JP3916279B2 - 電源監視ｉｃ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウムイオン電池などが過放電や過充電などの状態となるのを防止するために使用される電源監視ＩＣ（Integrated Circuit）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源監視ＩＣについて図３を用いて説明する。図３は従来の電源監視ＩＣ７３を用いて直列に接続されたリチウムイオン電池２、３を監視するリチウムイオン電源装置（以下「電池パック」という）７２のブロック図である。リチウムイオン電池２、３は過放電や過充電の状態となると発煙するなどの危険があるため、電源監視ＩＣ７３で電池２、３の各電圧を監視し、電池２、３が過放電や過充電の状態とならないようにしている。
【０００３】
通常の使用状態ではリチウムイオン電池２、３の各電圧は２．３Ｖ〜４．２Ｖであるので、例えば電圧が４．３Ｖより高くなると過充電とならないように電源監視ＩＣ７３で充電を禁止し、一方、２．２Ｖより低くなると過放電とならないように放電を禁止する。
【０００４】
従来の電源監視ＩＣ７３において過放電を監視する部分について説明する。リチウムイオン電池２と３では電池２が高電位側にある。電池２の高電位側が電池パック７２の（＋）端子１１に接続され、一方、電池３の低電位側がｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）８のドレインに接続される。ＭＯＳＦＥＴ８のソースが（−）端子１２に接続される。ＭＯＳＦＥＴ８のゲートが電源監視ＩＣ７３の端子Ｔ１に接続されており、電源監視ＩＣ７３によりＭＯＳＦＥＴ８はオン／オフ制御される。
【０００５】
電池２、３の高電位側が保護抵抗Ｒ５を介して電源監視ＩＣ７３の端子Ｕ１に接続される。電池２と３の接続中点は保護抵抗Ｒ６を介して端子Ｕ２に接続される。電池２、３の低電位側が電源監視ＩＣ７３の端子ＧＮＤに接続される。
【０００６】
放電のときには電源監視ＩＣ７３はＭＯＳＦＥＴ８をオンし、電池２、３は端子１１、１２に接続された電子機器などに電力を供給する。一方、充電のときには直流電源などから端子１１、１２に直流電圧が印加されることにより電池２、３が充電される。
【０００７】
保護抵抗Ｒ５、Ｒ６は抵抗値が１ｋΩ程度の抵抗で、ノイズが電源監視ＩＣ７３の内部に入り込み電源監視ＩＣ７３を静電破壊するのを防止するために設けられている。また、端子Ｕ１、Ｕ２が端子ＧＮＤと短絡しても保護抵抗Ｒ５、Ｒ６により電池２、３が短絡しないので通電流が帰れないようになり、電池２、３が破壊されない効果もある。
【０００８】
端子Ｕ１、Ｕ２の間に抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に接続される。抵抗Ｒ１とＲ２の接続中点の電圧が比較器４の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４の反転入力端子（−）に端子Ｕ２の電圧よりも比較電圧Ｖ１だけ高い電圧が入力される。端子Ｕ１より比較器４に電力が供給される。これにより、比較器４で電池２の電圧が所定の過放電電圧と比較される。過放電電圧は例えば２．２Ｖである。電池２の電圧が過放電電圧より低ければ比較器４の出力はローレベルとなり、一方、過放電電圧より高ければハイレベルとなる。
【０００９】
端子Ｕ２と端子ＧＮＤの間に抵抗Ｒ３、Ｒ４が直列に接続される。抵抗Ｒ３とＲ４の接続中点の電圧を比較器５の非反転入力端子（＋）に入力する。端子ＧＮＤは接地され、グランドレベルとなる。比較器５の反転入力端子（−）にはグランドレベルよりも比較電圧Ｖ２だけ高い電圧が入力される。抵抗Ｒ１とＲ３の抵抗値が等しく、抵抗Ｒ２とＲ４の抵抗値が等しい。比較電圧Ｖ１とＶ２が等しい。これにより、電池２、３が同一の過放電電圧の条件で監視される。
【００１０】
比較器４、５の出力がアンド回路６に入力される。これにより、電池２、３のいずれもが過放電電圧よりも高い場合、アンド回路６の出力がハイレベルとなる。一方、電池２、３の少なくとも１個が過放電電圧より低い場合、アンド回路６の出力がローレベルとなる。これにより、電池２、３のいずれも過放電電圧より高い場合、アンド回路６はハイレベルの放電許可信号ＳＤを出力する。放電許可信号ＳＤが充電制御回路７に入力される。
【００１１】
放電許可信号ＳＤが充電制御回路７に入力されているときに放電制御回路７は端子Ｔ１に接続されているＭＯＳＦＥＴ８のゲートに信号を印加してＭＯＳＦＥＴ８をオンする。一方、放電許可信号ＳＤが入力されないときに放電制御回路７はＭＯＳＦＥＴ８をオフする。これにより、電源監視ＩＣ７３は電池２、３を監視し、過放電状態とならないように制御する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電源監視ＩＣ７３では、保護抵抗Ｒ５、Ｒ６や配線抵抗などの外部インピーダンスとそれらを流れる電流により電圧降下が起こり、電池２、３の電圧検出にずれが生じていた。そのため、電源監視ＩＣ７３に流れ込む電流のばらつき及び外部インピーダンスのばらつきにより検出の精度が低下するという問題があった。
【００１３】
例えば、電源監視ＩＣ７３では５０ｍＶ程度の精度で過放電電圧を検出している場合、抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる電流に加えて比較器５の動作電流として端子Ｕ２に流れる電流が数十μＡあるので抵抗Ｒ６が１ｋΩであれば数十ｍＶの電圧降下が発生する。保護抵抗や配線抵抗や動作電流などのばらつきにより、検出精度にこの電圧程度のばらつきがあるので検出の精度が低下する。
【００１４】
また、半田付け不良や衝撃等の事故のために端子Ｕ２で抵抗Ｒ６との接続がはずれてしまった場合、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が単純に直列に接続された状態となるので、電池２、３の平均電圧を比較器４、５でそれぞれ電池２、３の電圧と誤判断する。例えば、電池２、３の一方が過放電電圧の２．２Ｖであり、他方が３．４Ｖである場合、端子Ｕ２がはずれているときに比較器４、５は両者とも平均の電圧（２．２＋３．４）／２＝２．８Ｖを各電池２、３の電圧として過放電電圧の２．２Ｖと比較するので、放電許可信号ＳＤがアンド回路６より出力されて放電を継続し、過放電状態になるという問題があった。
【００１５】
