保护ic以及电池电压监视方法
保护ic以及电池电压监视方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种能够检测串联单元组彼此的位置处的单元组和保护IC之间的断线的保护IC以及电池电压监视方法。一种在串联多个单元组使用的蓄电池集合体的各单元组上连接、监视各单元组的多个单元各个的电池电压的保护IC10、20，具有：在单元组的多个单元的连接点以及单元组的两端连接的多个端子；比较单元组的多个单元各个的两端电压与基准电压，检测过电压，在检测出任何一个单元的过电压时生成第一警报信号的第一警报生成部12；和通过检测单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测单元组的多个单元的连接点以及单元组的两端和多个端子间的断线，生成第二警报信号的第二警报生成部13。
【专利说明】保护IC以及电池电压监视方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及监视蓄电池的电池电压的保护IC以及电池电压监视方法。
【背景技术】
[0002]近年来，在数字照相机等便携设备上装载作为蓄电池的锂离子电池。锂离子电池因为过充电以及过放电弱，所以必须具有过充电的保护电路亦即保护IC(集成电路)。
[0003]在串联使用多个锂离子电池的单元的情况下，为在保护IC中适当地实施各个锂离子电池的过充电电压的检测，各单元和保护IC之间的连接中不能有断线，在有断线的情况下，不能正确地检测过充电电压，需要禁止充电等的控制。
[0004]于是，提出了这样一种技术:在进行断线检测时，在正常状态下在各单元和电压监视电路之间的连接线上流过比经由各电压监视电路流动的消费电流还要大的检测电流，二极管使检测电流流动的路径变化，从而使与断线发生对应的单元的正侧、负侧连接线之间的电位关系反转，反转检测电路检测该电位关系的反转，输出断线检测信号(例如参照专利文献I)。
[0005]另外，提出了检测电池组的电极端子和电池电压监视电路的电源端子之间的连接部的断线的技术(例如参照专利文献2)。
[0006]专利文献1:日本特开2009-95222号公报
[0007]专利文献2:日本特开2012-98238号公报
[0008]在串联连接多个锂离子电池的单元作为一个单元组、串联连接多个单元组而使用的情况下，会有不能检测在串联连接单元组彼此的位置处的单元组和保护IC之间的断线这样的问题。
【发明内容】
[0009]本发明是鉴于上述问题得到的，其目的是提供一种能够检测串联连接单元组彼此的位置处的单元组和保护IC之间的断线的保护IC以及电池电压监视方法。
[0010]根据本发明的一种实施方式的保护IC是这样的保护IC(10、20)，其与串联连接多个单元组(CLl?CL4，CL21?CL24)而使用的蓄电池集合体的各单元组连接，监视上述各单元组的多个单元各自的电池电压，所述单元组串联连接多个蓄电池的单元，所述保护IC具有:
[0011]与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端进行连接的多个端子(VDD.V4 ?V1、VSS)；
[0012]比较上述单元组的多个单元各自的两端电压和基准电压，检测过电压，检测出任何一个单元的过电压后生成第一警报信号的第一警报生成部(12);以及
[0013]通过检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端和上述多个端子间的断线，生成上述第二警报信号的第二警报生成部(13)。[0014]优选上述第二警报生成部具有:
[0015]多个第一晶体管(M2?M5)，其通过电阻将漏极连接在与上述单元组的一端连接的端子上，通过定电流源将源极连接在与上述单元组的另一端连接的端子上，将栅极连接在上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端上，通过上述多个单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，使漏极电流减少；
[0016]多个第二晶体管(M6?M9)，其在上述单元组的两端连接的端子间进行级联，将栅极连接在上述多个第一晶体管的漏极上，通过上述多个第一晶体管的漏极电流的减少来切断；以及
[0017]第二逻辑电路(CM5)，其通过上述多个第二晶体管的任何一个的切断来生成警报信号的。
[0018]优选用二极管(Dl?D8)将与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子间进行连接。
[0019]优选设置在测试模式时向上述第二警报生成部提供动作电流的开关(SI?Sll)。
[0020]根据本发明的一种实施方式的电池电压监视方法，在串联连接多个对蓄电池的单元进行了多个串联连接的单元组而使用的蓄电池集合体中，将所述全部的电池组作为所述各单元组单位来监视所述单元各自的电池电压，其中，
[0021]设置与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子，
[0022]将上述单元组的多个单元各个的两端电压与基准电压进行比较，检测过电压，在检测出任何一个单元的过电压后生成第一警报信号
[0023]通过检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端和上述多个端子之间的断线，生成上述第二警报信号
[0024]优选上述第二警报生成，
[0025]在上述单元组的一端连接的端子上经由电阻连接多个第一晶体管的漏极，在上述单元组的另一端连接的端子上经由定电流源连接上述多个第一晶体管的源极，在上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端连接上述多个第一晶体管的栅极，通过上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，使上述多个第一晶体管的漏极电流减少，
[0026]在上述单元组的两端连接的端子之间将多个第二晶体管进行级联，将上述多个第一晶体管的漏极与上述多个第二晶体管的栅极进行连接，通过上述多个第一晶体管的漏极电流的减少来切断上述多个第二晶体管，
[0027]通过上述多个第二晶体管的任何一个的切断来生成警报信号。
[0028]优选用二极管将与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子间进行连接。
[0029]优选在测试模式下对上述第二警报生成部提供动作电流。
[0030]此外，上述括弧内的参照符号是为了容易理解而添加的，不过是一例，不限于图示的方式。
[0031]根据本发明，能够检测串联连接单元组彼此的位置处的单元组和保护IC之间的断线。【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明的保护IC的一种实施方式的电路结构图。
[0033]图2是表示测试模式下在保护IC中流动的电流的图。
[0034]符号说明
[0035]CLl ?CL4、CL21 ?CL24 单元
[0036]10、20 保护 IC
[0037]11,21端子保护部
[0038]12、22过充电检测部
[0039]13、23断线检测部
[0040]Cl?C30 电容器
[0041]CMl?CM4 比较器
[0042]CM5施密特触发电路
[0043]Dl ?D8 二极管
[0044]FUF21 熔丝
[0045]Ml ?M9M0S 晶体管
[0046]Rl ?R48 电阻
[0047]Zl?Z25齐纳二极管
【具体实施方式】
[0048]下面根据【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0049]<电路结构>
[0050]图1表示本发明的保护IC的一种实施方式的电路结构图。在图1中，串联连接作为蓄电池的锂离子电池的单元CLl?CL4构成第一单元组，另外串联连接锂离子电池的单元CL21?CL24构成第二单元组，串联连接CL4和单元CL21构成蓄电池集合体。
