバッテリ１０４ａ〜１０４ｄの電池電圧をそれぞれ監視している。少なくとも一つのバッテリの電池電圧が過充電検出電圧（過度の充電のため、充電を禁止する時の電圧）以上になると、少なくとも一つの電圧監視回路がその旨を検出する。その電圧監視回路は、検出信号を出力ドライバ１１２のゲートに制御回路１１３〜１１４を介して出力する。すると、出力ドライバ１１２はオフする。充電制御信号出力端子１０３は、充電制御信号を充電制御ＦＥＴ１０１のゲートに出力することになる。充電制御ＦＥＴ１０１のゲート電圧は、抵抗１０２により、ＥＢ＋端子に接続された充電器の充電器電圧にプルアップされる。よって、充電制御ＦＥＴ１０１はオフし、充電電流が遮断される。
【００１５】
また、充電制御信号が、充電制御信号入力端子１１８に入力し、ＮＭＯＳ１２２の閾値以上の信号が、充電制御信号入力端子１１８及び抵抗１１７を介してＮＭＯＳ１２２のゲートに印加されると、ＮＭＯＳ１２２は、オンする。すると、制御回路１１４の入力端子及び出力端子の電圧はローになり、出力ドライバ１１２のゲート電圧がローになる。すると、出力ドライバ１１２はオフする。充電制御信号出力端子１０３は、充電制御信号を充電制御ＦＥＴ１０１のゲートに出力することになる。充電制御ＦＥＴ１０１のゲート電圧は、抵抗１０２により、ＥＢ＋端子に接続された充電器の充電器電圧にプルアップされる。よって、充電制御ＦＥＴ１０１はオフし、充電電流が遮断される。このように、外部から充電制御信号入力端子１１８が制御され、バッテリ保護ＩＣは充電制御を行うことができる。なお、検出信号が電圧監視回路１１０ａ〜１１０ｄから出力されていても、出力されていなくても、充電制御信号が充電制御信号入力端子１１８に入力すると、充電電流が遮断される。
【００１６】
次に、バッテリ１０４ａ〜１０４ｄから負荷（図示せず）への放電を制御する過放電時におけるバッテリ保護ＩＣの動作について説明する。
【００１７】
図示しないが、充電制御ＦＥＴ１０１、抵抗１０２、放電制御ＦＥＴ及び抵抗が設けられ、バッテリ保護ＩＣ内部に充電制御のための上記の回路が二つ設けられている。充電制御のための上記の回路において、一方は上記のように過充電時に充電制御のために動作し、他方は過放電時に放電制御のために動作する。充電制御の場合、バッテリの電池電圧が過充電電圧以上になると、電圧監視回路がその旨を検出し、充電が制御され、放電制御の場合、バッテリの電池電圧が過放電電圧（過度の放電のため、放電を禁止する時の電圧）未満になると、電圧監視回路がその旨を検出し、放電が制御される。これらを用い、バッテリ保護ＩＣは充電制御と同様に放電制御も行うことができる。
【００１８】
次に、全てのバッテリの電池電圧が過放電検出電圧以上であって過充電検出電圧未満である通常時におけるバッテリ保護ＩＣの動作について説明する。
【００１９】
全ての電圧監視回路は、検出信号を出力ドライバ１１２のゲートに制御回路１１３〜１１４を介して出力しない。すると、出力ドライバ１１２はオンする。充電制御ＦＥＴ１０１のゲート電圧は、バッテリ保護ＩＣのグランド電圧になる。よって、充電制御ＦＥＴ１０１はオンし、充電電流が遮断されない。OLE#LINK3また、バッテリ保護ＩＣは充電制御と同様に放電制御も行い、放電制御ＦＥＴ（図示せず）はオンし、放電電流が遮断されない。
ここで、充電制御信号入力端子１１８及び放電制御信号入力端子を制御することによって充電制御及び放電制御を行うことができることを利用し、複数のバッテリ保護ＩＣをカスケード接続することにより、さらに複数のバッテリを保護することができる。
【００２０】
次に、複数のバッテリ保護ＩＣを搭載し、複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続されたバッテリ装置の構成について説明する。図２は、複数のバッテリ保護ＩＣがカスケード接続されたバッテリ装置を示す図である。
バッテリ装置は、外部端子ＥＢ＋及び外部端子ＥＢ−を備えている。また、バッテリ装置は、抵抗２０４、抵抗２４０、Ｐ型の充電制御ＦＥＴ２０２、Ｐ型の放電制御ＦＥＴ２０１及びバッテリ２０６ａ〜２０６ｌを備えている。また、バッテリ装置は、バッテリ保護ＩＣ２２６〜２２８、抵抗２１１〜２１２、抵抗２１７〜２１８及び抵抗２２３〜２２４を備えている。
【００２１】