本発明は上記課題を解決するもので、電圧検出の精度を向上させるとともに、端子Ｕ２のような中間端子がはずれた場合にも誤判断しない電源監視ＩＣを提供することにより、リチウムイオン電池などの安全を確保することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の構成では、直列に接続された電池の各電圧をそれぞれ検出し、前記各電池の充電又は放電動作を制御する電源監視ＩＣにおいて、前記電源監視ＩＣは、前記電池の各電圧を分圧した電圧と所定の電圧とそれぞれ比較するための比較手段と、前記各比較手段の入力側に前記各電池の各接続中点の電圧を抵抗を介してそれぞれ入力するための第１端子と、該第１端子とは別個に設けられており、前記各電池の各接続中点から前記各比較手段に電力をそれぞれ供給するための第２端子と、を有している。
【００１７】
このような構成によると、電源監視ＩＣは複数の電池の電圧をそれぞれ比較手段を使用して所定の過放電電圧や過充電電圧と比較する。例えば、過放電を監視する場合、電池ごとに過放電電圧を比較し、その比較結果から１個でも電池の電圧が過放電電圧より低くなればスイッチング素子などを用いて放電が行われないようにする。
【００１８】
また、電源監視ＩＣは、各電池の各接続中点には電圧を入力するための端子と、電力供給用の端子とを別個に有している。電圧検出用の端子を高インピーダンスとすると、その端子に流れる電流が小さくなるので外部インピーダンスによる電圧降下が小さくなる。そのため、外部インピーダンスや電流のばらつきなどが問題とならないので電圧検出の精度が向上する。
【００１９】
また、本発明の第２の構成では、上記第１の構成において、前記第１端子と；前記比較手段の入力側と；を結ぶ第１経路と、前記第２端子と；前記比較手段と；を結ぶ第２経路とは、互いに独立して設けられているものとしている。
【００２０】
また、本発明の第３の構成では、上記第１または第２の構成の電源監視ＩＣを備えた電源装置であって、前記各電池を直列に接続する電池接続手段と、前記各電池の各接続中点と；前記第１端子と；を接続する第１接続手段と、前記各電池の各接続中点と；前記第２端子と；を接続する第２接続手段と、を備え、前記制御に応じて、前記各電池の充電又は放電を行う電源装置としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図１を用いて説明する。図１は電池２、３の過放電の監視を行う電源監視ＩＣ１を用いた電池パック１０のブロック図である。上記従来の電源監視ＩＣ７３（図３参照）を使用した電池パック７２と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
電源監視ＩＣ１に電力供給端子ＵＣ１と電圧検出端子Ｕ１が別途に設けられている。電力供給端子ＵＣ１は保護抵抗Ｒ７を介してリチウムイオン電池２、３の高電位側に接続される。電圧検出端子Ｕ１は保護抵抗Ｒ８を介してリチウムイオン電池２、３の高電位側に接続される。電池２、３の高電位側に（＋）端子１１が接続される。
【００２３】
中間端子についても同様に、電力供給端子ＵＣ２と電圧検出端子Ｕ２が別途に設けられている。電力供給端子ＵＣ２は保護抵抗Ｒ９を介してリチウムイオン電池２、３の接続中点に接続される。電圧検出端子Ｕ２は保護抵抗Ｒ１０を介してリチウムイオン電池２、３の接続中点に接続される。ただし、中間端子とは端子ＵＣ２、Ｕ２のように電池２、３の接続中点に接続するための端子をいう。電池２、３の低電位側がＭＯＳＦＥＴ８のドレインに接続されるとともに、電源監視ＩＣ７の端子ＧＮＤに接続される。端子ＧＮＤは接地され、グランドレベルとなる。ＭＯＳＦＥＴ８のソースが（−）端子１２に接続される。
【００２４】
保護抵抗Ｒ７〜Ｒ１０は例えば１ｋΩ程度である。端子Ｕ１、ＵＣ２の間に抵抗Ｒ１とＲ２が直列に接続される。例えば、抵抗Ｒ１は３ＭΩであり、抵抗Ｒ２は１ＭΩである。
【００２５】
抵抗Ｒ１とＲ２の接続中点の電圧が比較器４の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４の反転入力端子（−）に端子ＵＣ２の電圧よりも比較電圧Ｖ１だけ高い電圧が入力される。端子ＵＣ１より比較器４に電力が供給される。比較器４は比較手段であり、電池２の電圧と所定の過放電電圧と比較する。これにより、電池２の電圧が過放電電圧より低いときに比較器４の出力がローレベルとなり、一方、過放電電圧より高いときにハイレベルとなる。
【００２６】
尚、電力供給端子ＵＣ１から比較器４に流れ込む電流は数十μＡである。電圧検出端子Ｕ１から抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れ込む電流はインピーダンスが高いため小さくなり、数μＡとなる。そのため、抵抗Ｒ８、Ｒ１０の抵抗値が１ｋΩであれば抵抗Ｒ８、Ｒ１０での電圧降下は１ｍＶ程度となるので、電圧検出端子Ｕ１、Ｕ２側では配線抵抗などを考慮しても、外部インピーダンスによる電圧降下を小さく抑えることができる。電圧検出の精度を低下させる比較器の影響等が除去されるので、電圧検出の精度が向上する。
【００２７】
端子Ｕ２とＧＮＤの間に抵抗Ｒ３とＲ４が直列に接続される。抵抗Ｒ３とＲ４の接続中点の電圧が比較器５の非反転入力端子（＋）に入力する。比較器５の反転入力端子（−）にはグランドレベルよりも比較電圧Ｖ２だけ高い電圧が入力される。
【００２８】
抵抗Ｒ１とＲ３の抵抗値が等しく、抵抗Ｒ２とＲ４の抵抗値が等しい。比較電圧Ｖ１とＶ２の電圧が等しい。これにより、電池２、３はそれぞれ同一の過放電電圧の条件で監視される。そして、比較器４、５の出力がアンド回路６に入力される。これにより、電池２、３の両方とも過放電電圧より高いときに、ハイレベルの放電許可信号ＳＤがアンド回路６より出力される。
【００２９】
放電許可信号ＳＤが放電制御回路７に入力されることにより、放電制御回路７は端子Ｔ１に接続されたＭＯＳＦＥＴ８のゲートに電圧を印加して、ＭＯＳＦＥＴ８をオンする。また、電池２、３の少なくとも１個が過放電電圧より低くなると、放電制御回路７はＭＯＳＦＥＴ８をオフする。
【００３０】
このように、電力供給端子ＵＣ１、ＵＣ２と電圧検出端子Ｕ１、Ｕ２が別々に設けられることにより、電圧検出端子Ｕ１、Ｕ２に電流が殆ど流れないようにすることができる。そのため、保護抵抗Ｒ８、Ｒ１０や配線抵抗などの外部インピーダンスの電圧降下による検出電力のずれを抑えることができるので、電圧検出の精度が向上する。
【００３１】
