电池保护集成电路、电池保护装置以及电池组的制作方法

本发明涉及电池保护集成电路、电池保护装置以及电池组。

背景技术：

以往，已知有如下装置(例如，参照专利文献1)：通过断开插入在二次电池的负极和与负载的接地连接的负端子之间的充放电路径中的充放电控制开关，来保护所述二次电池。该装置具有以二次电池的接地电位为基准来检测断开充放电控制开关的外部信号的外部信号检测电路。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2012-257407号公报

但是，像上述的现有技术那样，在以二次电池的接地电位为基准来检测信号的电路中，因负载的接地与二次电池的接地之间的电位差，而存在对以负端子为基准电位的控制信号进行误检测的可能性，其中，上述负端子与负载的接地连接。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种电池保护集成电路，能够降低对以负端子为基准电位的控制信号进行误检测的可能性，其中，上述负端子与负载的接地连接。

一个方案是提供一种电池保护集成电路，其以二次电池为电源进行动作，通过控制所述二次电池的充放电来保护所述二次电池，其中，

所述电池保护集成电路具有：

电源端子，其与所述二次电池的正极连接；

接地端子，其与所述二次电池的负极连接；

输入端子，其与负端子连接，该负端子与负载的接地连接；

控制端子，其输入以所述负端子为基准电位的控制信号；

信号检测电路，其以所述输入端子的电位为基准，检测从所述控制端子输 入的所述控制信号；以及

控制电路，其根据由所述信号检测电路检测出的所述控制信号来控制开关电路，该开关电路控制插入在所述负极与所述负端子之间的充放电路径中。

根据上述方案，能够降低对以负端子为基准电位的控制信号进行误检测的可能性，其中，上述负端子与负载的接地连接。

附图说明

图1是表示具有电池保护集成电路的电池组的结构的一例和与该电池组连接的电子设备的结构的一例的图。

图2是表示电池保护集成电路的结构的一例的图。

图3是表示不产生电流环的说明图。

图4是表示具有电池保护集成电路的电池组的结构的一例和与该电池组连接的电子设备的结构的一例的图。

符号说明

5 正端子

6 负端子

7 负侧电源路径

10 控制输入端子

13 开关电路

91 电源端子

92 接地端子

95 输入端子

96 控制端子

97 信号检测电路

98 控制电路

100 电池组

110 电池保护装置

120 电池保护集成电路

130 电子设备

139 设备接地

140 充放电控制电路

200 二次电池

具体实施方式

以下，按照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示电池组100以及电子设备130的一例的结构图。电池组100内置具有：能够向与正端子5和负端子6连接的电子设备130供给电力的二次电池200、以及保护二次电池200的电池保护装置110。电池组100也可以内置于电子设备130，还可以外设于电子设备130。

电子设备130是以电池组100的二次电池200为电源的负载的一例。作为电子设备130的具体示例，列举出能够便携的便携终端装置等。作为便携终端装置的具体示例，列举出：便携电话、智能手机、平板电脑、游戏机、电视、音乐和影像的播放器、照相机等电子设备。

作为二次电池200的具体示例，列举出锂离子电池或锂聚合物电池等。

电池保护装置110是以二次电池200为电源进行动作，通过对二次电池200的充放电进行控制来保护二次电池200避免过电流等的电池保护装置的一例。电池保护装置110具有：充放电控制电路140、电池正极连接端子3、电池负极连接端子4、正端子5、负端子6、以及控制输入端子10。

充放电控制电路140是通过控制二次电池200的充放电来保护二次电池200避免过电流等的充放电控制电路的一例。充放电控制电路140具有：开关电路13、电池保护集成电路120、电阻1、电容器2、以及电阻9。

电池正极连接端子3是与二次电池200的正极201连接的端子，电池负极连接端子4是与二次电池200的负极202连接的端子。正端子5是与电子设备130的设备正端子131连接的端子的一例，经由设备正端子131与电子设备130的设备电源路径141连接。负端子6是与电子设备130的设备负端子133连接的端子的一例，经由设备负端子133与电子设备130的设备接地139连接。控制输入端子10是与电子设备130的控制输出端子132连接的端子的一例，经由控制输出端子132与电子设备130的控制部134连接。

电池正极连接端子3与正端子5通过正侧电源路径8连接，电池负极连接端子4与负端子6通过负侧电源路径7连接。正侧电源路径8是电池正极连接 端子3与正端子5之间的充放电路径的一例，负侧电源路径7是电池负极连接端子4与负端子6之间的充放电路径的一例。

