JP5510228B2

JP5510228B2 - 保護回路

Info

Publication number: JP5510228B2
Application number: JP2010207212A
Authority: JP
Inventors: 昭宏西澤; 貴志武田
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: US8611061B2; US20120236453A1; CN102403760A; CN102403760B; JP2012065440A

Description

本発明は、二次電池の過電流保護を行う保護回路の信号送受信回路に関する。

近年、二次電池としてリチウムイオン電池がデジタルカメラなど携帯機器に搭載されている。リチウムイオン電池は過充電及び過放電に弱いため、過充電及び過放電の保護回路を備えることが必須となっている。

複数のリチウムイオン電池を直列接続して１つの電池パックとして使用する場合、直列接続された複数のリチウムイオン電池を複数の保護回路それぞれで監視する。この場合、各保護回路に使用する電子部品の耐電圧は１つのリチウムイオン電池の電池電圧になるため、耐電圧が高いＭＯＳトランジスタ等の高価な電子部品を使用する必要がなく、安価な電子部品で済む。

従来の保護回路は、図４に示すように、互いに直列に接続している二次電池１と、各々の二次電池の状態を検出して正常又は異常を示す状態信号を出力する電池状態検出回路２と、電池状態検出回路２の出力信号をレベルシフトするレベルシフト回路３と、レベルシフトされた出力信号を演算する演算回路４とを備え、レベルシフト回路３は定電流回路６とスイッチ５を有し、電池状態検出回路２の出力信号を電流の大きさに変換して伝達し、演算回路４はレベルシフト回路３からの信号と電池状態検出回路２の出力信号とを論理和演算を行う（例えば特許文献１参照）。

また、直列接続された複数の電池からなるブロック内の各電池の電圧を監視する検出回路、検出回路から出される信号を外部に出力する出力端子Ａ、保護ＩＣと同じ機能を有する別の保護ＩＣと接続するための接続端子Ｂ、出力端子Ａと接続端子Ｂとの間を接続する出力回路を具備し、出力回路は検出回路の出力に応じて出力端子Ａと接続端子Ｂとの間の電気的な状態を変化させる機能を有すると共に、別の保護ＩＣから接続端子Ｂに入力された信号を出力端子Ａに伝達する機能を有し、縦続接続が可能な保護ＩＣが提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００５−３３９５１号公報特開２００５−１１７７８０号公報

従来回路では、レベルシフト回路３から演算回路４までの信号配線の断線を検出することはできなかった。また、演算回路４の設計によっては、上記信号配線の断線があったとき、電池状態検出回路２が異常状態を検出した場合と同様に演算回路４が信号出力を行うようにしてフェイルセーフを実現することも可能であるが、電池状態検出回路２や演算回路４の論理構成の自由度が小さくなるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、保護回路間の信号配線の断線を検出できる信号送受信回路を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様による信号送受信回路は、直列接続された複数の二次電池それぞれに接続され、かつ、互いに縦続接続されて各二次電池の状態検出を行い保護する保護回路の信号送受信回路であって、
高電圧側の保護回路に設けられ、前記高電圧側の保護回路が出力する２値信号のレベルを、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第１の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲に規定して送信する信号送信回路（１１）と、
低電圧側の保護回路に設けられ、前記信号送信回路から信号配線を通して送信された前記２値信号のレベルを、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧と同一の前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第２の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲に低下させる電圧シフトを行う電圧シフト部（Ｎ２１〜Ｎ２４，Ｎ２６，Ｉ２１）と、
前記低電圧側の保護回路に設けられ、前記電圧シフト部で電圧シフトされた２値信号が前記電圧範囲より低いとき前記信号配線の断線を検出する断線検出部（Ｎ２５，Ｉ２２）と、を有する。

好ましくは、前記低電圧側の保護回路は、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第２の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲であって前記正極電圧から第２の電圧だけ低い電圧より高い基準電圧と前記電圧シフト部の出力する電圧を比較して比較結果を前記２値信号として出力する電圧比較部（２１）を有する。