また、例えば中間端子Ｕ２につながる接続が半田付け不良等のためにはずれた場合、比較器５の非反転入力端子（＋）にはグランドレベルが入力されるので、比較器５では電池３の電圧があたかも０Ｖであるかのような状態となり、比較器５の出力がローレベルとなる。そのため、アンド回路６より放電許可信号ＳＤが出力されなくなる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ８がオフされるので、電池２、３の放電が禁止される。また、比較器４での比較結果に影響を及ぼさない。
【００３２】
同様に、電力供給端子ＵＣ２がはずれた場合にも、比較器５に電力が供給されないので比較器５が動作しなくなり、アンド回路６より放電許可信号ＳＤが出力されない。そのため、ＭＯＳＦＥＴ８がオフされ、放電が禁止される。これにより、中間端子ＵＣ２、Ｕ２につながる接続がはずれた場合にも、誤判断することがなく、電池２、３が過放電状態となって特性が劣化する。このように、安全が確保される。
【００３３】
また、端子ＵＣ１、Ｕ１のみを同一の端子として、その端子と端子ＵＣ２の間に抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に接続され、また、その端子から比較器４に電力を供給するようにしてもよい。このとき、中間端子ＵＣ２、Ｕ２の接続がはずれても上述のようにＭＯＳＦＥＴ８がオフされる。尚、ＭＯＳＦＥＴ８は他のスイッチング素子を使用してもよい。また、過放電電圧も２．２Ｖに限らず、他の電圧にも設定可能である。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２に実施形態について図２を用いて説明する。図２は過放電及び過充電を監視する電源監視ＩＣ８０を用いた電池パック７０のブロック図である。電源監視ＩＣ８０は４個のリチウムイオン電池２１〜２４をそれぞれ過放電及び過充電とならないように監視する。
【００３５】
高電位側から順番に電池２１〜２４が直列に接続される。電池２１の高電位側が電池パック７０の（＋）端子６０に接続され、電池２４の低電位側が放電制御用のｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ５５のドレインに接続される。ＭＯＳＦＥＴ５５のソースが充電制御用のｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ５６のドレインに接続され、ＭＯＳＦＥＴ５５のゲートが電源監視ＩＣ８０の端子Ｔ１に接続される。
【００３６】
ＭＯＳＦＥＴ５６のソースが（−）端子６１に接続され、ゲートが電源監視ＩＣ８０の端子Ｔ２に接続される。尚、ＭＯＳＦＥＴ５５、５６は後述するように電源監視ＩＣ８０によりオン／オフ制御される。そして、放電により端子６０、６１に接続されたパーソナルコンピュータ７１に電力が供給される。
【００３７】
電力供給端子ＵＣ１が保護抵抗Ｒ４０を介して電池２１の高電位側に接続される。また、電圧検出端子Ｕ１が保護抵抗Ｒ４１を介して電池２１の高電位側に接続される。中間端子についても、電力供給端子ＵＣ２が保護抵抗Ｒ４２を介して電池２１と２２の接続中点に接続される。電圧検出端子Ｕ２が保護抵抗Ｒ４３を介して電池２１と２２の接続中点に接続される。
【００３８】
電力供給端子ＵＣ３が保護抵抗Ｒ４４を介して電池２２と２３の接続中点に接続される。電圧検出端子Ｕ３が保護抵抗Ｒ４５を介してそれぞれ電池２２と２３の接続中点に接続される。電力供給端子ＵＣ４が保護抵抗Ｒ４６を介して電池２３と２４の接続中点に接続される。電圧検出端子Ｕ４が保護抵抗Ｒ４７を介して電池２３と２４の接続中点に接続される。尚、保護抵抗Ｒ４０〜Ｒ４７の各抵抗値は例えば１ｋΩである。
【００３９】
電力供給端子ＵＣ１〜ＵＣ４はそれぞれ比較器３０〜３３及び比較器４０〜４３に電力を供給する。端子Ｕ１とＵＣ２の間に抵抗Ｒ２０とＲ２１が直列に接続される。抵抗Ｒ２０とＲ２１の接続中点の電圧が比較器３０の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器３０の反転入力端子（−）に電力供給端子ＵＣ２の電圧よりも比較電圧Ｖａだけ高い電圧が入力される。
【００４０】
同様に、電圧検出端子Ｕ２と電力供給端子ＵＣ３の間に抵抗Ｒ２２とＲ２３が直列に接続される。抵抗Ｒ２２とＲ２３の接続中点の電圧が比較器３１の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器３１の反転入力端子（−）に電力供給端子ＵＣ３の電圧よりも比較電圧Ｖｂだけ高い電圧が入力される。
【００４１】
同様に、端子Ｕ３とＵＣ４の間にに抵抗Ｒ２４とＲ２５が直列に接続される。抵抗Ｒ２４とＲ２５の接続中点の電圧が比較器３２の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器３２の反転入力端子（−）に電力供給端子ＵＣ４の電圧よりも比較電圧Ｖｃだけ高い電圧が入力される。
【００４２】
同様に、端子Ｕ４とＧＮＤの間に抵抗Ｒ２６とＲ２７が直列に接続される。抵抗Ｒ２６とＲ２７の接続中点の電圧が比較器３３の非反転入力端子（＋）に入力される。端子ＧＮＤは接地され、グランドレベルとなる。比較器３３の反転入力端子（−）にグランドレベルよりも比較電圧Ｖｄだけ高い電圧が入力される。
【００４３】
抵抗Ｒ２０、Ｒ２２、Ｒ２４及びＲ２６の抵抗値は等しく、例えば３ＭΩである。抵抗Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ２５及びＲ２７の抵抗値は等しく、例えば１ＭΩである。比較電圧Ｖａ〜Ｖｄの電圧値は等しく、比較器３０〜３３でそれぞれ電池２１〜２４の電圧と過放電電圧が比較される。過放電電圧は例えば２．２Ｖである。
【００４４】
比較器３０〜３３の出力がアンド回路５０に入力される。これにより、電池２１〜２４のいずれもが過放電電圧より高いときアンド回路５０は放電許可信号ＳＤを出力する。アンド回路５０の出力が放電制御回路５１に送られる。放電許可信号ＳＤが放電制御回路５１に入力されると、過放電制御回路５１は端子Ｔ１に接続されたＭＯＳＦＥＴ５５のゲートに電圧を印加し、ＭＯＳＦＥＴ５５をオンする。
【００４５】
一方、電池２１〜２４の少なくとも１個の電圧が過放電電圧より低くなると、アンド回路５０より放電許可信号ＳＤが出力されなくなり、放電制御回路５１はＭＯＳＦＥＴ５５をオフする。これにより、放電のときに電源監視ＩＣ８０により電池２１〜２４が過放電状態とならないように監視される。
【００４６】