电池保护装置110具有开关电路13。开关电路13串联地插入在第一负侧连接点7a与第二负侧连接点7b之间的负侧电源路径7中。开关电路13例如是串联连接充电控制晶体管11与放电控制晶体管12的串联电路。通过断开充电控制晶体管11，二次电池200的充电电流流动的负侧电源路径7被切断，禁止二次电池200的充电电流的流动。通过断开放电控制晶体管12，二次电池200的放电电流流动的负侧电源路径7被切断，禁止二次电池200的放电电流的流动。

充电控制晶体管11与放电控制晶体管12分别例如是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。充电控制晶体管11以充电控制晶体管11的寄生二极管的顺方向与二次电池200的放电方向一致的方式插入在负侧电源路径7中。放电控制晶体管12以放电控制晶体管12的寄生二极管的顺方向与二次电池200的充电方向一致的方式插入在负侧电源路径7中。

电池保护装置110具有电池保护集成电路120。电池保护集成电路120是以二次电池200为电源进行动作，通过控制二次电池200的充放电来保护二次电池200避免过电流等的电池保护集成电路的一例。电池保护集成电路120被从二次电池200供电来保护二次电池200。

电池保护集成电路120例如具有：电源端子91、接地端子92、充电控制端子93、放电控制端子94、输入端子95、以及控制端子96。

电源端子91是经由正侧连接点8a以及电池正极连接端子3而与二次电池200的正极201连接的正极侧电源端子，有时称为VDD端子。电源端子91例如与如下连接点连接：一端与正侧电源路径8连接的电阻1的另一端与一端与负侧电源路径7连接的电容器2的另一端的连接点。电容器2的一端通过第一负侧连接点7a与电池负极连接端子4和放电控制晶体管12之间的负侧电源路径7连接。

接地端子92是经由第一负侧连接点7a以及电池负极连接端子4与二次电池200的负极202连接的负极侧电源端子，有时称为VSS端子。接地端子92 通过第一负侧连接点7a与负侧电源路径7连接，与放电控制晶体管12的源极连接。

充电控制端子93是输出禁止二次电池200充电的信号的端子，有时称为COUT端子。充电控制端子93与充电控制晶体管11的控制电极(例如在MOSFET的情况下是栅极)连接。

放电控制端子94是输出禁止二次电池200放电的信号的端子，有时称为DOUT端子。放电控制端子94与放电控制晶体管12的控制电极(例如在MOSFET的情况下是栅极)连接。

输入端子95是与负端子6连接的端子，有时称为V-端子，其中，所述负端子6与电子设备130的设备接地139连接。输入端子95经由电阻9通过第二负侧连接点7b与负端子6和充电控制晶体管11之间的负侧电源路径7连接。输入端子95经由电阻9与充电控制晶体管11的源极连接。

控制端子96是经由控制输入端子10输入以负端子6为基准电位的控制信号A的端子，有时称为CNT端子。控制输入端子10与控制输出端子132连接。

电池保护集成电路120进行二次电池200的保护动作。电池保护集成电路120具有异常检测电路21、控制电路98。异常检测电路21是对二次电池200的电流或者电压的异常进行检测的单元的一例。控制电路98具有：开关控制电路44，其根据异常检测电路21检测出的异常检测结果来控制开关电路13的晶体管11、12的接通断开(参照图2)。开关控制电路44例如由逻辑电路构成。

控制电路98例如进行保护二次电池200避免过充电的动作(过充电保护动作)。例如，异常检测电路21通过检测电源端子91与接地端子92之间的电压，监视二次电池200的电池电压(单体电压)。异常检测电路21通过检测出预定的过充电检测电压Vdet1以上的单体电压，检测出二次电池200的过充电，输出过充电检测信号。

检测出过充电检测信号的开关控制电路44等待经过预定的过充电检测延迟时间tVdet1，执行如下过充电保护动作：从充电控制端子93输出使晶体管11断开的低电平的控制信号。通过使晶体管11断开，不论晶体管12的接通 断开状态，都能够防止二次电池200被过充电。

控制电路98例如进行保护二次电池200避免过放电的动作(过放电保护动作)。例如，异常检测电路21通过检测电源端子91与接地端子92之间的电压，监视二次电池200的电池电压(单体电压)。异常检测电路21通过检测预定的过放电检测电压Vdet2以下的单体电压，检测出二次电池200的过放电，输出过放电检测信号。

检测出过放电检测信号的控制电路98的开关控制电路44等待经过预定的过放电检测延迟时间tVdet2，执行如下过放电保护动作：从放电控制端子94输出使晶体管12断开的低电平的控制信号。通过使晶体管12断开，不论晶体管11的接通断开状态，都能够防止二次电池200被过放电。