また、本発明の他の一実施態様による信号送受信回路は、直列接続された複数の二次電池それぞれに接続され、かつ、互いに縦続接続されて各二次電池の状態検出を行い保護する保護回路の信号送受信回路であって、
低電圧側の保護回路に設けられ、前記低電圧側の保護回路が出力する２値信号のレベルを、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第１の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲に規定して送信する信号送信回路（４１）と、
高電圧側の保護回路に設けられ、前記信号送信回路から信号配線を通して送信された前記２値信号のレベルを、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧と同一の前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第２の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲に上昇させる電圧シフトを行う電圧シフト部（Ｐ３１〜Ｐ３３，Ｎ３１，Ｎ３２，Ｉ３１）と、
前記高電圧側の保護回路に設けられ、前記電圧シフト部で電圧シフトされた２値信号が前記電圧範囲より高いとき前記信号配線の断線を検出する断線検出部（Ｐ３４，Ｉ３２）と、を有する。

好ましくは、前記高電圧側の保護回路は、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第２の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲であって前記負極電圧から第２の電圧だけ高い電圧より低い基準電圧と前記電圧シフト部の出力する電圧を比較して比較結果を前記２値信号として出力する電圧比較部（３１）を有する。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、保護回路間の信号配線の断線を検出することができる。

本発明の信号送受信回路の第１実施形態の回路構成図である。本発明の信号送受信回路の第２実施形態の回路構成図である。多段構成の保護回路の一実施形態の回路構成図である。従来の保護回路の一例の回路構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

＜第１実施形態の回路構成＞
図１は本発明の保護回路の信号送受信回路の第１実施形態の回路構成図を示す。図１において、高電圧側の保護回路１０から低電圧側の保護回路２０に過充電検出信号又は過放電検出信号又は過電流検出信号又はそれらの検出信号及び断線検出信号の論理和信号等が伝達される。保護回路１０の電源端子ＶＤＤ１，ＶＳＳ１は直列接続された複数のリチウムイオン電池Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎの両端に接続されている。保護回路２０の電源端子ＶＤＤ２，ＶＳＳ２は直列接続された複数のリチウムイオン電池Ｌ２−１〜Ｌ２−ｎの両端に接続されている。リチウムイオン電池Ｌ１−ｎの負極はリチウムイオン電池Ｌ２−１の正極に接続されるため、保護回路１０の電源電圧ＶＳＳ１は保護回路２０の電源電圧ＶＤＤ２に等しい。

保護回路１０にはｎチャネルＭＯＳトランジスタＮ１１〜Ｎ１５及び定電流回路Ｉ１１を有する高電圧送信側（ＴＨＬ）の信号送信回路１１が設けられている。ＭＯＳトランジスタＮ１１のドレインとゲートは定電流回路Ｉ１１を介して電源ＶＤＤ１に接続されている。ＭＯＳトランジスタＮ１１のソースとバックゲートはＭＯＳトランジスタＮ１２のドレインとゲートに接続され、ＭＯＳトランジスタＮ１２のソースとバックゲートは電源ＶＳＳ１に接続されている。ＭＯＳトランジスタＮ１１のゲートはＭＯＳトランジスタＮ１３のゲートに共通接続され、ＭＯＳトランジスタＮ１２のゲートはＭＯＳトランジスタＮ１５のゲートに共通接続されている。

ＭＯＳトランジスタＮ１３のドレインは電源ＶＤＤ１に接続されている。ＭＯＳトランジスタＮ１３のソースとバックゲートはＭＯＳトランジスタＮ１４のドレインに接続され、ＭＯＳトランジスタＮ１４のソースとバックゲートはＭＯＳトランジスタＮ１５のソースとバックゲートに共通接続されると共に、保護回路１０の出力端子ＣＯ１２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＮ１４のゲートは端子１２に接続され、ＭＯＳトランジスタＮ１５のドレインは電源ＶＤＤ１に接続されている。

端子１２には保護回路１０内部で生成された、過充電検出信号又は過放電検出信号又は過電流検出信号又はそれらの検出信号及び断線検出信号の論理和信号等が供給される。当該信号はハイレベル（値１）又はローレベル（値０）の２値信号である。各ｎチャネルＭＯＳトランジスタのスレッショールド電圧をＶＴＨｎ１とする。