更に、電源監視ＩＣ８０は充電のときに電池２１〜２４が過充電状態とならないように監視を行う。端子Ｕ１とＵＣの間に抵抗Ｒ３０、Ｒ３１が直列に接続される。抵抗Ｒ３０とＲ３１の接続中点の電圧が比較器４０の非反転入力端子（＋）に入力され、反転入力端子（−）に端子ＵＣ２よりも比較電圧Ｖｅだけ高い電圧が入力される。これにより、電池２１の電圧が所定の過充電電圧より高いときに比較器４０の出力はハイレベルとなり、一方、低いときにローレベルとなる。過充電電圧は例えば４．３Ｖである。
【００４７】
同様に、端子Ｕ２とＵＣ３の間に抵抗Ｒ３２とＲ３３が直列に接続され、抵抗Ｒ３２とＲ３３の接続中点の電圧が比較器４１の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４１の反転入力端子（−）には端子ＵＣ３の電圧より比較電圧Ｖｆだけ高い電圧が入力される。
【００４８】
同様に、端子Ｕ３とＵＣ４の間に抵抗Ｒ３４とＲ３５が直列に接続され、抵抗Ｒ３４とＲ３５の接続中点の電圧が比較器４２の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４２の反転入力端子（−）には端子ＵＣ４の電圧より比較電圧Ｖｇだけ高い電圧が入力される。
【００４９】
同様に、端子Ｕ４とＧＮＤの間に抵抗Ｒ３６とＲ３７が直列に接続され、抵抗Ｒ３６とＲ３７の接続中点の電圧が比較器４３の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４３の反転入力端子（−）にはグランドレベルより比較電圧Ｖｈだけ高い電圧が入力される。
【００５０】
比較器４０〜４３の出力がオア回路５２に入力される。これにより、電池２１〜２４の少なくとも１個の電圧が過充電電圧より高くなるとオア回路５２の出力がハイレベルとなる。一方、電池２１〜２４の各電圧の全てが過充電電圧より低いときローレベルとなる。このように、オア回路５２より充電禁止信号ＳＣが出力される。オア回路５２の出力が充電制御回路５３に入力される。
【００５１】
充電制御回路５３はハイレベルの充電禁止信号ＳＣが入力されない場合、端子Ｔ２に接続されたＭＯＳＦＥＴ５６のゲートに電圧を印加してＭＯＳＦＥＴ５６をオンする。一方、ローレベルの充電禁止信号ＳＣが入力された場合、ＭＯＳＦＥＴ５６をオフする。これにより、端子６０、６１より電池２１〜２４に充電を行うときに、電池２１〜２４の各電圧が過充電電圧より高くならないかどうか監視され、１個でも電池２１〜２４の電圧が過充電電圧より高くなれば、ＭＯＳＦＥＴ５６をオフすることにより充電が禁止される。
【００５２】
本実施形態の電源監視ＩＣ８０を用いることにより、４個の直列に接続したリチウムイオン電池２１〜２４が過放電や過充電とならないように監視される。抵抗Ｒ２０〜Ｒ２７により高インピーダンスとなっているため、電圧検出端子Ｕ１〜Ｕ４には電流が殆ど流れない。そのため、保護抵抗Ｒ４１、Ｒ４３、Ｒ４５、Ｒ４５や配線抵抗などの電圧降下が小さくなるので、検出精度の低下が抑えられる。
【００５３】
また、上記第１の実施形態と同様の理由により、中間端子Ｕ２〜Ｕ４、ＵＣ２〜ＵＣ４が半田付け不良等のためにはずれた場合にも誤判断することなく、電源監視ＩＣ８０はＭＯＳＦＥＴ５５をオフして、電池２１〜２４が過放電状態になるのを防止する。同様に、過充電電圧を検出する比較器４０〜４３でも誤判断しなくなる。
【００５４】
リチウムイオン電池２１〜２４に過電流が流れても発煙するなどの危険があるため、過電流を防止する機能を電源監視ＩＣ８０に備えるようにしてもよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴ５５などのオン抵抗を利用して電流を電圧に変換してその電圧を検出し、過電流の場合にはＭＯＳＦＥＴ５５をオフする。
【００５５】
電源監視ＩＣ８０は図２に示すように電池２１〜２４ごとに同種の回路構成となっているので、監視する電池数を２、３・・・と任意に設定することができる。例えば、２個又は３個の電池を監視する電源監視ＩＣは携帯電話や携帯ビデオ撮影装置などに使用できる。３個又は４個の電池を監視する電源監視ＩＣは、図２に示すようにパーソナルコンピュータ７１などに使用される。当然、本実施形態の電池パック７０はパーソナルコンピュータ７１だけでなく他の機器でも使用可能である。
【００５６】
また、ＭＯＳＦＥＴ５５、５６の挿入位置はオフすると電池２１〜２４に放電、充電が行われなくなる位置であればどこでもよい。端子ＵＣ１とＵ１は前述したように同一の端子としてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
＜請求項１の効果＞
上述したように本発明によると、電源監視ＩＣに電池を接続して電池の電圧を監視するときに、半田付け不良等のために電池の接続中点につながる端子の接続がはずれた場合でも、電源監視ＩＣには電池ごとに電圧を入力する端子が別個に設けられているため上記従来の電源監視ＩＣのように誤判断することがないので、電池の安全を確保することができる。各電池の接続中点のそれぞれに、比較手段に電圧を入力するための端子と、比較手段に電力を供給するための端子とを別々に設けているので、電圧を入力する端子での電流を小さくすることができる。そのため、電圧降下を小さくすることができ、検出の精度を向上させることができる。
【００５８】
＜請求項２の効果＞
リチウムイオン電池は過放電や過充電の状態となると発煙などの危険があるが、電源監視ＩＣで精度の高い監視を行うことにより、リチウムイオン電池を使用した電池パックなどの安全が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態のブロック図。
【図２】 本発明の第２の実施形態のブロック図。
【図３】 従来の電源監視ＩＣを使用した電池パックのブロック図。
【符号の説明】
１ 電源監視ＩＣ
２、３ リチウムイオン電池
４、５ 比較器
６ アンド回路
７ 放電制御回路
８ ＭＯＳＦＥＴ
１１ （＋）端子
１２ （−）端子
Ｒ７〜Ｒ１０ 保護抵抗
Ｕ１、Ｕ２ 電圧検出端子
ＵＣ１、ＵＣ２ 電力供給端子
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウムイオン電池などが過放電や過充電などの状態となるのを防止するために使用される電源監視ＩＣ（Integrated Circuit）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電源監視ＩＣについて図３を用いて説明する。図３は従来の電源監視ＩＣ７３を用いて直列に接続されたリチウムイオン電池２、３を監視するリチウムイオン電源装置（以下「電池パック」という）７２のブロック図である。リチウムイオン電池２、３は過放電や過充電の状態となると発煙するなどの危険があるため、電源監視ＩＣ７３で電池２、３の各電圧を監視し、電池２、３が過放電や過充電の状態とならないようにしている。