[0051]单元CLl的正极通过熔丝Fl以及电阻Rl连接保护IClO的端子VDD，单元CL4的负极连接单元CL21的正极，同时连接熔丝F21的一端。熔丝F21的另一端连接保护IClO的端子VSS，同时通过电阻R41连接保护IC20的端子VDD。
[0052]在熔丝Fl和电阻Rl的连接点和保护IClO的端子VSS之间连接静电保护用的齐纳二极管Z1，熔丝Fl和电阻Rl的连接点通过电阻R2连接保护IClO的端子V4。单元CL1、CL2的连接点通过电阻R3、R4连接保护IClO的端子V3，单元CL2、CL3的连接点通过电阻R5、R6连接保护IClO的端子V2，单元CL3、CL4的连接点通过电阻R7、R8连接保护IClO的端子VI。在电阻R1、R2的连接点和电阻R3、R4的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z2，在电阻R3、R4的连接点和电阻R5、R6的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z3，在电阻R5、R6的连接点和电阻R7、R8的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z4，在电阻R7、R8的连接点和保护IClO的端子VSS之间连接静电保护用的齐纳二极管Z5。
[0053]保护IClO的端子VDD、VSS是正负的电源端子，保护IClO的端子V4、V3、V2、V1是电压检测用端子。保护ICio的端子VDD通过电容器C1、C2连接保护IClO的端子VSS，电阻Rl和电容器Cl、C2构成去除噪声用的滤波器。保护ICIO的端子V4通过电容器C3、C4连接保护IClO的端子VSS，电阻R2和电容器C3、C4构成去除噪声用的滤波器。保护IClO的端子V3通过电容器C5、C6连接保护IClO的端子VSS，电阻R3、R4和电容器C5、C6构成去除噪声用的滤波器。保护IClO的端子V2通过电容器C7、C8连接保护IClO的端子VSS，电阻R5、R6和电容器C7、C8构成去除噪声用的滤波器。保护IClO的端子Vl通过电容器C9、ClO连接保护IClO的端子VSS，电阻R7、R8和电容器C9、ClO构成去除噪声用的滤波器。
[0054]单元CL21的正极通过熔丝F21以及电阻R41连接保护IC20的端子VDD，单元CL24的负极连接保护IC20的端子VSS。在熔丝F21以及电阻R41的连接点和保护IC20的端子VSS之间连接保护用的齐纳二极管Z21，熔丝F21和电阻R41的连接点通过电阻R4连接保护IC20的端子V4。单元CL21、CL22的连接点通过电阻R43、R44连接保护IC20的端子V3，单元CL22、CL23的连接点通过电阻R45、R46连接保护IC20的端子V2，单元CL23、CL24的连接点通过电阻R47、R48连接保护IC20的端子VI。在电阻R41、R42的连接点和电阻R43、R44的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z22，在电阻R43、R44的连接点和电阻R45、R46的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z23，在电阻R45、R46的连接点和电阻R47、R48的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z24，在电阻R47、R48的连接点和保护IC20的端子VSS之间连接静电保护用的齐纳二极管Z25。
[0055]保护IC20的端子VDD、VSS是正负的电源端子，保护IC20的端子V4、V3、V2、V1是电压检测用端子。保护IC20的端子VDD通过电容器C21、C22连接保护IC20的端子VSS，电阻R41和电容器C21、C22构成去除噪声用的滤波器。保护IC20的端子V4通过电容器C23、C24连接保护IC20的端子VSS，电阻R42和电容器C23、C24构成去除噪声用的滤波器。保护IC20的端子V3通过电容器C25、C26连接保护IC20的端子VSS，电阻R43、R44和电容器C25、C26构成去除噪声用的滤波器。保护IC20的端子V2通过电容器C27、C28连接保护IC20的端子VSS，电阻R45、R46和电容器C27、C28构成去除噪声用的滤波器。保护IC20的端子Vl通过电容器C29、C30连接保护IC20的端子VSS，电阻R47、R48和电容器C29、C30构成去除噪声用的滤波器。
[0056]<端子保护部的结构>
[0057]保护IC10、20是监视构成单元组的多个单元各自的电池电压的半导体集成电路。保护IClO具有端子保护部11、过充电检测部12、断线检测部13。保护IC20具有端子保护部21、过充电检测部22、断线检测部23。因为保护IClO和保护IC20是相同的结构，所以对于保护IC20内的电子部件附以相同的符号，省略其说明。
[0058]在端子保护部11内，η沟道MOS晶体管Ml的源极和栅极连接端子VSS，漏极连接端子VDD。二极管Dl正向连接端子V4、VDD间，二极管D2正向连接端子VSS、V4之间。二极管D3正向连接端子V3、VDD间，二极管D4正向连接端子VSS、V3间。二极管D5正向连接端子V2、VDD间，二极管D6正向连接端子VSS、V2间。二极管D7正向连接端子V1、VDD间，二极管D8正向连接端子VSS、V1间。端子V4、V3、V2、V1、VSS分别通过电阻R11、R14、R17、R20、R22分别连接过充电检测部12以及断线检测部13。
[0059]这里，例如在端子VDD上瞬间到来高电压的噪声的情况下,通过MOS晶体管Ml击穿来进行端子VDD的保护。另外，在端子V4上瞬间到来高电压的噪声的情况下，该噪声通过二极管Dl施加在MOS晶体管Ml上，通过MOS晶体管Ml的击穿进行端子V4的保护。
[0060]<过充电检测部的结构>[0061]在过充电检测部12中，在端子V4、V3上连接的电阻Rll、R14的另一端通过电阻R12、R13连接，电阻R12、R13的连接点连接比较器CMl的非反转输入端子。另外，电阻R11、R14的另一端用定电流源Dl以及齐纳二极管Z6连接，定电流源Dl和齐纳二极管Z6的连接点连接比较器CMl的反转输入端子。比较器CMl比较用电阻R12、R13分压端子V3、V4间电压的分压电压与通过齐纳二极管Z6发生的基准电压，在分压电压比基准电压高的情况下生成高电平的检测信号，提供给“或”电路0R1。
[0062]在端子V3、V2上连接的电阻R14、R17的另一端通过电阻R15、R16连接，电阻R15、R16的连接点连接比较器CM2的非反转输入端子。另外，电阻R14、R17的另一端用定电流源D2以及齐纳二极管Z7连接，定电流源D2和齐纳二极管Z7的连接点连接比较器CM2的反转输入端子。比较器CM2比较用电阻R15、R16分压端子V2、V3间电压的分压电压与通过齐纳二极管Z7发生的基准电压，在分压电压比基准电压高的情况下生成高电平的检测信号，提供给“或”电路ORl。
[0063]在端子V2、V1上连接的电阻R17、R20的另一端通过电阻R18、R19连接，电阻R18、R19的连接点连接比较器CM3的非反转输入端子。另外，电阻R17、R20的另一端用定电流源D3以及齐纳二极管Z8连接，定电流源D3和齐纳二极管Z8的连接点连接比较器CM3的反转输入端子。比较器CM3比较用电阻R18、R19分压端子V1、V2间电压的分压电压与通过齐纳二极管Z8发生的基准电压，在分压电压比基准电压高的情况下生成高电平的检测信号，提供给“或”电路ORl。
[0064]在端子V1、VSS上连接的电阻R20、R23的另一端通过电阻R21、R22连接，电阻R21、R22的连接点连接比较器CM4的非反转输入端子。另外，电阻R20、R23的另一端用定电流源D4以及齐纳二极管Z9连接，定电流源D4和齐纳二极管Z9的连接点连接比较器CM4的反转输入端子。比较器CM4比较用电阻R21、R22分压端子VSS、V1间电压的分压电压与通过齐纳二极管Z9发生的基准电压，在分压电压比基准电压高的情况下生成高电平的检测信号，提供给“或”电路ORl。