バッテリ保護ＩＣ２２８において、充電制御信号入力端子２２１がバッテリ保護ＩＣ２２８のグランド端子に抵抗２２３を介して接続され、放電制御信号入力端子２２２がバッテリ保護ＩＣ２２８のグランド端子に抵抗２２４を介して接続されている。また、バッテリ接続端子２３０ｋとバッテリ接続端子２３０ｌとの間にバッテリ２０６ｉが接続され、バッテリ接続端子２３０ｌとバッテリ接続端子２３０ｍとの間にバッテリ２０６ｊが接続され、バッテリ接続端子２３０ｍとバッテリ接続端子２３０ｎとの間にバッテリ２０６ｋが接続され、バッテリ接続端子２３０ｎとバッテリ接続端子２３０ｏとの間にバッテリ２０６ｌが接続されている。バッテリ２０６ｉ〜２０６ｌは、バッテリ保護ＩＣ２２８に並列に設けられている。
【００２２】
バッテリ保護ＩＣ２２７において、充電制御信号入力端子２１５が充電制御信号出力端子２１９に抵抗２１７を介して接続され、放電制御信号入力端子２１６が放電制御信号出力端子２２０に抵抗２１８を介して接続されている。また、バッテリ接続端子２３０ｆとバッテリ接続端子２３０ｇとの間にバッテリ２０６ｅが接続され、バッテリ接続端子２３０ｇとバッテリ接続端子２３０ｈとの間にバッテリ２０６ｆが接続され、バッテリ接続端子２３０ｈとバッテリ接続端子２３０ｉとの間にバッテリ２０６ｇが接続され、バッテリ接続端子２３０ｉとバッテリ接続端子２３０ｊとの間にバッテリ２０６ｈが接続されている。バッテリ２０６ｅ〜２０６ｈは、バッテリ保護ＩＣ２２７に並列に設けられている。
【００２３】
最上段のバッテリ保護ＩＣ２２６において、充電制御信号入力端子２０９が充電制御信号出力端子２１３に抵抗２１１を介して接続され、放電制御信号入力端子２１０が放電制御信号出力端子２１４に抵抗２１２を介して接続されている。また、バッテリ接続端子２３０ａとバッテリ接続端子２３０ｂとの間にバッテリ２０６ａが接続され、バッテリ接続端子２３０ｂとバッテリ接続端子２３０ｃとの間にバッテリ２０６ｂが接続され、バッテリ接続端子２３０ｃとバッテリ接続端子２３０ｄとの間にバッテリ２０６ｃが接続され、バッテリ接続端子２３０ｄとバッテリ接続端子２３０ｅとの間にバッテリ２０６ｄが接続されている。バッテリ２０６ａ〜２０６ｄは、バッテリ保護ＩＣ２２６に並列に設けられている。また、充電制御ＦＥＴ２０２のゲートが充電制御信号出力端子２０７及び抵抗２０４を介した外部端子ＥＢ＋に接続され、放電制御ＦＥＴ２０１のゲートが放電制御信号出力端子２０８及び抵抗２４０を介したバッテリ２０６ａの正極端子に接続されている。バッテリ保護ＩＣ２２６において、充電制御信号出力端子２０７から出力された充電制御信号は、充電制御ＦＥＴ２０２をオンオフ制御し、放電制御信号出力端子２０８から出力された、放電を制御する放電制御信号は、放電制御ＦＥＴ２０１をオンオフ制御している。
【００２４】
外部端子ＥＢ＋は、充電制御ＦＥＴ２０２及び放電制御ＦＥＴ２０１を介してバッテリ２０６ａの正極端子に接続されている。バッテリ２０６ａ〜２０６ｌは、直列接続されている。バッテリ２０６ｌの負極端子は、外部端子ＥＢ−に接続されている。また、図示しないが、外部端子ＥＢ＋と外部端子ＥＢ−との間に、バッテリ２０６ａ〜２０６ｌを充電する充電器またはバッテリ２０６ａ〜２０６ｌによって駆動される負荷が設けられている。
【００２５】
次に、通常時におけるバッテリ装置の動作について説明する。
バッテリ２０６ａ〜２０６ｌの電池電圧が通常であるとき、バッテリ保護ＩＣ２２８、バッテリ保護ＩＣ２２７及びバッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２がオンしている。
【００２６】
バッテリ保護ＩＣ２２８とバッテリ保護ＩＣ２２７との関係において、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２がオンすると、バッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１１９のソース電圧（充電制御信号入力端子２１５の電圧）はソース電圧側（バッテリ保護ＩＣ２２８のグランド電圧側）に引っ張られていく。よって、バッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１１９におけるゲート電圧とソース電圧との差分電圧が大きくなり、ＮＭＯＳ１１９に流れる電流が多くなる。