【０００３】
通常の使用状態ではリチウムイオン電池２、３の各電圧は２．３Ｖ〜４．２Ｖであるので、例えば電圧が４．３Ｖより高くなると過充電とならないように電源監視ＩＣ７３で充電を禁止し、一方、２．２Ｖより低くなると過放電とならないように放電を禁止する。
【０００４】
従来の電源監視ＩＣ７３において過放電を監視する部分について説明する。リチウムイオン電池２と３では電池２が高電位側にある。電池２の高電位側が電池パック７２の（＋）端子１１に接続され、一方、電池３の低電位側がｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）８のドレインに接続される。ＭＯＳＦＥＴ８のソースが（−）端子１２に接続される。ＭＯＳＦＥＴ８のゲートが電源監視ＩＣ７３の端子Ｔ１に接続されており、電源監視ＩＣ７３によりＭＯＳＦＥＴ８はオン／オフ制御される。
【０００５】
電池２、３の高電位側が保護抵抗Ｒ５を介して電源監視ＩＣ７３の端子Ｕ１に接続される。電池２と３の接続中点は保護抵抗Ｒ６を介して端子Ｕ２に接続される。電池２、３の低電位側が電源監視ＩＣ７３の端子ＧＮＤに接続される。
【０００６】
放電のときには電源監視ＩＣ７３はＭＯＳＦＥＴ８をオンし、電池２、３は端子１１、１２に接続された電子機器などに電力を供給する。一方、充電のときには直流電源などから端子１１、１２に直流電圧が印加されることにより電池２、３が充電される。
【０００７】
保護抵抗Ｒ５、Ｒ６は抵抗値が１ｋΩ程度の抵抗で、ノイズが電源監視ＩＣ７３の内部に入り込み電源監視ＩＣ７３を静電破壊するのを防止するために設けられている。また、端子Ｕ１、Ｕ２が端子ＧＮＤと短絡しても保護抵抗Ｒ５、Ｒ６により電池２、３が短絡しないので通電流が帰れないようになり、電池２、３が破壊されない効果もある。
【０００８】
端子Ｕ１、Ｕ２の間に抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に接続される。抵抗Ｒ１とＲ２の接続中点の電圧が比較器４の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４の反転入力端子（−）に端子Ｕ２の電圧よりも比較電圧Ｖ１だけ高い電圧が入力される。端子Ｕ１より比較器４に電力が供給される。これにより、比較器４で電池２の電圧が所定の過放電電圧と比較される。過放電電圧は例えば２．２Ｖである。電池２の電圧が過放電電圧より低ければ比較器４の出力はローレベルとなり、一方、過放電電圧より高ければハイレベルとなる。
【０００９】
端子Ｕ２と端子ＧＮＤの間に抵抗Ｒ３、Ｒ４が直列に接続される。抵抗Ｒ３とＲ４の接続中点の電圧を比較器５の非反転入力端子（＋）に入力する。端子ＧＮＤは接地され、グランドレベルとなる。比較器５の反転入力端子（−）にはグランドレベルよりも比較電圧Ｖ２だけ高い電圧が入力される。抵抗Ｒ１とＲ３の抵抗値が等しく、抵抗Ｒ２とＲ４の抵抗値が等しい。比較電圧Ｖ１とＶ２が等しい。これにより、電池２、３が同一の過放電電圧の条件で監視される。
【００１０】
比較器４、５の出力がアンド回路６に入力される。これにより、電池２、３のいずれもが過放電電圧よりも高い場合、アンド回路６の出力がハイレベルとなる。一方、電池２、３の少なくとも１個が過放電電圧より低い場合、アンド回路６の出力がローレベルとなる。これにより、電池２、３のいずれも過放電電圧より高い場合、アンド回路６はハイレベルの放電許可信号ＳＤを出力する。放電許可信号ＳＤが充電制御回路７に入力される。
【００１１】
放電許可信号ＳＤが充電制御回路７に入力されているときに放電制御回路７は端子Ｔ１に接続されているＭＯＳＦＥＴ８のゲートに信号を印加してＭＯＳＦＥＴ８をオンする。一方、放電許可信号ＳＤが入力されないときに放電制御回路７はＭＯＳＦＥＴ８をオフする。これにより、電源監視ＩＣ７３は電池２、３を監視し、過放電状態とならないように制御する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電源監視ＩＣ７３では、保護抵抗Ｒ５、Ｒ６や配線抵抗などの外部インピーダンスとそれらを流れる電流により電圧降下が起こり、電池２、３の電圧検出にずれが生じていた。そのため、電源監視ＩＣ７３に流れ込む電流のばらつき及び外部インピーダンスのばらつきにより検出の精度が低下するという問題があった。
【００１３】
例えば、電源監視ＩＣ７３では５０ｍＶ程度の精度で過放電電圧を検出している場合、抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる電流に加えて比較器５の動作電流として端子Ｕ２に流れる電流が数十μＡあるので抵抗Ｒ６が１ｋΩであれば数十ｍＶの電圧降下が発生する。保護抵抗や配線抵抗や動作電流などのばらつきにより、検出精度にこの電圧程度のばらつきがあるので検出の精度が低下する。
【００１４】
また、半田付け不良や衝撃等の事故のために端子Ｕ２で抵抗Ｒ６との接続がはずれてしまった場合、抵抗Ｒ１〜Ｒ４が単純に直列に接続された状態となるので、電池２、３の平均電圧を比較器４、５でそれぞれ電池２、３の電圧と誤判断する。例えば、電池２、３の一方が過放電電圧の２．２Ｖであり、他方が３．４Ｖである場合、端子Ｕ２がはずれているときに比較器４、５は両者とも平均の電圧（２．２＋３．４）／２＝２．８Ｖを各電池２、３の電圧として過放電電圧の２．２Ｖと比較するので、放電許可信号ＳＤがアンド回路６より出力されて放電を継続し、過放電状態になるという問題があった。
【００１５】
本発明は上記課題を解決するもので、電圧検出の精度を向上させるとともに、端子Ｕ２のような中間端子がはずれた場合にも誤判断しない電源監視ＩＣを提供することにより、リチウムイオン電池などの安全を確保することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の構成では、直列に接続された電池の各電圧をそれぞれ検出し、前記各電池の充電又は放電動作を制御する電源監視ＩＣにおいて、前記電源監視ＩＣは、前記電池の各電圧を分圧した電圧と所定の電圧とそれぞれ比較するための比較手段と、前記各比較手段の入力側に前記各電池の各接続中点の電圧を抵抗を介してそれぞれ入力するための第１端子と、該第１端子とは別個に設けられており、前記各電池の各接続中点から前記各比較手段に電力をそれぞれ供給するための第２端子と、を有している。