[0065]“或”电路ORl，在从比较器CMl?CM4的任何一个提供高电平的信号时，生成高电平的过充电警报信号从端子14供给未图示的控制逻辑电路。此外，在控制逻辑电路中当被提供高电平的过充电警报信号时，禁止充电。
[0066]〈断线检测部的结构〉
[0067]在断线检测部13中，η沟道MOS晶体管M2的栅极通过电阻Rll连接端子V4，MOS晶体管M2的漏极通过开关SI以及电阻R31连接端子VDD，源极通过开关S2连接定电流源D5的一端。定电流源D5的另一端通过电阻R23连接端子VSS。
[0068]η沟道MOS晶体管M3的栅极通过电阻R14连接端子V3，MOS晶体管M3的漏极通过开关S3以及电阻R32连接端子VDD，源极通过开关S4连接定电流源D6的一端。定电流源D6的另一端通过电阻R23连接端子VSS。
[0069]η沟道MOS晶体管Μ4的栅极通过电阻R17连接端子V2，MOS晶体管Μ4的漏极通过开关S5以及电阻R33连接端子VDD，源极通过开关S6连接定电流源D7的一端。定电流源D7的另一端通过电阻R23连接端子VSS。
[0070]η沟道MOS晶体管Μ5的栅极通过电阻R20连接端子Vl，MOS晶体管Μ5的漏极通过开关S7以及电阻R34连接端子VDD，MOS晶体管Μ5的源极通过电阻R23连接端子VSS。[0071]另外MOS晶体管M2?M5各自的漏极连接进行了级联的p沟道MOS晶体管M6、M7、M8、M9各自的栅极，MOS晶体管M6、M7、M8、M9中最上级的MOS晶体管M6的源极连接端子VDD，最下级的MOS晶体管M9的漏极通过开关S18连接定电流源D8的一端。定电流源D8的另一端通过电阻R23连接端子VSS。在最上级的MOS晶体管M6的源极和最下级的MOS晶体管M9的漏极上连接开关Sll的两端。这里，所谓进行了级联的P沟道MOS晶体管，是一方的MOS晶体管的源极和另一方的MOS晶体管的漏极连接的结构。
[0072]另外，MOS晶体管M9的源极连接施密特触发电路CM5的输入。施密特触发电路CM5在MOS晶体管M6?M9的任何一个切断时生成高电平的断线检测警报信号，从端子15提供未图示的控制逻辑电路。此外，在控制逻辑电路中被提供高电平的断线检测警报信号时，禁止充电。
[0073]此外，从未图示的控制逻辑电路向端子16提供以高电平指示测试模式的模式信号，提供给开关Si?S11。模式信号例如指示在电源投入时成为数十毫秒高电平的测试模式，其间进行断线检测，生成断线检测警报信号，供给未图示的控制逻辑电路。这样，因为短时进行断线检测，所以能够削减用于断线检测的消耗电力。
[0074]开关SI?SlO用高电平的模式信号导通，开关Sll用高电平的模式信号切断。为了在模式信号是低电平的通常模式时开关Sll导通且施密特触发电路CM5的输入成为高电平，施密特触发电路CM5的输出成为低电平。
[0075]在测试方式时由于开关SI?SlO导通，所以如果没有断线，则如图2所示电流流动。在保护ICio中，电流Il从熔丝F1、电阻Rl经由端子VDD流过电阻R31?R34，该电流Il分流为电流12、13、14。电流12在电阻R31、开关S1、M0S晶体管M2、电阻R14、端子V3、电阻R4、R3的路径内流动。电流13在电阻R32、开关S3、M0S晶体管M3、电阻R17、端子V2、电阻R6、R5的路径内流动。电流14在电阻R33、开关S5、M0S晶体管M4、电阻R20、端子V1、电阻R8、R7的路径内流动。电流15在电阻R34、开关S7、M0S晶体管M5、电阻R23、端子VSS的路径内流动。
[0076]另外，在保护IC20中，电流111从熔丝F21、电阻R41经由端子VDD流过电阻R31?R34，该电流Ill分流为电流112、113、114。电流112在电阻R31、开关S1、M0S晶体管M2、电阻R14、端子V3、电阻R4、R3的路径内流动。电流113在电阻R32、开关S3、MOS晶体管M3、电阻R17、端子V2、电阻R6、R5的路径内流动。电流114在电阻R33、开关S5、MOS晶体管M4、电阻R20、端子V1、电阻R8、R7的路径内流动。电流115在电阻R34、开关S7、MOS晶体管M5、电阻R23、端子VSS的路径内流动。
[0077]<无断线检测>
[0078]这里，在单元CLl?CL4的第一单元组和保护IClO的连接中要检测断线的部位是作为熔丝F1、电阻R3、R5、R7和单元CLl?CL4的连接点的A点、B点、C点、D点。另外，在单元CL21?CL24的第二单元组和保护IC20的连接中要检测断线的部位是作为熔丝F21、电阻R43、R45、R47、端子VSS和单元CL21?CL24的连接点的E点、F点、G点、H点、I点。
[0079]在A点?I点全部没有断线的情况下，因为MOS晶体管保护IClO的MOS晶体管M2?M5导通，MOS晶体管M6?M9导通，所以从端子15输出低电平。
[0080]<断线检测A>
[0081]在A点发生断线的情况下，电流从保护IClO的端子V3通过齐纳二极管Z2或者二极管D2流入端子VDD以及端子V4。在这种情况下，因为端子V4、V3间的η沟道MOS晶体管M2的源极电压比栅极电压高，所以MOS晶体管M2切断。因此，MOS晶体管M2的漏极电压升高，MOS晶体管Μ6的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管Μ6切断。由此，从端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0082]<断线检测B?D、F?H〉
[0083]在B点发生断线的情况下，为了不从保护IClO的端子V3流出电流I2，M0S晶体管M2的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M2的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M2的漏极电压升高，在电阻R31上的电压下降变小，MOS晶体管M6的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M6切断。由此，从保护IClO的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0084]在C点发生断线的情况下，为了不从保护IClO的端子V2流出电流I3，M0S晶体管M3的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M3的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M3的漏极电压升高，在电阻R32上的电压下降变小，MOS晶体管M7的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M7切断。由此，从保护IClO的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0085]在D点发生断线的情况下，为了不从保护IClO的端子Vl流出电流I4，M0S晶体管M4的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M4的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M4的漏极电压升高，在电阻R33上的电压下降变小，MOS晶体管M8的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M8切断。由此，从保护IClO的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0086]在F点发生断线的情况下，为了不从保护IC20的端子V3流出电流112，MOS晶体管M2的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M2的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M2的漏极电压升高，在电阻R31上的电压下降变小，MOS晶体管M6的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M6切断。