端子１２に供給される信号がハイレベル（電圧ＶＳＳ１＋Ｖα ：Ｖα＞ＶＴＨｎ１）のとき、電源ＶＳＳ１にＭＯＳトランジスタＮ１２，Ｎ１１のスレッショールド電圧を加算し、ＭＯＳトランジスタＮ１３のスレッショールド電圧を減算した電圧（ＶＳＳ１＋ＶＴＨｎ１）がハイレベル（値１）の信号として出力端子ＣＯ１２から出力される。上記のＶＴＨｎ１が第１の電圧に対応する。

端子１２に供給される信号がハイレベル／ローレベルに拘わらず、保護回路２０の入力端子ＣＩ１２は、定電流回路Ｉ２１で設定される電流値で端子ＣＩ１２を電圧ＶＳＳ２にプルダウンされている。端子ＣＩ１２の稼動電圧範囲は、保護回路１０の定電流回路Ｉ１１とＭＯＳトランジスタＮ１１，Ｎ１２で設定されるバイアス電圧と、ｎチャネルＭＯＳトランジスタＮ１３，Ｎ１５のソースホロアーによって設定される稼動電圧範囲をＭＯＳトランジスタＮ１４のゲート状態（ハイレベル／ローレベル）によって制御することで、出力端子ＣＯ１２から端子ＣＩ１２に伝達される。

端子１２に供給される信号がローレベル（電圧ＶＳＳ１）のとき、電源ＶＳＳ１にＭＯＳトランジスタＮ１２のスレッショールド電圧を加算し、ＭＯＳトランジスタＮ１５のスレッショールド電圧を減算した電圧（＝ＶＳＳ１）がローレベル（値０）の信号として出力端子ＣＯ１２から出力される。保護回路１０の出力端子ＣＯ１２は信号配線１５により保護回路２０の入力端子ＣＩ１２と接続されている。

保護回路２０にはｎチャネルＭＯＳトランジスタＮ２１〜Ｎ２６及び定電流回路Ｉ２１，Ｉ２２及びコンパレータ２１を有する低電圧送信側（ＲＨＬ）の信号受信回路２２が設けられている。ＭＯＳトランジスタＮ２１のドレインとゲートは入力端子ＣＩ１２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＮ２１のソースとバックゲートはＭＯＳトランジスタＮ２２のドレインとＭＯＳトランジスタＮ２５のゲートとコンパレータ２１の非反転入力端子に接続され、ＭＯＳトランジスタＮ２２のソースとバックゲートは電源ＶＳＳ２に接続されている。

ＭＯＳトランジスタＮ２２のゲートはＭＯＳトランジスタＮ２３のゲートとＭＯＳトランジスタＮ２４のゲート及びドレインに共通接続され、ＭＯＳトランジスタＮ２２，Ｎ２３，Ｎ２４それぞれのソースとバックゲートは電源ＶＳＳ２に接続され、ＭＯＳトランジスタＮ２２，Ｎ２３，Ｎ２４はカレントミラー回路を構成している。ＭＯＳトランジスタＮ２３のドレインはＭＯＳトランジスタＮ２６のソースとバックゲートに接続されると共にコンパレータ２１の反転入力端子に接続され、ＭＯＳトランジスタＮ２６のドレインとゲートは電源ＶＤＤ２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＮ２４のゲートとドレインは定電流回路Ｉ２１を介して電源ＶＤＤ２に接続されている。

ＭＯＳトランジスタＮ２５のソースとバックゲートは電源ＶＳＳ２に接続され、ＭＯＳトランジスタＮ２５のドレインは端子２４に接続されると共に定電流回路Ｉ２２を介して電源ＶＤＤ２に接続されている。