【００１７】
このような構成によると、電源監視ＩＣは複数の電池の電圧をそれぞれ比較手段を使用して所定の過放電電圧や過充電電圧と比較する。例えば、過放電を監視する場合、電池ごとに過放電電圧を比較し、その比較結果から１個でも電池の電圧が過放電電圧より低くなればスイッチング素子などを用いて放電が行われないようにする。
【００１８】
また、電源監視ＩＣは、各電池の各接続中点には電圧を入力するための端子と、電力供給用の端子とを別個に有している。電圧検出用の端子を高インピーダンスとすると、その端子に流れる電流が小さくなるので外部インピーダンスによる電圧降下が小さくなる。そのため、外部インピーダンスや電流のばらつきなどが問題とならないので電圧検出の精度が向上する。
【００１９】
また、本発明の第２の構成では、上記第１の構成において、前記第１端子と；前記比較手段の入力側と；を結ぶ第１経路と、前記第２端子と；前記比較手段と；を結ぶ第２経路とは、互いに独立して設けられているものとしている。
【００２０】
また、本発明の第３の構成では、上記第１または第２の構成の電源監視ＩＣを備えた電源装置であって、前記各電池を直列に接続する電池接続手段と、前記各電池の各接続中点と；前記第１端子と；を接続する第１接続手段と、前記各電池の各接続中点と；前記第２端子と；を接続する第２接続手段と、を備え、前記制御に応じて、前記各電池の充電又は放電を行う電源装置としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について図１を用いて説明する。図１は電池２、３の過放電の監視を行う電源監視ＩＣ１を用いた電池パック１０のブロック図である。上記従来の電源監視ＩＣ７３（図３参照）を使用した電池パック７２と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
電源監視ＩＣ１に電力供給端子ＵＣ１と電圧検出端子Ｕ１が別途に設けられている。電力供給端子ＵＣ１は保護抵抗Ｒ７を介してリチウムイオン電池２、３の高電位側に接続される。電圧検出端子Ｕ１は保護抵抗Ｒ８を介してリチウムイオン電池２、３の高電位側に接続される。電池２、３の高電位側に（＋）端子１１が接続される。
【００２３】
中間端子についても同様に、電力供給端子ＵＣ２と電圧検出端子Ｕ２が別途に設けられている。電力供給端子ＵＣ２は保護抵抗Ｒ９を介してリチウムイオン電池２、３の接続中点に接続される。電圧検出端子Ｕ２は保護抵抗Ｒ１０を介してリチウムイオン電池２、３の接続中点に接続される。ただし、中間端子とは端子ＵＣ２、Ｕ２のように電池２、３の接続中点に接続するための端子をいう。電池２、３の低電位側がＭＯＳＦＥＴ８のドレインに接続されるとともに、電源監視ＩＣ７の端子ＧＮＤに接続される。端子ＧＮＤは接地され、グランドレベルとなる。ＭＯＳＦＥＴ８のソースが（−）端子１２に接続される。
【００２４】
保護抵抗Ｒ７〜Ｒ１０は例えば１ｋΩ程度である。端子Ｕ１、ＵＣ２の間に抵抗Ｒ１とＲ２が直列に接続される。例えば、抵抗Ｒ１は３ＭΩであり、抵抗Ｒ２は１ＭΩである。
【００２５】
抵抗Ｒ１とＲ２の接続中点の電圧が比較器４の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４の反転入力端子（−）に端子ＵＣ２の電圧よりも比較電圧Ｖ１だけ高い電圧が入力される。端子ＵＣ１より比較器４に電力が供給される。比較器４は比較手段であり、電池２の電圧と所定の過放電電圧と比較する。これにより、電池２の電圧が過放電電圧より低いときに比較器４の出力がローレベルとなり、一方、過放電電圧より高いときにハイレベルとなる。
【００２６】
尚、電力供給端子ＵＣ１から比較器４に流れ込む電流は数十μＡである。電圧検出端子Ｕ１から抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れ込む電流はインピーダンスが高いため小さくなり、数μＡとなる。そのため、抵抗Ｒ８、Ｒ１０の抵抗値が１ｋΩであれば抵抗Ｒ８、Ｒ１０での電圧降下は１ｍＶ程度となるので、電圧検出端子Ｕ１、Ｕ２側では配線抵抗などを考慮しても、外部インピーダンスによる電圧降下を小さく抑えることができる。電圧検出の精度を低下させる比較器の影響等が除去されるので、電圧検出の精度が向上する。
【００２７】
端子Ｕ２とＧＮＤの間に抵抗Ｒ３とＲ４が直列に接続される。抵抗Ｒ３とＲ４の接続中点の電圧が比較器５の非反転入力端子（＋）に入力する。比較器５の反転入力端子（−）にはグランドレベルよりも比較電圧Ｖ２だけ高い電圧が入力される。
【００２８】
抵抗Ｒ１とＲ３の抵抗値が等しく、抵抗Ｒ２とＲ４の抵抗値が等しい。比較電圧Ｖ１とＶ２の電圧が等しい。これにより、電池２、３はそれぞれ同一の過放電電圧の条件で監視される。そして、比較器４、５の出力がアンド回路６に入力される。これにより、電池２、３の両方とも過放電電圧より高いときに、ハイレベルの放電許可信号ＳＤがアンド回路６より出力される。
【００２９】
放電許可信号ＳＤが放電制御回路７に入力されることにより、放電制御回路７は端子Ｔ１に接続されたＭＯＳＦＥＴ８のゲートに電圧を印加して、ＭＯＳＦＥＴ８をオンする。また、電池２、３の少なくとも１個が過放電電圧より低くなると、放電制御回路７はＭＯＳＦＥＴ８をオフする。
【００３０】
このように、電力供給端子ＵＣ１、ＵＣ２と電圧検出端子Ｕ１、Ｕ２が別々に設けられることにより、電圧検出端子Ｕ１、Ｕ２に電流が殆ど流れないようにすることができる。そのため、保護抵抗Ｒ８、Ｒ１０や配線抵抗などの外部インピーダンスの電圧降下による検出電力のずれを抑えることができるので、電圧検出の精度が向上する。
【００３１】
また、例えば中間端子Ｕ２につながる接続が半田付け不良等のためにはずれた場合、比較器５の非反転入力端子（＋）にはグランドレベルが入力されるので、比較器５では電池３の電圧があたかも０Ｖであるかのような状態となり、比較器５の出力がローレベルとなる。そのため、アンド回路６より放電許可信号ＳＤが出力されなくなる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ８がオフされるので、電池２、３の放電が禁止される。また、比較器４での比較結果に影響を及ぼさない。
【００３２】