由此，从保护IC20的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0087]在G点发生断线的情况下，为了不从保护IC20的端子V2流出电流113，MOS晶体管M3的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M3的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M3的漏极电压升高，在电阻R32上的电压下降变小，MOS晶体管M7的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M7切断。由此，从保护IC20的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0088]在H点发生断线的情况下，为了不从保护IC20的端子Vl流出电流114，MOS晶体管M4的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M4的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M4的漏极电压升高，在电阻R33上的电压下降变小，MOS晶体管M8的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M8切断。由此，从保护IC20的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0089]<断线检测E>
[0090]在E点发生断线的情况下，流入保护IC20的端子VDD的电流Ill仅是从保护IClO的端子VSS供给的电流15。因为相对于该电流15流入保护IC20的端子VDD的电流Ill十分大，所以相对于端子V3的电压端子VDD的电压亦即端子V4的电压降低，MOS晶体管M2的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M2切断。因此，MOS晶体管M2的漏极电压升高，MOS晶体管M6的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M6切断。由此，从端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0091]这样，能够检测作为串联连接单元组彼此的位置的E点处的单元组和保护IC之间的断线。
[0092]<断线检测I〉
[0093]在I点发生断线的情况下，保护IC20的电流115通过齐纳二极管Z25或者二极管D8流入H点。因此，因为保护IC20的端子Vl的电压比端子VSS的电压高出一个二极管的正向电压降的量，所以MOS晶体管M5切断。因此，MOS晶体管M5的漏极电压升高，MOS晶体管M9的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M9切断。由此，从端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0094]<单元短路检测>
[0095]在例如产生单元CL2的两端间进行短路的单元短路的情况下，V3端子和V2端子间的电压成为0V。在这种情况下MOS晶体管M3切断。因此，MOS晶体管M3的漏极电压升高，MOS晶体管M7的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M7切断。由此，能够从端子15输出高电平的断线检测警报信号，进行单元短路的检测。
[0096]此外，在本实施方式中，第一单元组和第二单元组串联连接，但是即使是串联连接三个以上的单元组的结构，也能够进行从各单元组的A点到I点的断线检测，不限定于上述实施方式。
【权利要求】
1.一种保护1C，其与串联连接多个对蓄电池的单元进行了多个串联连接的单元组而使用的蓄电池集合体的各单元组进行连接，监视上述各单元组的多个单元各自的电池电压，所述保护IC的特征在于，具有: 与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子； 将上述单元组的多个单元各自的两端电压与基准电压进行比较，检测过电压，在检测出任何一个单元的过电压后生成第一警报信号的第一警报生成部；和 通过检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端和上述多个端子间的断线，生成上述第二警报信号的第二警报生成部。
2.根据权利要求1所述的保护1C，其特征在于， 所述第二警报生成部具有: 多个第一晶体管，其通过电阻将漏极连接在与上述单元组的一端连接的端子上，通过定电流源将源极连接在与上述单元组的另一端上连接的端子上，将栅极连接在上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端上，通过上述多个单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，使漏极电流减少； 多个第二晶体管，其在上述单元组的两端连接的端子间进行级联，将栅极连接上述多个第一晶体管的漏极上，通过上述多个第一晶体管的漏极电流的减少来切断；以及第二逻辑电路，其通过上述多个第二晶体管的任何一个的切断来生成警报信号。
3.根据权利要求2所述的保护1C，其特征在于， 具有端子保护部，其用二极管将与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子之间进行连接。
4.根据权利要求1~3中任何一项所述的保护1C，其特征在于， 设置在测试模式下对上述第二警报生成部提供动作电流的开关。
5.一种电池电压监视方法，在串联连接多个对蓄电池的单元进行了多个串联连接的单元组而使用的蓄电池集合体中，将所述全部的电池组作为所述各单元组单位来监视所述单元各自的电池电压，所述电池电压监视方法包括以下步骤: 设置与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子；将上述单元组的多个单元各自的两端电压与基准电压进行比较，检测过电压，在检测出任何一个单元的过电压后生成第一警报信号； 通过检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端和上述多个端子之间的断线，生成上述第二警报信号。
6.根据权利要求5所述的电池电压监视方法，其中， 上述第二警报生成， 在连接上述单元组的一端的端子上经由电阻连接多个第一晶体管的漏极，在连接上述单元组的另一端的端子上经由定电流源连接上述多个第一晶体管的源极，在上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端连接上述多个第一晶体管的栅极，通过上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，使上述多个第一晶体管的漏极电流减少，在上述单元组的两端连接的端子间将多个第二晶体管进行级联，使上述多个第二晶体管的栅极与上述多个第一晶体管的漏极进行连接，通过上述多个第一晶体管的漏极电流的减少来切断上述多个第二晶体管， 通过上述多个第二晶体管的任何一个的切断来生成警报信号。
7.根据权利要求6所述的电池电压监视方法，其特征在于， 用二极管将与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子间进行连接。
8.根据权利要求5~7中任何一项所述的电池电压监视方法，其特征在于， 在测试模式下对上 述第二警报生成部提供动作电流。
【文档编号】G01R31/36GK103972868SQ201410044607