控制电路98例如进行保护二次电池200避免放电过电流的动作(放电过电流保护动作)。例如，异常检测电路21通过检测输入端子95与接地端子92之间的电压，监视负端子6与电池负极连接端子4之间的电压P-。异常检测电路21通过检测预定的放电过电流检测电压Vdet3以上的电压P-，检测出放电过电流作为流经负端子6的异常电流，输出放电过电流检测信号。

检测出放电过电流检测信号的开关控制电路44等待经过预定的放电过电流检测延迟时间tVdet3，执行如下放电过电流保护动作：从放电控制端子94输出使晶体管12断开的低电平的控制信号。通过使晶体管12断开，不论晶体管11的接通断开状态，都能够防止在使二次电池200放电的方向上流过过电流。

这里，在至少接通晶体管12的状态下，通过流过使二次电池200放电的放电电流而使得电压P-上升，是因为产生由晶体管12的接通电阻导致的电压上升。

控制电路98例如进行保护二次电池200避免充电过电流的动作(充电过电流保护动作)。例如，异常检测电路21通过检测输入端子95与接地端子92之间的电压，监视负端子6与电池负极连接端子4之间的电压P-。异常检测电路21通过检测预定的充电过电流检测电压Vdet4以下的电压P-，检测出充电过电流作为流经负端子6的异常电流，输出充电过电流检测信号。

检测出充电过电流检测信号的开关控制电路44等待经过预定的充电过电 流检测延迟时间tVdet4，执行如下充电过电流保护动作：从充电控制端子93输出使晶体管11断开的低电平的控制信号。通过使晶体管11断开，不论晶体管12的接通断开状态，都能够防止在使二次电池200充电的方向上流过过电流。

这里，在至少接通晶体管11的状态下，通过流过对二次电池200进行充电的充电电流而使得电压P-降低，是因为产生由晶体管11的接通电阻导致的电压降低。

电池保护集成电路120具有信号检测电路97。信号检测电路97是以输入端子95的电位为基准来检测经由控制输入端子10从控制端子96输入的控制信号A的信号检测电路的一例。控制信号A是以负端子6为基准电位的信号，从电子设备130的控制部134来供给。控制部134可以是具有CPU的微型计算机，还可以是逻辑电路。

负端子6与设备接地139是大致同电位。因此，控制部134通过从控制输出端子132输出以设备接地139为基准电位的控制信号A，将以负端子6为基准电位的控制信号A经由控制输入端子10输入到控制端子96。

信号检测电路97以与负端子6连接的输入端子95的电位为基准来检测以负端子6为基准电位的控制信号A。由此，信号检测电路97能够通过与设备接地139大致相同的基准电位来检测控制信号A，因此，即使在设备接地139与二次电池200的接地之间产生电位差，也能够降低误检测控制信号A的可能性。所谓二次电池200的接地例如是负极202与放电控制晶体管12的源极之间的电流路径。

此外，为了防止在控制端子96开路(open)时控制端子96处于高阻抗，有时下拉电阻83与控制端子96连接。

假设，想到了如下情况：信号检测电路97是以接地端子92的电位为基准来检测以负端子6为基准电位的控制信号A的电路。该情况下，信号检测电路97与输入端子95之间的接地线87不存在，信号检测电路97与接地端子92之间的接地线86存在(参照图3)。该情况下，下拉电阻83连接在控制端子96与接地端子92之间，因此，来自二次电池200的多余的放电电流137可能以电阻134b、二极管134a、控制端子96、下拉电阻83、接地线86、接 地端子92、负极202的顺序流过。

电阻134b例如表示设备电源路径141与设备接地139之间的电阻量，二极管134a例如表现设备接地139与控制输出端子132之间的寄生二极管。

另一方面，像本实施方式那样，在信号检测电路97是以输入端子95的电位为基准检测以负端子6为基准电位的控制信号A的电路的情况下，接地线86不存在，接地线87存在。该情况下，下拉电阻83连接在控制端子96与输入端子95之间。但是，即使下拉电阻83连接在控制端子96与输入端子95之间，来自二次电池200的多余的放电电流137也不会经由电子设备130的电阻134b以及二极管134a而流动。

例如，在图1中，控制电路98根据由信号检测电路97检测出的控制信号A，通过控制开关电路13的开关动作，能够控制正端子5与负端子6之间的输出电压。所谓正端子5与负端子6之间的输出电压是正端子5与负端子6的电位差，相当于电池组100的输出电压。

例如，在从外部电源150经由一对供电端子135、136向控制部134供电的状态下，控制部134输出使开关电路13强制性断开的高电平的控制信号A。该情况下，控制电路98在通过信号检测电路97检测出高电平的控制信号A的期间，断开开关电路13(也就是说，将充电控制晶体管12与放电控制晶体管13都断开)。