すると、バッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１５ｄに流れる電流が、バッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１１９、バッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１７、抵抗２１７及びバッテリ保護ＩＣ２２８のＮＭＯＳ１１２を介し、バッテリ保護ＩＣ２２８のグランド端子に流れる。これらのバッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１７及び抵抗２１７に電圧がバッテリ保護ＩＣ２２８のグランド電圧に基づいて発生し、この電圧により、バッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１２２のゲート・ソース間電圧はＮＭＯＳ１２２の閾値未満に下がり、ＮＭＯＳ１２２はオフする。すると、バッテリ保護ＩＣ２２７の制御回路１１４の入力端子及び出力端子の電圧はハイになり、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２のゲート電圧がハイになる。すると、やはり、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２はオンすることになる。
【００２７】
バッテリ保護ＩＣ２２７とバッテリ保護ＩＣ２２６との関係において、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２がオンすると、やはり、バッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２もオンすることになる。
【００２８】
充電制御ＦＥＴ２０２のゲート電圧は、バッテリ保護ＩＣ２２６のグランド電圧になる。よって、充電制御ＦＥＴ２０２はオンし、充電電流が遮断されない。このように、充電制御信号入力端子、放電制御信号入力端子、充電制御信号出力端子及び放電制御信号出力端子が使用されることにより、各バッテリ保護ＩＣ間で信号のやり取りが行われる。また、バッテリ装置は充電制御と同様に放電制御も行うことができ、放電制御ＦＥＴ２０１はオンし、放電電流が遮断されない。
【００２９】
ここで、バッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１５ｄに流れる電流の電流値及び抵抗２１７の抵抗値により、保護素子１１６、抵抗２１７及びバッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２を介し、電流がバッテリ保護ＩＣ２２７のグランド端子からバッテリ保護ＩＣ２２８のグランド端子に流れることがある。つまり、保護素子１１６に順方向電流が流れることがある。順方向電流が流れることにより、保護素子１１６が破壊することがある。よって、保護素子１１６に順方向電流が流れ、保護素子１１６が破壊しないように、バッテリ保護ＩＣ２２７の抵抗１１５ｄに流れる電流の電流値及び抵抗２１７の抵抗値が回路設計される。
【００３０】
次に、過充電時におけるバッテリ装置の動作について説明する。
【００３１】
バッテリ２０６ａ〜２０６ｈの電池電圧が通常であるとき、バッテリ保護ＩＣ２２７及びバッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２がオンしている。バッテリ２０６ｉ〜２０６ｌの電池電圧が過充電検出電圧以上である時、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２がオフしている。つまり、充電制御信号入力端子２１５はオープンになっている。
【００３２】
充電制御信号入力端子２１５の電圧は、バッテリ保護ＩＣ２２７の定電流回路１１５ｂにより、バッテリ保護ＩＣ２２７の電源電圧付近まで上がろうとする。充電制御信号入力端子２１５の電圧がバッテリ保護ＩＣ２２７のＮＭＯＳ１２２の閾値以上になると、このＮＭＯＳ１２２はオンし、バッテリ保護ＩＣ２２７の制御回路１１４の入力端子及び出力端子の電圧はローになり、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２のゲート電圧がローになる。すると、バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２はオフする。