同様に、電力供給端子ＵＣ２がはずれた場合にも、比較器５に電力が供給されないので比較器５が動作しなくなり、アンド回路６より放電許可信号ＳＤが出力されない。そのため、ＭＯＳＦＥＴ８がオフされ、放電が禁止される。これにより、中間端子ＵＣ２、Ｕ２につながる接続がはずれた場合にも、誤判断することがなく、電池２、３が過放電状態となって特性が劣化する。このように、安全が確保される。
【００３３】
また、端子ＵＣ１、Ｕ１のみを同一の端子として、その端子と端子ＵＣ２の間に抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列に接続され、また、その端子から比較器４に電力を供給するようにしてもよい。このとき、中間端子ＵＣ２、Ｕ２の接続がはずれても上述のようにＭＯＳＦＥＴ８がオフされる。尚、ＭＯＳＦＥＴ８は他のスイッチング素子を使用してもよい。また、過放電電圧も２．２Ｖに限らず、他の電圧にも設定可能である。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２に実施形態について図２を用いて説明する。図２は過放電及び過充電を監視する電源監視ＩＣ８０を用いた電池パック７０のブロック図である。電源監視ＩＣ８０は４個のリチウムイオン電池２１〜２４をそれぞれ過放電及び過充電とならないように監視する。
【００３５】
高電位側から順番に電池２１〜２４が直列に接続される。電池２１の高電位側が電池パック７０の（＋）端子６０に接続され、電池２４の低電位側が放電制御用のｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ５５のドレインに接続される。ＭＯＳＦＥＴ５５のソースが充電制御用のｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴ５６のドレインに接続され、ＭＯＳＦＥＴ５５のゲートが電源監視ＩＣ８０の端子Ｔ１に接続される。
【００３６】
ＭＯＳＦＥＴ５６のソースが（−）端子６１に接続され、ゲートが電源監視ＩＣ８０の端子Ｔ２に接続される。尚、ＭＯＳＦＥＴ５５、５６は後述するように電源監視ＩＣ８０によりオン／オフ制御される。そして、放電により端子６０、６１に接続されたパーソナルコンピュータ７１に電力が供給される。
【００３７】
電力供給端子ＵＣ１が保護抵抗Ｒ４０を介して電池２１の高電位側に接続される。また、電圧検出端子Ｕ１が保護抵抗Ｒ４１を介して電池２１の高電位側に接続される。中間端子についても、電力供給端子ＵＣ２が保護抵抗Ｒ４２を介して電池２１と２２の接続中点に接続される。電圧検出端子Ｕ２が保護抵抗Ｒ４３を介して電池２１と２２の接続中点に接続される。
【００３８】
電力供給端子ＵＣ３が保護抵抗Ｒ４４を介して電池２２と２３の接続中点に接続される。電圧検出端子Ｕ３が保護抵抗Ｒ４５を介してそれぞれ電池２２と２３の接続中点に接続される。電力供給端子ＵＣ４が保護抵抗Ｒ４６を介して電池２３と２４の接続中点に接続される。電圧検出端子Ｕ４が保護抵抗Ｒ４７を介して電池２３と２４の接続中点に接続される。尚、保護抵抗Ｒ４０〜Ｒ４７の各抵抗値は例えば１ｋΩである。
【００３９】
電力供給端子ＵＣ１〜ＵＣ４はそれぞれ比較器３０〜３３及び比較器４０〜４３に電力を供給する。端子Ｕ１とＵＣ２の間に抵抗Ｒ２０とＲ２１が直列に接続される。抵抗Ｒ２０とＲ２１の接続中点の電圧が比較器３０の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器３０の反転入力端子（−）に電力供給端子ＵＣ２の電圧よりも比較電圧Ｖａだけ高い電圧が入力される。
【００４０】
同様に、電圧検出端子Ｕ２と電力供給端子ＵＣ３の間に抵抗Ｒ２２とＲ２３が直列に接続される。抵抗Ｒ２２とＲ２３の接続中点の電圧が比較器３１の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器３１の反転入力端子（−）に電力供給端子ＵＣ３の電圧よりも比較電圧Ｖｂだけ高い電圧が入力される。
【００４１】
同様に、端子Ｕ３とＵＣ４の間にに抵抗Ｒ２４とＲ２５が直列に接続される。抵抗Ｒ２４とＲ２５の接続中点の電圧が比較器３２の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器３２の反転入力端子（−）に電力供給端子ＵＣ４の電圧よりも比較電圧Ｖｃだけ高い電圧が入力される。
【００４２】
同様に、端子Ｕ４とＧＮＤの間に抵抗Ｒ２６とＲ２７が直列に接続される。抵抗Ｒ２６とＲ２７の接続中点の電圧が比較器３３の非反転入力端子（＋）に入力される。端子ＧＮＤは接地され、グランドレベルとなる。比較器３３の反転入力端子（−）にグランドレベルよりも比較電圧Ｖｄだけ高い電圧が入力される。
【００４３】
抵抗Ｒ２０、Ｒ２２、Ｒ２４及びＲ２６の抵抗値は等しく、例えば３ＭΩである。抵抗Ｒ２１、Ｒ２３、Ｒ２５及びＲ２７の抵抗値は等しく、例えば１ＭΩである。比較電圧Ｖａ〜Ｖｄの電圧値は等しく、比較器３０〜３３でそれぞれ電池２１〜２４の電圧と過放電電圧が比較される。過放電電圧は例えば２．２Ｖである。
【００４４】
比較器３０〜３３の出力がアンド回路５０に入力される。これにより、電池２１〜２４のいずれもが過放電電圧より高いときアンド回路５０は放電許可信号ＳＤを出力する。アンド回路５０の出力が放電制御回路５１に送られる。放電許可信号ＳＤが放電制御回路５１に入力されると、過放電制御回路５１は端子Ｔ１に接続されたＭＯＳＦＥＴ５５のゲートに電圧を印加し、ＭＯＳＦＥＴ５５をオンする。
【００４５】
一方、電池２１〜２４の少なくとも１個の電圧が過放電電圧より低くなると、アンド回路５０より放電許可信号ＳＤが出力されなくなり、放電制御回路５１はＭＯＳＦＥＴ５５をオフする。これにより、放電のときに電源監視ＩＣ８０により電池２１〜２４が過放電状態とならないように監視される。
【００４６】
更に、電源監視ＩＣ８０は充電のときに電池２１〜２４が過充電状態とならないように監視を行う。端子Ｕ１とＵＣの間に抵抗Ｒ３０、Ｒ３１が直列に接続される。抵抗Ｒ３０とＲ３１の接続中点の電圧が比較器４０の非反転入力端子（＋）に入力され、反転入力端子（−）に端子ＵＣ２よりも比較電圧Ｖｅだけ高い電圧が入力される。これにより、電池２１の電圧が所定の過充電電圧より高いときに比較器４０の出力はハイレベルとなり、一方、低いときにローレベルとなる。過充電電圧は例えば４．３Ｖである。
【００４７】
同様に、端子Ｕ２とＵＣ３の間に抵抗Ｒ３２とＲ３３が直列に接続され、抵抗Ｒ３２とＲ３３の接続中点の電圧が比較器４１の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４１の反転入力端子（−）には端子ＵＣ３の電圧より比較電圧Ｖｆだけ高い電圧が入力される。