ここで、各ｎチャネルＭＯＳトランジスタのスレッショールド電圧をＶＴＨｎ２（＝ＶＴＨｎ１）とする。ただし、ＭＯＳトランジスタＮ２６のデバイスサイズはＭＯＳトランジスタＮ２１のデバイスサイズに比して小さくされ、ＭＯＳトランジスタＮ２６のスレッショールド電圧ＶＴＨｎ２Ｌは、ＭＯＳトランジスタＮ２１のスレッショールド電圧ＶＴＨｎ２に対し大きくされ、ＶＴＨｎ２Ｌ＞ＶＴＨｎ２と設定されている。

コンパレータ２１の反転入力端子にはＭＯＳトランジスタＮ２６のソースから、電源ＶＤＤ２をＭＯＳトランジスタＮ２６のスレッショールド電圧だけ減算した電圧（＝ＶＤＤ２−ＶＴＨｎ２Ｌ）が基準電圧として供給されている。

保護回路２０の入力端子ＣＩ１２に供給される信号がハイレベル（値１）つまり電圧（ＶＳＳ１＋ＶＴＨｎ１＝ＶＤＤ２＋ＶＴＨｎ１）のとき、コンパレータ２１の非反転入力端子にはＭＯＳトランジスタＮ２１のソースから、入力端子電圧（＝ＶＤＤ２＋ＶＴＨｎ１）をＭＯＳトランジスタＮ２１のスレッショールド電圧だけ減算した電圧（＝ＶＤＤ２＋ＶＴＨｎ１−ＶＴＨｎ２）が供給される。このため、コンパレータ２１はハイレベル（値１）の信号を端子２３から出力する。

保護回路２０の入力端子ＣＩ１２に供給される信号がローレベル（値０）つまり電圧（ＶＳＳ１＝ＶＤＤ２）のとき、コンパレータ２１の非反転入力端子にはＭＯＳトランジスタＮ２１のソースから、入力端子電圧（＝ＶＤＤ２）からＭＯＳトランジスタＮ２１のスレッショールド電圧を減算した電圧（＝ＶＤＤ２−ＶＴＨｎ２）が供給される。このため、コンパレータ２１はローレベル（値０）の信号を端子２３から出力する。上記のＶＴＨｎ２が第２の電圧に対応する。

更に、信号配線１５が断線したとき、ＭＯＳトランジスタＮ２２のドレインがローレベルとなり、ＭＯＳトランジスタＮ２５がオフするため、ＭＯＳトランジスタＮ２５のドレインに接続された端子２４からハイレベルとなる断線検出信号が出力される。なお、信号配線１５に断線がなければ、ＭＯＳトランジスタＮ２５がオンするため、ＭＯＳトランジスタＮ２５のドレインに接続された端子２４はローレベルとなる。

＜第２実施形態の回路構成＞
図２は本発明の保護回路の信号送受信回路の第２実施形態の回路構成図を示す。図２において、低電圧側の保護回路４０から高電圧側の保護回路３０に過充電検出信号又は過放電検出信号又は過電流検出信号又はそれらの検出信号の論理和信号が伝達される。保護回路４０の電源端子ＶＤＤ２，ＶＳＳ２は直列接続された複数のリチウムイオン電池Ｌ４−１〜Ｌ４−ｎの両端に接続されている。保護回路３０の電源端子ＶＤＤ１，ＶＳＳ１は直列接続された複数のリチウムイオン電池Ｌ３−１〜Ｌ３−ｎの両端に接続されている。リチウムイオン電池Ｌ３−ｎの負極はリチウムイオン電池Ｌ４−１の正極に接続されるため、保護回路３０の電源電圧ＶＳＳ１は保護回路４０の電源電圧ＶＤＤ２に等しい。

保護回路４０にはｐチャネルＭＯＳトランジスタＰ４１〜Ｐ４５及び定電流回路Ｉ４１を有する低電圧送信側（ＴＬＨ）の信号送信回路４１が設けられている。ＭＯＳトランジスタＰ４１のソースとバックゲートは電源ＶＤＤ２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＰ４１のドレインとゲートはＭＯＳトランジスタＰ４２のソースに接続され、ＭＯＳトランジスタＰ４２のバックゲートは電源ＶＤＤ２に接続され、ＭＯＳトランジスタＰ４２のドレインとゲートは定電流回路Ｉ４１を介して電源ＶＳＳ２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＰ４１のゲートはＭＯＳトランジスタＰ４５のゲートに共通接続され、ＭＯＳトランジスタＰ４２のゲートはＭＯＳトランジスタＰ４４のゲートに共通接続されている。