【００３３】
バッテリ保護ＩＣ２２７の出力ドライバ１１２がオフすると、同様に、バッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２もオフする。充電制御信号出力端子２０７は、充電制御信号を充電制御ＦＥＴ２０２のゲートに出力することになる。
充電制御ＦＥＴ２０２のゲート電圧は、抵抗２０４により、外部端子ＥＢ＋に接続された充電器の充電器電圧にプルアップされる。よって、充電制御ＦＥＴ２０２はオフし、充電電流が遮断される。このように、充電制御信号入力端子、放電制御信号入力端子、充電制御信号出力端子及び放電制御信号出力端子が使用されることにより、各バッテリ保護ＩＣ間で電圧監視回路によって検出された検出信号のやり取りが行われ、充電制御が行われる。
【００３４】
ここで、充電制御信号入力端子２１５の電圧がバッテリ保護ＩＣ２２７の電源電圧付近まで上がろうとする時、バッテリ保護ＩＣ２２７内部にクランプ回路１２１がないと、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２（オフしている）のドレイン電圧がバッテリ保護ＩＣ２２７の電源電圧付近まで上がってしまう。つまり、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２に、バッテリ２０６ｅ〜２０６ｌの８個分の電池電圧が印加されてしまう。よって、バッテリ２０６ｅ〜２０６ｌの８個分の電池電圧に対応した、高耐圧のバッテリ保護ＩＣが要求されてしまう。
【００３５】
しかし、本発明では、バッテリ保護ＩＣ２２７内部にクランプ回路１２１が設けられているので、バッテリ保護ＩＣ２２８の出力ドライバ１１２に、バッテリ２０６ｅ〜２０６ｌの８個分の電池電圧が印加されない。よって、バッテリ２０６ｅ〜２０６ｌの８個分の電池電圧に対応した、高耐圧のバッテリ保護ＩＣが要求されず、バッテリの４個分の電池電圧に対応した、バッテリ保護ＩＣが要求されるようになる。ＮＭＯＳ１２２のゲートに印加される電圧が所定電圧以上になろうとすると、このクランプ回路１２１はＮＭＯＳ１２２のゲート電圧をその所定電圧にクランプするが、クランプ時にＮＭＯＳ１２２のゲート電圧（所定電圧）がハイになるよう回路設計されている。つまり、クランプ時にクランプ回路１２１に発生する電圧は、ＮＭＯＳ１２２の閾値以上になるよう回路設計されている。
【００３６】
次に、過放電時におけるバッテリ装置の動作について説明する。
【００３７】
バッテリ装置は充電制御と同様に放電制御も行うことができる。
このようにすると、一のバッテリ保護ＩＣにおける充電制御信号入力端子及び放電制御信号入力端子に、クランプ回路１２１が設けられるので、これらの端子に接続される他のバッテリ保護ＩＣの出力ドライバ１１２に、耐圧以上の電圧が印加されなくなる。よって、バッテリ保護ＩＣの耐圧が高くならなくてもよくなり、製造プロセスが複雑にならなくなる。
【００３８】
また、１種類のバッテリ保護ＩＣが、製造されることにより、バッテリ保護ＩＣは、バッテリ保護ＩＣを１個使用し、１個のバッテリ保護ＩＣの耐圧以内のバッテリ数を有する電子機器（例えば、ノートパソコン）、及び、バッテリ保護ＩＣを複数個使用し、１個のバッテリ保護ＩＣの耐圧以上のバッテリ数を有する電子機器（例えば、電動工具）の両方に対応することができる。つまり、バッテリ保護ＩＣは、いかなる個数のバッテリを直列接続しても対応することができる。よって、バッテリ保護ＩＣの利便性が高くなる。
【００３９】
また、充電制御信号入力端子、放電制御信号入力端子、充電制御信号出力端子及び放電制御信号出力端子が使用されることにより、各バッテリ保護ＩＣ間で信号のやり取りが行われるので、バッテリ装置内部に信号通信用のＩＣやトランジスタは不要になり、その分、バッテリ装置内部の部品点数が減る。
また、１個のバッテリ保護ＩＣが４個のバッテリを保護することができる。
また、４個以上のバッテリが設けられても、バッテリ保護ＩＣが複数個使用されることにより、複数のバッテリ保護ＩＣが４個以上のバッテリを保護することができる。