【００４８】
同様に、端子Ｕ３とＵＣ４の間に抵抗Ｒ３４とＲ３５が直列に接続され、抵抗Ｒ３４とＲ３５の接続中点の電圧が比較器４２の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４２の反転入力端子（−）には端子ＵＣ４の電圧より比較電圧Ｖｇだけ高い電圧が入力される。
【００４９】
同様に、端子Ｕ４とＧＮＤの間に抵抗Ｒ３６とＲ３７が直列に接続され、抵抗Ｒ３６とＲ３７の接続中点の電圧が比較器４３の非反転入力端子（＋）に入力される。比較器４３の反転入力端子（−）にはグランドレベルより比較電圧Ｖｈだけ高い電圧が入力される。
【００５０】
比較器４０〜４３の出力がオア回路５２に入力される。これにより、電池２１〜２４の少なくとも１個の電圧が過充電電圧より高くなるとオア回路５２の出力がハイレベルとなる。一方、電池２１〜２４の各電圧の全てが過充電電圧より低いときローレベルとなる。このように、オア回路５２より充電禁止信号ＳＣが出力される。オア回路５２の出力が充電制御回路５３に入力される。
【００５１】
充電制御回路５３はハイレベルの充電禁止信号ＳＣが入力されない場合、端子Ｔ２に接続されたＭＯＳＦＥＴ５６のゲートに電圧を印加してＭＯＳＦＥＴ５６をオンする。一方、ローレベルの充電禁止信号ＳＣが入力された場合、ＭＯＳＦＥＴ５６をオフする。これにより、端子６０、６１より電池２１〜２４に充電を行うときに、電池２１〜２４の各電圧が過充電電圧より高くならないかどうか監視され、１個でも電池２１〜２４の電圧が過充電電圧より高くなれば、ＭＯＳＦＥＴ５６をオフすることにより充電が禁止される。
【００５２】
本実施形態の電源監視ＩＣ８０を用いることにより、４個の直列に接続したリチウムイオン電池２１〜２４が過放電や過充電とならないように監視される。抵抗Ｒ２０〜Ｒ２７により高インピーダンスとなっているため、電圧検出端子Ｕ１〜Ｕ４には電流が殆ど流れない。そのため、保護抵抗Ｒ４１、Ｒ４３、Ｒ４５、Ｒ４５や配線抵抗などの電圧降下が小さくなるので、検出精度の低下が抑えられる。
【００５３】
また、上記第１の実施形態と同様の理由により、中間端子Ｕ２〜Ｕ４、ＵＣ２〜ＵＣ４が半田付け不良等のためにはずれた場合にも誤判断することなく、電源監視ＩＣ８０はＭＯＳＦＥＴ５５をオフして、電池２１〜２４が過放電状態になるのを防止する。同様に、過充電電圧を検出する比較器４０〜４３でも誤判断しなくなる。
【００５４】
リチウムイオン電池２１〜２４に過電流が流れても発煙するなどの危険があるため、過電流を防止する機能を電源監視ＩＣ８０に備えるようにしてもよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴ５５などのオン抵抗を利用して電流を電圧に変換してその電圧を検出し、過電流の場合にはＭＯＳＦＥＴ５５をオフする。
【００５５】
電源監視ＩＣ８０は図２に示すように電池２１〜２４ごとに同種の回路構成となっているので、監視する電池数を２、３・・・と任意に設定することができる。例えば、２個又は３個の電池を監視する電源監視ＩＣは携帯電話や携帯ビデオ撮影装置などに使用できる。３個又は４個の電池を監視する電源監視ＩＣは、図２に示すようにパーソナルコンピュータ７１などに使用される。当然、本実施形態の電池パック７０はパーソナルコンピュータ７１だけでなく他の機器でも使用可能である。
【００５６】
また、ＭＯＳＦＥＴ５５、５６の挿入位置はオフすると電池２１〜２４に放電、充電が行われなくなる位置であればどこでもよい。端子ＵＣ１とＵ１は前述したように同一の端子としてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
＜請求項１の効果＞
上述したように本発明によると、電源監視ＩＣに電池を接続して電池の電圧を監視するときに、半田付け不良等のために電池の接続中点につながる端子の接続がはずれた場合でも、電源監視ＩＣには電池ごとに電圧を入力する端子が別個に設けられているため上記従来の電源監視ＩＣのように誤判断することがないので、電池の安全を確保することができる。各電池の接続中点のそれぞれに、比較手段に電圧を入力するための端子と、比較手段に電力を供給するための端子とを別々に設けているので、電圧を入力する端子での電流を小さくすることができる。そのため、電圧降下を小さくすることができ、検出の精度を向上させることができる。
【００５８】
＜請求項２の効果＞
リチウムイオン電池は過放電や過充電の状態となると発煙などの危険があるが、電源監視ＩＣで精度の高い監視を行うことにより、リチウムイオン電池を使用した電池パックなどの安全が確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態のブロック図。
【図２】 本発明の第２の実施形態のブロック図。
【図３】 従来の電源監視ＩＣを使用した電池パックのブロック図。
【符号の説明】
１ 電源監視ＩＣ
２、３ リチウムイオン電池
４、５ 比較器
６ アンド回路
７ 放電制御回路
８ ＭＯＳＦＥＴ
１１ （＋）端子
１２ （−）端子
Ｒ７〜Ｒ１０ 保護抵抗
Ｕ１、Ｕ２ 電圧検出端子
ＵＣ１、ＵＣ２ 電力供給端子
Claims (3)
- 直列に接続された電池の各電圧をそれぞれ検出し、前記各電池の充電又は放電動作を制御する電源監視ＩＣにおいて、
前記電源監視ＩＣは、
前記電池の各電圧を分圧した電圧と所定の電圧とそれぞれ比較するための比較手段と、
前記各比較手段の入力側に前記各電池の各接続中点の電圧を抵抗を介してそれぞれ入力するための第１端子と、
該第１端子とは別個に設けられており、前記各電池の各接続中点から前記各比較手段に電力をそれぞれ供給するための第２端子と、
を有することを特徴とする電源監視ＩＣ。 - 前記第１端子と；前記比較手段の入力側と；を結ぶ第１経路と、
前記第２端子と；前記比較手段と；を結ぶ第２経路とは、
互いに独立して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電源監視ＩＣ。 - 請求項１また請求項２に記載の電源監視ＩＣを備えた電源装置であって、
前記各電池を直列に接続する電池接続手段と、
前記各電池の各接続中点と；前記第１端子と；を接続する第１接続手段と、
前記各電池の各接続中点と；前記第２端子と；を接続する第２接続手段と、を備え、
前記制御に応じて、前記各電池の充電又は放電を行うことを特徴とする電源装置。
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