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】柴田浩平 申请人:三美电机株式会社
【专利摘要】本发明的目的是提供一种能够检测串联单元组彼此的位置处的单元组和保护IC之间的断线的保护IC以及电池电压监视方法。一种在串联多个单元组使用的蓄电池集合体的各单元组上连接、监视各单元组的多个单元各个的电池电压的保护IC10、20，具有：在单元组的多个单元的连接点以及单元组的两端连接的多个端子；比较单元组的多个单元各个的两端电压与基准电压，检测过电压，在检测出任何一个单元的过电压时生成第一警报信号的第一警报生成部12；和通过检测单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测单元组的多个单元的连接点以及单元组的两端和多个端子间的断线，生成第二警报信号的第二警报生成部13。
【专利说明】保护IC以及电池电压监视方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及监视蓄电池的电池电压的保护IC以及电池电压监视方法。
【背景技术】
[0002]近年来，在数字照相机等便携设备上装载作为蓄电池的锂离子电池。锂离子电池因为过充电以及过放电弱，所以必须具有过充电的保护电路亦即保护IC(集成电路)。
[0003]在串联使用多个锂离子电池的单元的情况下，为在保护IC中适当地实施各个锂离子电池的过充电电压的检测，各单元和保护IC之间的连接中不能有断线，在有断线的情况下，不能正确地检测过充电电压，需要禁止充电等的控制。
[0004]于是，提出了这样一种技术:在进行断线检测时，在正常状态下在各单元和电压监视电路之间的连接线上流过比经由各电压监视电路流动的消费电流还要大的检测电流，二极管使检测电流流动的路径变化，从而使与断线发生对应的单元的正侧、负侧连接线之间的电位关系反转，反转检测电路检测该电位关系的反转，输出断线检测信号(例如参照专利文献I)。
[0005]另外，提出了检测电池组的电极端子和电池电压监视电路的电源端子之间的连接部的断线的技术(例如参照专利文献2)。
[0006]专利文献1:日本特开2009-95222号公报
[0007]专利文献2:日本特开2012-98238号公报
[0008]在串联连接多个锂离子电池的单元作为一个单元组、串联连接多个单元组而使用的情况下，会有不能检测在串联连接单元组彼此的位置处的单元组和保护IC之间的断线这样的问题。
【发明内容】
[0009]本发明是鉴于上述问题得到的，其目的是提供一种能够检测串联连接单元组彼此的位置处的单元组和保护IC之间的断线的保护IC以及电池电压监视方法。
[0010]根据本发明的一种实施方式的保护IC是这样的保护IC(10、20)，其与串联连接多个单元组(CLl?CL4，CL21?CL24)而使用的蓄电池集合体的各单元组连接，监视上述各单元组的多个单元各自的电池电压，所述单元组串联连接多个蓄电池的单元，所述保护IC具有:
[0011]与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端进行连接的多个端子(VDD.V4 ?V1、VSS)；
[0012]比较上述单元组的多个单元各自的两端电压和基准电压，检测过电压，检测出任何一个单元的过电压后生成第一警报信号的第一警报生成部(12);以及
[0013]通过检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端和上述多个端子间的断线，生成上述第二警报信号的第二警报生成部(13)。[0014]优选上述第二警报生成部具有:
[0015]多个第一晶体管(M2?M5)，其通过电阻将漏极连接在与上述单元组的一端连接的端子上，通过定电流源将源极连接在与上述单元组的另一端连接的端子上，将栅极连接在上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端上，通过上述多个单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，使漏极电流减少；
[0016]多个第二晶体管(M6?M9)，其在上述单元组的两端连接的端子间进行级联，将栅极连接在上述多个第一晶体管的漏极上，通过上述多个第一晶体管的漏极电流的减少来切断；以及
[0017]第二逻辑电路(CM5)，其通过上述多个第二晶体管的任何一个的切断来生成警报信号的。
[0018]优选用二极管(Dl?D8)将与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子间进行连接。
[0019]优选设置在测试模式时向上述第二警报生成部提供动作电流的开关(SI?Sll)。
[0020]根据本发明的一种实施方式的电池电压监视方法，在串联连接多个对蓄电池的单元进行了多个串联连接的单元组而使用的蓄电池集合体中，将所述全部的电池组作为所述各单元组单位来监视所述单元各自的电池电压，其中，
[0021]设置与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子，
[0022]将上述单元组的多个单元各个的两端电压与基准电压进行比较，检测过电压，在检测出任何一个单元的过电压后生成第一警报信号
[0023]通过检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端和上述多个端子之间的断线，生成上述第二警报信号
[0024]优选上述第二警报生成，
[0025]在上述单元组的一端连接的端子上经由电阻连接多个第一晶体管的漏极，在上述单元组的另一端连接的端子上经由定电流源连接上述多个第一晶体管的源极，在上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端连接上述多个第一晶体管的栅极，通过上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，使上述多个第一晶体管的漏极电流减少，
[0026]在上述单元组的两端连接的端子之间将多个第二晶体管进行级联，将上述多个第一晶体管的漏极与上述多个第二晶体管的栅极进行连接，通过上述多个第一晶体管的漏极电流的减少来切断上述多个第二晶体管，
[0027]通过上述多个第二晶体管的任何一个的切断来生成警报信号。
[0028]优选用二极管将与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子间进行连接。
[0029]优选在测试模式下对上述第二警报生成部提供动作电流。
[0030]此外，上述括弧内的参照符号是为了容易理解而添加的，不过是一例，不限于图示的方式。
[0031]根据本发明，能够检测串联连接单元组彼此的位置处的单元组和保护IC之间的断线。【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本发明的保护IC的一种实施方式的电路结构图。
[0033]图2是表示测试模式下在保护IC中流动的电流的图。
[0034]符号说明
[0035]CLl ?CL4、CL21 ?CL24 单元
[0036]10、20 保护 IC
[0037]11,21端子保护部
[0038]12、22过充电检测部
[0039]13、23断线检测部
[0040]Cl?C30 电容器
[0041]CMl?CM4 比较器
[0042]CM5施密特触发电路
[0043]Dl ?D8 二极管
[0044]FUF21 熔丝
[0045]Ml ?M9M0S 晶体管
[0046]Rl ?R48 电阻
[0047]Zl?Z25齐纳二极管
【具体实施方式】
[0048]下面根据【专利附图】
【附图说明】本发明的实施方式。
[0049]<电路结构>
[0050]图1表示本发明的保护IC的一种实施方式的电路结构图。在图1中，串联连接作为蓄电池的锂离子电池的单元CLl?CL4构成第一单元组，另外串联连接锂离子电池的单元CL21?CL24构成第二单元组，串联连接CL4和单元CL21构成蓄电池集合体。