なお、１個のバッテリ保護ＩＣに、４個のバッテリが接続されているが、５個以上または４個未満のバッテリが接続されてもよい。この時、バッテリの数に基づいて電圧監視回路が設けられ、電圧監視回路の数に基づいて制御回路１１３が回路設計される。
また、バッテリ保護ＩＣが、３個設けられているが、４個以上または３個未満設けられてもよい。
【００４０】
また、Ｐ型の充電制御ＦＥＴ２０２及び放電制御ＦＥＴ２０１が使用されているが、図３に示すように、Ｎ型の充電制御ＦＥＴ３２３及び放電制御ＦＥＴ３２４が使用されてもよい。この時、充電制御ＦＥＴ２０２及び放電制御ＦＥＴ２０１が削除され、充電制御ＦＥＴ３２３及び放電制御ＦＥＴ３２４がバッテリ３３０の負極端子と外部端子ＥＢ−との間に設けられる。充電制御ＦＥＴ３２３のゲートが最上段のバッテリ保護ＩＣ３２７の充電制御信号出力端子３１９に接続され、放電制御ＦＥＴ３２４のゲートが最上段のバッテリ保護ＩＣ３２７の放電制御信号出力端子３２０に接続されている。また、抵抗２０４が削除され、抵抗３２１が充電制御ＦＥＴ３２３のゲートと外部端子ＥＢ−との間に設けられ、抵抗２４０が削除され、抵抗３５０が放電制御ＦＥＴ３２４のゲートとバッテリ３３０の負極端子との間に設けられる。また、抵抗２２３が削除され、抵抗３４２がバッテリ保護ＩＣ３２５の電源端子と充電制御信号入力端子３４０との間に設けられる。また、抵抗２２４が削除され、抵抗３４３がバッテリ保護ＩＣ３２５の電源端子と充電制御信号入力端子３４１との間に設けられる。この時、バッテリ保護ＩＣ３２５〜３２７内部の充電制御および放電制御のための回路において、ＮＭＯＳ１１２、ＮＭＯＳ１１９〜１２０及びＮＭＯＳ１２２はＰＭＯＳになり、クランプ回路１２１などは電源端子側に配置される。
【００４１】
また、図示しないが、抵抗２０４にアノードが接続され、充電制御信号出力端子２０７にカソードが接続されたダイオードが追加されてもよい。このようにすると、過放電時、例えば、バッテリ２０６ｅの正極端子、バッテリ保護ＩＣ２２６のグランド端子、バッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバ１１２の寄生ダイオード、バッテリ保護ＩＣ２２６の充電制御信号出力端子２０７、抵抗２０４、外部端子ＥＢ＋及び負荷を介した電流経路で放電電流が遮断される。
【００４２】
また、図示しないが、上記と同様に、抵抗３２１にカソードが接続され、充電制御信号出力端子３１９にアノードが接続されたダイオードが追加されてもよい。
また、充電制御信号入力端子２２１及び放電制御信号入力端子２２２に、バッテリ保護ＩＣ２２８のグランド電圧が抵抗２２３及び抵抗２２４を介してそれぞれ入力されているが、充電制御信号及び放電制御信号が外部からそれぞれ入力されるようにしてもよい。
また、図示しないが、上記と同様に、充電制御信号入力端子３４０及び放電制御信号入力端子３４１に、バッテリ保護ＩＣ３２５の電源電圧が抵抗３４２及び抵抗３４３を介してそれぞれ入力されているが、充電制御信号及び放電制御信号が外部からそれぞれ入力されるようにしてもよい。
【００４３】
また、図２で、最上段のバッテリ保護ＩＣ２２６の出力ドライバによる出力回路はオープンドレイン出力回路であり、抵抗２４０が設けられているが、図示しないが、出力回路がＣＭＯＳ出力回路になり、抵抗２４０が削除されてもよい。
また、図３で、最上段のバッテリ保護ＩＣ３２７の出力ドライバによる出力回路はオープンドレイン出力回路であり、抵抗３５０が設けられているが、図示しないが、出力回路がＣＭＯＳ出力回路になり、抵抗３５０が削除されてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０１ 充電制御ＦＥＴ １０２ 抵抗
１０３ 充電制御信号出力端子 １０４ａ〜１０４ｄ バッテリ
１０５〜１０９ バッテリ接続端子 １１０ａ〜１１０ｄ 電圧監視回路
１１１ 保護素子 １１２ 出力ドライバ
１１３〜１１４ 制御回路 １１５ａ〜１１５ｃ 定電流回路
１１６ 保護素子 １１５ｄ、１１７ 抵抗
１１８ 充電制御信号入力端子 １１９〜１２０、１２２ ＮＭＯＳ
１２１ クランプ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カスケード接続して使用され、バッテリの充放電を制御するバッテリ保護ＩＣであって、
前記バッテリの過充電を監視し、検出信号を出力する電圧監視回路と、