ＭＯＳトランジスタＰ４３のソースはＭＯＳトランジスタＰ４５のソースと共に保護回路４０の出力端子ＣＯ２１に接続されている。ＭＯＳトランジスタＰ４３，Ｐ４５のバックゲートは電源ＶＤＤ２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＰ４５のドレインは電源ＶＳＳ２に接続されている。ＭＯＳトランジスタＰ４３のゲートは端子４２に接続され、ＭＯＳトランジスタＰ４３のドレインはＭＯＳトランジスタＰ４４のソースと接続されている。ＭＯＳトランジスタＰ４４のバックゲートは電源ＶＤＤ２に接続され、ＭＯＳトランジスタＰ４４のドレインは電源ＶＳＳ２に接続されている。

端子４２には保護回路４０内部で生成された、過充電検出信号又は過放電検出信号又は過電流検出信号又はそれらの検出信号及び断線検出信号の論理和信号等が供給される。当該信号はハイレベル（値１）又はローレベル（値０）の２値信号である。各ｐチャネルＭＯＳトランジスタのスレッショールド電圧をＶＴＨｐ４とする。

端子４２に供給される信号がハイレベル／ローレベルに拘わらず、保護回路３０の入力端子ＣＩ２１は、定電流回路Ｉ３１で設定される電流値で端子ＣＩ２１をＶＤＤ１にプルアップされている。端子ＣＩ２１の稼動電圧範囲は、保護回路４０の定電流回路Ｉ４１とｐチャンネルＭＯＳトランジスタＰ４１，Ｐ４２，Ｐ４４，Ｐ４５とＰ４３のゲート状態（ハイレベル／ローレベル）によって制御され、出力端子ＣＯ２１から端子ＣＩ２１に伝達される。

端子４２に供給される信号がハイレベル（電圧ＶＤＤ２）のとき、電源ＶＤＤ２にＭＯＳトランジスタＰ４１のスレッショールド電圧の絶対値｜ＶＴＨｐ４｜を減算し、ＭＯＳトランジスタＰ４５のスレッショールド電圧の絶対値｜ＶＴＨｐ４｜を加算した電圧（＝ＶＤＤ２）がハイレベル（値１）の信号として出力端子ＣＯ１２から出力される。上記の｜ＶＴＨｐ４｜が第１の電圧に対応する。

端子４２に供給される信号がローレベル（電圧ＶＤＤ２−Ｖβ ：ＶＤＤ２−｜ＶＴＨｐ４｜＞Ｖβ）のとき、電源ＶＤＤ２にＭＯＳトランジスタＰ４１，Ｐ４２のスレッショールド電圧を減算し、ＭＯＳトランジスタＰ４４のスレッショールド電圧を加算した電圧（ＶＤＤ２−｜ＶＴＨｐ４｜）がローレベル（値０）の信号として出力端子ＣＯ２１から出力される。保護回路４０の出力端子ＣＯ２１は信号配線４５により保護回路３０の入力端子ＣＩ２１と接続されている。

保護回路３０にはｐチャネルＭＯＳトランジスタＰ３１〜Ｐ３４及びｎチャネルＭＯＳトランジスタＮ３１，Ｎ３２及び定電流回路Ｉ３１，Ｉ３２及びコンパレータ３１を有する高電圧受信側（ＲＬＨ）の信号受信回路３２が設けられている。ＭＯＳトランジスタＮ３２のソースとバックゲートは入力端子ＣＩ２１に接続されている。ＭＯＳトランジスタＮ３２のドレインとゲートはＭＯＳトランジスタＰ３２のドレインとＭＯＳトランジスタＰ３４のゲートとコンパレータ３１の非反転入力端子に接続され、ＭＯＳトランジスタＰ３２のソースとバックゲートは電源ＶＤＤ１に接続されている。