[0051]单元CLl的正极通过熔丝Fl以及电阻Rl连接保护IClO的端子VDD，单元CL4的负极连接单元CL21的正极，同时连接熔丝F21的一端。熔丝F21的另一端连接保护IClO的端子VSS，同时通过电阻R41连接保护IC20的端子VDD。
[0052]在熔丝Fl和电阻Rl的连接点和保护IClO的端子VSS之间连接静电保护用的齐纳二极管Z1，熔丝Fl和电阻Rl的连接点通过电阻R2连接保护IClO的端子V4。单元CL1、CL2的连接点通过电阻R3、R4连接保护IClO的端子V3，单元CL2、CL3的连接点通过电阻R5、R6连接保护IClO的端子V2，单元CL3、CL4的连接点通过电阻R7、R8连接保护IClO的端子VI。在电阻R1、R2的连接点和电阻R3、R4的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z2，在电阻R3、R4的连接点和电阻R5、R6的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z3，在电阻R5、R6的连接点和电阻R7、R8的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z4，在电阻R7、R8的连接点和保护IClO的端子VSS之间连接静电保护用的齐纳二极管Z5。
[0053]保护IClO的端子VDD、VSS是正负的电源端子，保护IClO的端子V4、V3、V2、V1是电压检测用端子。保护ICio的端子VDD通过电容器C1、C2连接保护IClO的端子VSS，电阻Rl和电容器Cl、C2构成去除噪声用的滤波器。保护ICIO的端子V4通过电容器C3、C4连接保护IClO的端子VSS，电阻R2和电容器C3、C4构成去除噪声用的滤波器。保护IClO的端子V3通过电容器C5、C6连接保护IClO的端子VSS，电阻R3、R4和电容器C5、C6构成去除噪声用的滤波器。保护IClO的端子V2通过电容器C7、C8连接保护IClO的端子VSS，电阻R5、R6和电容器C7、C8构成去除噪声用的滤波器。保护IClO的端子Vl通过电容器C9、ClO连接保护IClO的端子VSS，电阻R7、R8和电容器C9、ClO构成去除噪声用的滤波器。
[0054]单元CL21的正极通过熔丝F21以及电阻R41连接保护IC20的端子VDD，单元CL24的负极连接保护IC20的端子VSS。在熔丝F21以及电阻R41的连接点和保护IC20的端子VSS之间连接保护用的齐纳二极管Z21，熔丝F21和电阻R41的连接点通过电阻R4连接保护IC20的端子V4。单元CL21、CL22的连接点通过电阻R43、R44连接保护IC20的端子V3，单元CL22、CL23的连接点通过电阻R45、R46连接保护IC20的端子V2，单元CL23、CL24的连接点通过电阻R47、R48连接保护IC20的端子VI。在电阻R41、R42的连接点和电阻R43、R44的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z22，在电阻R43、R44的连接点和电阻R45、R46的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z23，在电阻R45、R46的连接点和电阻R47、R48的连接点之间连接静电保护用的齐纳二极管Z24，在电阻R47、R48的连接点和保护IC20的端子VSS之间连接静电保护用的齐纳二极管Z25。
[0055]保护IC20的端子VDD、VSS是正负的电源端子，保护IC20的端子V4、V3、V2、V1是电压检测用端子。保护IC20的端子VDD通过电容器C21、C22连接保护IC20的端子VSS，电阻R41和电容器C21、C22构成去除噪声用的滤波器。保护IC20的端子V4通过电容器C23、C24连接保护IC20的端子VSS，电阻R42和电容器C23、C24构成去除噪声用的滤波器。保护IC20的端子V3通过电容器C25、C26连接保护IC20的端子VSS，电阻R43、R44和电容器C25、C26构成去除噪声用的滤波器。保护IC20的端子V2通过电容器C27、C28连接保护IC20的端子VSS，电阻R45、R46和电容器C27、C28构成去除噪声用的滤波器。保护IC20的端子Vl通过电容器C29、C30连接保护IC20的端子VSS，电阻R47、R48和电容器C29、C30构成去除噪声用的滤波器。
[0056]<端子保护部的结构>
[0057]保护IC10、20是监视构成单元组的多个单元各自的电池电压的半导体集成电路。保护IClO具有端子保护部11、过充电检测部12、断线检测部13。保护IC20具有端子保护部21、过充电检测部22、断线检测部23。因为保护IClO和保护IC20是相同的结构，所以对于保护IC20内的电子部件附以相同的符号，省略其说明。
[0058]在端子保护部11内，η沟道MOS晶体管Ml的源极和栅极连接端子VSS，漏极连接端子VDD。二极管Dl正向连接端子V4、VDD间，二极管D2正向连接端子VSS、V4之间。二极管D3正向连接端子V3、VDD间，二极管D4正向连接端子VSS、V3间。二极管D5正向连接端子V2、VDD间，二极管D6正向连接端子VSS、V2间。二极管D7正向连接端子V1、VDD间，二极管D8正向连接端子VSS、V1间。端子V4、V3、V2、V1、VSS分别通过电阻R11、R14、R17、R20、R22分别连接过充电检测部12以及断线检测部13。
[0059]这里，例如在端子VDD上瞬间到来高电压的噪声的情况下,通过MOS晶体管Ml击穿来进行端子VDD的保护。另外，在端子V4上瞬间到来高电压的噪声的情况下，该噪声通过二极管Dl施加在MOS晶体管Ml上，通过MOS晶体管Ml的击穿进行端子V4的保护。
[0060]<过充电检测部的结构>[0061]在过充电检测部12中，在端子V4、V3上连接的电阻Rll、R14的另一端通过电阻R12、R13连接，电阻R12、R13的连接点连接比较器CMl的非反转输入端子。另外，电阻R11、R14的另一端用定电流源Dl以及齐纳二极管Z6连接，定电流源Dl和齐纳二极管Z6的连接点连接比较器CMl的反转输入端子。比较器CMl比较用电阻R12、R13分压端子V3、V4间电压的分压电压与通过齐纳二极管Z6发生的基准电压，在分压电压比基准电压高的情况下生成高电平的检测信号，提供给“或”电路0R1。
[0062]在端子V3、V2上连接的电阻R14、R17的另一端通过电阻R15、R16连接，电阻R15、R16的连接点连接比较器CM2的非反转输入端子。另外，电阻R14、R17的另一端用定电流源D2以及齐纳二极管Z7连接，定电流源D2和齐纳二极管Z7的连接点连接比较器CM2的反转输入端子。比较器CM2比较用电阻R15、R16分压端子V2、V3间电压的分压电压与通过齐纳二极管Z7发生的基准电压，在分压电压比基准电压高的情况下生成高电平的检测信号，提供给“或”电路ORl。
[0063]在端子V2、V1上连接的电阻R17、R20的另一端通过电阻R18、R19连接，电阻R18、R19的连接点连接比较器CM3的非反转输入端子。另外，电阻R17、R20的另一端用定电流源D3以及齐纳二极管Z8连接，定电流源D3和齐纳二极管Z8的连接点连接比较器CM3的反转输入端子。比较器CM3比较用电阻R18、R19分压端子V1、V2间电压的分压电压与通过齐纳二极管Z8发生的基准电压，在分压电压比基准电压高的情况下生成高电平的检测信号，提供给“或”电路ORl。
[0064]在端子V1、VSS上连接的电阻R20、R23的另一端通过电阻R21、R22连接，电阻R21、R22的连接点连接比较器CM4的非反转输入端子。另外，电阻R20、R23的另一端用定电流源D4以及齐纳二极管Z9连接，定电流源D4和齐纳二极管Z9的连接点连接比较器CM4的反转输入端子。比较器CM4比较用电阻R21、R22分压端子VSS、V1间电压的分压电压与通过齐纳二极管Z9发生的基准电压，在分压电压比基准电压高的情况下生成高电平的检测信号，提供给“或”电路ORl。