前記検出信号に応じて前記バッテリの充電を制御する充電制御信号を出力する出力ドライバと、
前記充電制御信号を出力する充電制御信号出力端子と、
前段のバッテリ保護ＩＣの充電制御信号が入力される充電制御信号入力端子と、
前段のバッテリ保護ＩＣの充電制御信号がゲートに入力される第一トランジスタと、
前記第一トランジスタのゲートに設けられたカレントミラー回路と、を備え
前記カレントミラー回路は、
ゲートとドレインが電流源を介して電源端子に接続され、ソースがグランド端子に接続された第二トランジスタと、
ドレインが前記電源端子に接続され、ゲートが前記第二トランジスタのゲートとドレインに接続され、ソースが前記第一トランジスタのゲートに接続された第三トランジスタと、
を有することを特徴とするバッテリ保護ＩＣ。
【請求項２】
前記第一トランジスタのゲートに設けられ、前記充電制御信号入力端子の電圧が所定の電圧より高くならないように制御するクランプ回路を備えた、
ことを特徴とする請求項１記載のバッテリ保護ＩＣ。
【請求項３】
請求項１または２記載のバッテリ保護ＩＣを複数カスケード接続してなるバッテリ装置であって、
前記バッテリ保護ＩＣに並列に接続された前記バッテリと、
ゲートが最後段のバッテリ保護ＩＣの前記充電制御信号出力端子に接続され、前記バッテリの充電を制御する充電制御トランジスタと、を備え、
前記充電制御信号入力端子は、前段のバッテリ保護ＩＣの前記充電制御信号出力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１】
カスケード接続して使用され、バッテリの充放電を制御するバッテリ保護ＩＣであって、
前記バッテリの過充電を監視し、検出信号を出力する電圧監視回路と、
前記検出信号に応じて前記バッテリの充電を制御する充電制御信号を出力する出力ドライバと、
前記充電制御信号を出力する充電制御信号出力端子と、
前段のバッテリ保護ＩＣの充電制御信号が入力される充電制御信号入力端子と、
前段のバッテリ保護ＩＣの充電制御信号がゲートに入力される第一トランジスタと、
前記第一トランジスタのゲートに設けられたカレントミラー回路と、を備え
前記カレントミラー回路は、
ゲートとドレインが電流源を介して電源端子に接続され、ソースがグランド端子に接続された第二トランジスタと、
ドレインが前記電源端子に接続され、ゲートが前記第二トランジスタのゲートとドレインに接続され、ソースが前記第一トランジスタのゲートに接続された第三トランジスタと、
を有することを特徴とするバッテリ保護ＩＣ。
【請求項２】
前記第一トランジスタのゲートに設けられ、前記充電制御信号入力端子の電圧が所定の電圧より高くならないように制御するクランプ回路を備えた、
ことを特徴とする請求項１記載のバッテリ保護ＩＣ。
【請求項３】
請求項１または２記載のバッテリ保護ＩＣを複数カスケード接続してなるバッテリ装置であって、
前記バッテリ保護ＩＣに並列に接続された前記バッテリと、
ゲートが最後段のバッテリ保護ＩＣの前記充電制御信号出力端子に接続され、前記バッテリの充電を制御する充電制御トランジスタと、を備え、
前記充電制御信号入力端子は、前段のバッテリ保護ＩＣの前記充電制御信号出力端子と接続されている、
ことを特徴とするバッテリ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−５１８７３（Ｐ２０１３−５１８７３Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２３５６８７（Ｐ２０１２−２３５６８７）
【出願日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【分割の表示】特願２００７−１７８８３８（Ｐ２００７−１７８８３８）の分割
【原出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【分割の表示】特願２００７−１７８８３８（Ｐ２００７−１７８８３８）の分割
【原出願日】平成１９年７月６日（２００７．７．６）
【出願人】（０００００２３２５）セイコーインスツル株式会社 (3,629)
【Ｆターム（参考）】
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