ＭＯＳトランジスタＰ３２のゲートはＭＯＳトランジスタＰ３１のゲートとＭＯＳトランジスタＰ３３のゲート及びドレインに共通接続され、ＭＯＳトランジスタＰ３１，Ｐ３２，Ｐ３３それぞれのソースとバックゲートは電源ＶＤＤ１に接続され、ＭＯＳトランジスタＰ３１，Ｐ３２，Ｐ３３はカレントミラー回路を構成している。ＭＯＳトランジスタＰ３１のドレインはＭＯＳトランジスタＮ３１のドレインとゲートに接続されると共にコンパレータ３１の反転入力端子に接続され、ＭＯＳトランジスタＮ３１のソースとバックゲートは電源ＶＳＳ１に接続されている。ＭＯＳトランジスタＰ３３のゲートとドレインは定電流回路Ｉ３１を介して電源ＶＳＳ１に接続されている。

ＭＯＳトランジスタＰ３４のソースとバックゲートは電源ＶＤＤ１に接続され、ＭＯＳトランジスタＰ３４のドレインは端子３４に接続されると共に定電流回路Ｉ３２を介して電源ＶＳＳ１に接続されている。

ここで、各ｎチャネルＭＯＳトランジスタのスレッショールド電圧をＶＴＨｎ３とする。ただし、ＭＯＳトランジスタＮ３１のデバイスサイズはＭＯＳトランジスタＮ３２のデバイスサイズに比して小さくされ、ＭＯＳトランジスタＮ３１のスレッショールド電圧ＶＴＨｎ３Ｌは、ＭＯＳトランジスタＮ３２のスレッショールド電圧ＶＴＨｎ３に対し大きくされ、ＶＴＨｎ３Ｌ＞ＶＴＨｎ３と設定されている。

コンパレータ３１の反転入力端子にはＭＯＳトランジスタＮ３１のドレインから、電源ＶＳＳ１をＭＯＳトランジスタＮ３１のスレッショールド電圧だけ加算した電圧（＝ＶＳＳ１＋ＶＴＨｎ３Ｌ）が基準電圧として供給されている。

保護回路３０の入力端子ＣＩ２１に供給される信号がハイレベル（値１）つまり電圧（ＶＤＤ２＝ＶＳＳ１）のとき、コンパレータ２１の非反転入力端子にはＭＯＳトランジスタＮ３２のドレインから、入力端子電圧（＝ＶＳＳ１）をＭＯＳトランジスタＮ３２のスレッショールド電圧だけ加算した電圧（＝ＶＳＳ１＋ＶＴＨｎ３）が供給される。このため、コンパレータ２１はハイレベル（値１）の信号を端子３３から出力する。

保護回路３０の入力端子ＣＩ２１に供給される信号がローレベル（値０）つまり電圧（ＶＤＤ２−｜ＶＴＨｐ４｜＝ＶＳＳ１−｜ＶＴＨｐ４｜）のとき、コンパレータ２１の非反転入力端子にはＭＯＳトランジスタＮ３２のドレインから、入力端子電圧（＝ＶＳＳ１−｜ＶＴＨｐ４｜）をＭＯＳトランジスタＮ３２のスレッショールド電圧だけ加算した電圧（＝ＶＳＳ１−｜ＶＴＨｐ４｜＋ＶＴＨｎ３）が供給される。このため、コンパレータ３１はローレベル（値０）の信号を端子３３から出力する。上記のＶＴＨｎ３が第２の電圧に対応する。

更に、信号配線４５が断線したとき、ＭＯＳトランジスタＮ３２のドレインがハイレベルとなり、ＭＯＳトランジスタＰ３４がオフするため、ＭＯＳトランジスタＰ３４のドレインに接続された端子２４からローレベルとなる断線検出信号が出力される。なお、信号配線４５に断線がなければ、ＭＯＳトランジスタＮ３４がオンするため、ＭＯＳトランジスタＮ３４のドレインに接続された端子２４はハイレベルとなる。