[0065]“或”电路ORl，在从比较器CMl?CM4的任何一个提供高电平的信号时，生成高电平的过充电警报信号从端子14供给未图示的控制逻辑电路。此外，在控制逻辑电路中当被提供高电平的过充电警报信号时，禁止充电。
[0066]〈断线检测部的结构〉
[0067]在断线检测部13中，η沟道MOS晶体管M2的栅极通过电阻Rll连接端子V4，MOS晶体管M2的漏极通过开关SI以及电阻R31连接端子VDD，源极通过开关S2连接定电流源D5的一端。定电流源D5的另一端通过电阻R23连接端子VSS。
[0068]η沟道MOS晶体管M3的栅极通过电阻R14连接端子V3，MOS晶体管M3的漏极通过开关S3以及电阻R32连接端子VDD，源极通过开关S4连接定电流源D6的一端。定电流源D6的另一端通过电阻R23连接端子VSS。
[0069]η沟道MOS晶体管Μ4的栅极通过电阻R17连接端子V2，MOS晶体管Μ4的漏极通过开关S5以及电阻R33连接端子VDD，源极通过开关S6连接定电流源D7的一端。定电流源D7的另一端通过电阻R23连接端子VSS。
[0070]η沟道MOS晶体管Μ5的栅极通过电阻R20连接端子Vl，MOS晶体管Μ5的漏极通过开关S7以及电阻R34连接端子VDD，MOS晶体管Μ5的源极通过电阻R23连接端子VSS。[0071]另外MOS晶体管M2?M5各自的漏极连接进行了级联的p沟道MOS晶体管M6、M7、M8、M9各自的栅极，MOS晶体管M6、M7、M8、M9中最上级的MOS晶体管M6的源极连接端子VDD，最下级的MOS晶体管M9的漏极通过开关S18连接定电流源D8的一端。定电流源D8的另一端通过电阻R23连接端子VSS。在最上级的MOS晶体管M6的源极和最下级的MOS晶体管M9的漏极上连接开关Sll的两端。这里，所谓进行了级联的P沟道MOS晶体管，是一方的MOS晶体管的源极和另一方的MOS晶体管的漏极连接的结构。
[0072]另外，MOS晶体管M9的源极连接施密特触发电路CM5的输入。施密特触发电路CM5在MOS晶体管M6?M9的任何一个切断时生成高电平的断线检测警报信号，从端子15提供未图示的控制逻辑电路。此外，在控制逻辑电路中被提供高电平的断线检测警报信号时，禁止充电。
[0073]此外，从未图示的控制逻辑电路向端子16提供以高电平指示测试模式的模式信号，提供给开关Si?S11。模式信号例如指示在电源投入时成为数十毫秒高电平的测试模式，其间进行断线检测，生成断线检测警报信号，供给未图示的控制逻辑电路。这样，因为短时进行断线检测，所以能够削减用于断线检测的消耗电力。
[0074]开关SI?SlO用高电平的模式信号导通，开关Sll用高电平的模式信号切断。为了在模式信号是低电平的通常模式时开关Sll导通且施密特触发电路CM5的输入成为高电平，施密特触发电路CM5的输出成为低电平。
[0075]在测试方式时由于开关SI?SlO导通，所以如果没有断线，则如图2所示电流流动。在保护ICio中，电流Il从熔丝F1、电阻Rl经由端子VDD流过电阻R31?R34，该电流Il分流为电流12、13、14。电流12在电阻R31、开关S1、M0S晶体管M2、电阻R14、端子V3、电阻R4、R3的路径内流动。电流13在电阻R32、开关S3、M0S晶体管M3、电阻R17、端子V2、电阻R6、R5的路径内流动。电流14在电阻R33、开关S5、M0S晶体管M4、电阻R20、端子V1、电阻R8、R7的路径内流动。电流15在电阻R34、开关S7、M0S晶体管M5、电阻R23、端子VSS的路径内流动。
[0076]另外，在保护IC20中，电流111从熔丝F21、电阻R41经由端子VDD流过电阻R31?R34，该电流Ill分流为电流112、113、114。电流112在电阻R31、开关S1、M0S晶体管M2、电阻R14、端子V3、电阻R4、R3的路径内流动。电流113在电阻R32、开关S3、MOS晶体管M3、电阻R17、端子V2、电阻R6、R5的路径内流动。电流114在电阻R33、开关S5、MOS晶体管M4、电阻R20、端子V1、电阻R8、R7的路径内流动。电流115在电阻R34、开关S7、MOS晶体管M5、电阻R23、端子VSS的路径内流动。
[0077]<无断线检测>
[0078]这里，在单元CLl?CL4的第一单元组和保护IClO的连接中要检测断线的部位是作为熔丝F1、电阻R3、R5、R7和单元CLl?CL4的连接点的A点、B点、C点、D点。另外，在单元CL21?CL24的第二单元组和保护IC20的连接中要检测断线的部位是作为熔丝F21、电阻R43、R45、R47、端子VSS和单元CL21?CL24的连接点的E点、F点、G点、H点、I点。
[0079]在A点?I点全部没有断线的情况下，因为MOS晶体管保护IClO的MOS晶体管M2?M5导通，MOS晶体管M6?M9导通，所以从端子15输出低电平。
[0080]<断线检测A>
[0081]在A点发生断线的情况下，电流从保护IClO的端子V3通过齐纳二极管Z2或者二极管D2流入端子VDD以及端子V4。在这种情况下，因为端子V4、V3间的η沟道MOS晶体管M2的源极电压比栅极电压高，所以MOS晶体管M2切断。因此，MOS晶体管M2的漏极电压升高，MOS晶体管Μ6的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管Μ6切断。由此，从端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0082]<断线检测B?D、F?H〉
[0083]在B点发生断线的情况下，为了不从保护IClO的端子V3流出电流I2，M0S晶体管M2的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M2的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M2的漏极电压升高，在电阻R31上的电压下降变小，MOS晶体管M6的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M6切断。由此，从保护IClO的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0084]在C点发生断线的情况下，为了不从保护IClO的端子V2流出电流I3，M0S晶体管M3的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M3的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M3的漏极电压升高，在电阻R32上的电压下降变小，MOS晶体管M7的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M7切断。由此，从保护IClO的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0085]在D点发生断线的情况下，为了不从保护IClO的端子Vl流出电流I4，M0S晶体管M4的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M4的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M4的漏极电压升高，在电阻R33上的电压下降变小，MOS晶体管M8的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M8切断。由此，从保护IClO的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0086]在F点发生断线的情况下，为了不从保护IC20的端子V3流出电流112，MOS晶体管M2的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M2的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M2的漏极电压升高，在电阻R31上的电压下降变小，MOS晶体管M6的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M6切断。