在开关电路13断开时，不限制设备接地139与二次电池200的接地必须处于同电位。但是，本实施方式的信号检测电路97能够通过与设备接地139大致相同的基准电位来检测控制信号A，因此，即使在设备接地139与二次电池200的接地之间产生电位差，也能够降低误检测控制信号A的可能性。因此，控制电路98能够持续保持开关电路13的断开。

信号检测电路97例如具有检测控制信号A的比较器81。比较器81具有连接控制端子96的非反相输入端子、以及输入基准电压82的反相输入端子。基准电压82是以输入端子95的电位为基准的电压。比较器81通过输入端子95与电源端子91之间的电源电压来进行动作。比较器81在控制信号A的电压比基准电压82大时，对控制电路98输出高电平的信号，在控制信号A的电压比基准电压82小时，对控制电路98输出低电平的信号。

如图2所示，控制电路98具有：第一电平转换电路84、开关控制电路44、第二电平转换电路85。为了防止以接地端子92的电位为基准进行动作的开关控制电路44的误动作，第一电平转换电路84将由信号检测电路97检测出的控制信号A(也就是说，从信号检测电路97输出的控制信号AA)变换为以接地端子92的电位为基准的第二控制信号B。开关控制电路44根据第二控制信号B控制开关电路13的开关动作。

开关控制电路44根据第二控制信号B输出控制放电控制开关12的第一开关控制信号C。放电控制开关12是与二次电池200的负极202连接的第一开关元件的一例。第一开关控制信号C是以接地端子92的电位为基准的信号，经由放电控制端子94输入到放电控制开关12的栅极。接地端子92与连接放电控制晶体管12的源极的二次电池200的负极202连接。因此，第一开关控制信号C的电压外加于放电控制晶体管12的栅极-源极间，因此，能够防止放电控制晶体管12的误动作。

开关控制电路44在第二控制信号被输入到开关控制电路44之后，等待经过过放电检测延迟时间tVdet2或者放电过电流检测延迟时间tVdet3，输出第一开关控制信号C。由此，能够设定从通过信号检测电路97检测出控制信号A到放电控制晶体管12进行断开动作为止的延迟时间。

开关控制电路44根据第二控制信号B输出控制充电控制晶体管11的第二开关控制信号D。充电控制晶体管11是与负端子6连接的第二开关元件的一例。第二开关控制信号D是以接地端子92的电位为基准的信号，输入到第二电平转换电路85。

第二电平转换电路85将第二开关控制信号D变换为以输入端子95的电位为基准的第三开关控制信号E。第三开关控制信号E是经由充电控制端子93输入到充电控制晶体管11的栅极，控制充电控制晶体管11的信号。输入端子95与连接充电控制晶体管11的源极的负端子6连接。因此，第三开关控制信号E外加到充电控制晶体管11的栅极-源极间，因此，能够防止充电控制晶体管11的误动作。

开关控制电路44在第二控制信号B被输入到开关控制电路44之后，等待经过过充电检测延迟时间tVdet1或者充电过电流检测延迟时间tVdet4，输 出第二开关控制信号D。由此，能够设定从通过信号检测电路97检测出控制信号A到充电控制晶体管11进行断开动作为止的延迟时间。

图4是用于说明控制信号A的输出形态的其他的一例的图。电子设备130至少具有一个以上的按钮138。控制部134在检测出按压按钮138时，输出高电平的控制信号A，在没有检测出按压按钮138时，输出低电平的控制信号A。控制部134例如在检测出按压检测端子138a与设备电源路径141的短路时，检测为按压按钮138。

控制电路98在通过信号检测电路97检测出高电平的控制信号A的时间超过预定的延迟时间TD时，断开开关电路13。由此，由于电池组100的输出被切断，因此能够强制性地切断电子设备130的电源。延迟时间TD是在控制电路98内预先设定的时间。能够通过延迟时间TD来设定从按压按钮138到切断电子设备130的电源为止的时间。

在切断电子设备130的电源时，由于控制信号A的输出停止(由于控制信号A的电平为低电平)，因此控制电路98的动作模式转移到恢复模式。

这样，根据本实施方式，控制信号A输入到信号检测电路97，由此，控制电路98通过开关电路13的断开能够电气分离二次电池200与电子设备130。由此，例如，即使连接了电子设备130与二次电池200，也能够电气分离电子设备130与二次电池200，因此，不会影响到二次电池200的输出，能够实施电子设备130的评价。此外，通过电气分离电子设备130与二次电池200，能够强制性地使电子设备130的失控停止。

以上，通过实施方式说明了电池保护集成电路，但是本发明并不局限于上述实施方式。在本发明的范围内能够进行与其他实施方式的一部分或者全部的组合或置换等各种变形以及改良。