由此，从保护IC20的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0087]在G点发生断线的情况下，为了不从保护IC20的端子V2流出电流113，MOS晶体管M3的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M3的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M3的漏极电压升高，在电阻R32上的电压下降变小，MOS晶体管M7的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M7切断。由此，从保护IC20的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0088]在H点发生断线的情况下，为了不从保护IC20的端子Vl流出电流114，MOS晶体管M4的漏极电流仅是定电流源D5的流动电流，成为极小，MOS晶体管M4的栅极/源极间电压Vgs变小。因此，MOS晶体管M4的漏极电压升高，在电阻R33上的电压下降变小，MOS晶体管M8的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M8切断。由此，从保护IC20的端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0089]<断线检测E>
[0090]在E点发生断线的情况下，流入保护IC20的端子VDD的电流Ill仅是从保护IClO的端子VSS供给的电流15。因为相对于该电流15流入保护IC20的端子VDD的电流Ill十分大，所以相对于端子V3的电压端子VDD的电压亦即端子V4的电压降低，MOS晶体管M2的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M2切断。因此，MOS晶体管M2的漏极电压升高，MOS晶体管M6的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M6切断。由此，从端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0091]这样，能够检测作为串联连接单元组彼此的位置的E点处的单元组和保护IC之间的断线。
[0092]<断线检测I〉
[0093]在I点发生断线的情况下，保护IC20的电流115通过齐纳二极管Z25或者二极管D8流入H点。因此，因为保护IC20的端子Vl的电压比端子VSS的电压高出一个二极管的正向电压降的量，所以MOS晶体管M5切断。因此，MOS晶体管M5的漏极电压升高，MOS晶体管M9的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M9切断。由此，从端子15输出高电平的断线检测警报信号。
[0094]<单元短路检测>
[0095]在例如产生单元CL2的两端间进行短路的单元短路的情况下，V3端子和V2端子间的电压成为0V。在这种情况下MOS晶体管M3切断。因此，MOS晶体管M3的漏极电压升高，MOS晶体管M7的栅极/源极间电压Vgs变小，MOS晶体管M7切断。由此，能够从端子15输出高电平的断线检测警报信号，进行单元短路的检测。
[0096]此外，在本实施方式中，第一单元组和第二单元组串联连接，但是即使是串联连接三个以上的单元组的结构，也能够进行从各单元组的A点到I点的断线检测，不限定于上述实施方式。
【权利要求】
1.一种保护1C，其与串联连接多个对蓄电池的单元进行了多个串联连接的单元组而使用的蓄电池集合体的各单元组进行连接，监视上述各单元组的多个单元各自的电池电压，所述保护IC的特征在于，具有: 与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子； 将上述单元组的多个单元各自的两端电压与基准电压进行比较，检测过电压，在检测出任何一个单元的过电压后生成第一警报信号的第一警报生成部；和 通过检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端和上述多个端子间的断线，生成上述第二警报信号的第二警报生成部。
2.根据权利要求1所述的保护1C，其特征在于， 所述第二警报生成部具有: 多个第一晶体管，其通过电阻将漏极连接在与上述单元组的一端连接的端子上，通过定电流源将源极连接在与上述单元组的另一端上连接的端子上，将栅极连接在上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端上，通过上述多个单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，使漏极电流减少； 多个第二晶体管，其在上述单元组的两端连接的端子间进行级联，将栅极连接上述多个第一晶体管的漏极上，通过上述多个第一晶体管的漏极电流的减少来切断；以及第二逻辑电路，其通过上述多个第二晶体管的任何一个的切断来生成警报信号。
3.根据权利要求2所述的保护1C，其特征在于， 具有端子保护部，其用二极管将与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子之间进行连接。
4.根据权利要求1~3中任何一项所述的保护1C，其特征在于， 设置在测试模式下对上述第二警报生成部提供动作电流的开关。
5.一种电池电压监视方法，在串联连接多个对蓄电池的单元进行了多个串联连接的单元组而使用的蓄电池集合体中，将所述全部的电池组作为所述各单元组单位来监视所述单元各自的电池电压，所述电池电压监视方法包括以下步骤: 设置与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子；将上述单元组的多个单元各自的两端电压与基准电压进行比较，检测过电压，在检测出任何一个单元的过电压后生成第一警报信号； 通过检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，检测上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端和上述多个端子之间的断线，生成上述第二警报信号。
6.根据权利要求5所述的电池电压监视方法，其中， 上述第二警报生成， 在连接上述单元组的一端的端子上经由电阻连接多个第一晶体管的漏极，在连接上述单元组的另一端的端子上经由定电流源连接上述多个第一晶体管的源极，在上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端连接上述多个第一晶体管的栅极，通过上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的一端的电压的降低或者电流的减少，使上述多个第一晶体管的漏极电流减少，在上述单元组的两端连接的端子间将多个第二晶体管进行级联，使上述多个第二晶体管的栅极与上述多个第一晶体管的漏极进行连接，通过上述多个第一晶体管的漏极电流的减少来切断上述多个第二晶体管， 通过上述多个第二晶体管的任何一个的切断来生成警报信号。
7.根据权利要求6所述的电池电压监视方法，其特征在于， 用二极管将与上述单元组的多个单元的连接点以及上述单元组的两端连接的多个端子间进行连接。
8.根据权利要求5~7中任何一项所述的电池电压监视方法，其特征在于， 在测试模式下对上 述第二警报生成部提供动作电流。
【文档编号】G01R31/36GK103972868SQ201410044607
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】柴田浩平 申请人:三美电机株式会社
相关技术
网友询问留言
已有0条留言
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！
1