＜多段構成の保護回路＞
図３は多段構成の保護回路の一実施形態の回路構成図を示す。図３において、リチウムイオン電池５１〜５４それぞれは直列接続された複数のリチウムイオン電池Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎに相当し、リチウムイオン電池５１〜５４は直列接続されている。リチウムイオン電池５１の正極は出力端子５０Ａに接続され、リチウムイオン電池５１の負極は放電制御用のＭＯＳトランジスタＭ１と充電制御用のＭＯＳトランジスタＭ２を介して出力端子５０Ｂに接続されている。なお、出力端子５０Ａ，５０Ｂ間に図示していないが負荷が接続される。

このリチウムイオン電池５１〜５４それぞれの両端は保護回路６１〜６４それぞれの電源端子ＶＤＤ，ＶＳＳに接続される。なお、図３では、保護回路６４の電源端子をＶＤＤ１，ＶＳＳ１と表し、保護回路６３の電源端子をＶＤＤ２，ＶＳＳ２と表している。保護回路６１〜６４は縦続接続されている。

保護回路６３内には、高電圧側から低電圧側への信号受信回路（ＲＨＬ）７１と、高電圧側から低電圧側への信号送信回路（ＴＨＬ）７２と、低電圧側から高電圧側への信号受信回路（ＲＬＨ）７３と、低電圧側から高電圧側への信号送信回路（ＴＬＨ）７４と、高電圧側から低電圧側への信号受信回路（ＲＨＬ）７５と、高電圧側から低電圧側への信号送信回路（ＴＨＬ）７６が設けられている。信号受信回路７１，７５は前述の信号送信回路２２と同一構成であり、信号送信回路７２，７６は前述の信号送信回路１１と同一構成であり、信号受信回路７３は前述の信号送信回路３２と同一構成であり、信号送信回路７４は前述の信号送信回路４１と同一構成である。

保護回路６３の端子ＣＩ０１Ａには保護回路６２から例えば過充電検出信号が供給され、信号受信回路７１で受信される。信号受信回路７１で受信した過充電検出信号はオア回路８１を介して信号送信回路７２に供給される。なお、オア回路８１には保護回路６３内の過充電検出回路で検出した過充電検出信号が供給され、信号受信回路７１からの過充電検出信号と論理和がとられる。また、信号受信回路７１の出力する断線検出信号はオア回路８２に供給される。信号送信回路７２は過充電検出信号を保護回路６３の端子ＣＯ１２Ａから信号配線８３を通して保護回路６４の端子ＣＩ１２Ａに送信する。

また、保護回路６３の端子ＣＩ２１には保護回路６４から信号配線８４を通して例えば過電流検出信号が供給され、信号受信回路７３で受信される。信号受信回路７３で受信した過電流検出信号はオア回路８５を介して信号送信回路７４に供給される。なお、オア回路８５には保護回路６３内の過電流検出回路で検出した過電流検出信号が供給され、信号受信回路７３からの過電流検出信号と論理和がとられる。また、信号受信回路７３の出力する断線検出信号はインバータ８６で反転されてオア回路８２に供給される。信号送信回路７４は過電流検出信号を保護回路６３の端子ＣＯ１０から保護回路６２に送信する。

保護回路６３の端子ＣＩ０１Ｂには保護回路６２から例えば断線検出信号が供給され、信号受信回路７５で受信される。信号受信回路７５で受信した断線検出信号はオア回路８７を介して信号送信回路７６に供給される。また、信号受信回路７５の出力する断線検出信号はオア回路８２に供給される。なお、オア回路８７には保護回路６３内のオア回路８２から断線検出信号が供給され、信号受信回路７５からの断線検出信号と論理和がとられる。信号送信回路７６は断線検出信号を保護回路６３の端子ＣＯ１２Ｂから信号配線８８を通して保護回路６４の端子ＣＩ１２Ｂに送信する。

保護回路６４内には、高電圧側から低電圧側への信号受信回路（ＲＨＬ）９１と、高電圧側から低電圧側への信号送信回路（ＴＨＬ）９２と、低電圧側から高電圧側への信号受信回路（ＲＬＨ）９３と、低電圧側から高電圧側への信号送信回路（ＴＬＨ）９４と、高電圧側から低電圧側への信号受信回路（ＲＨＬ）９５と、高電圧側から低電圧側への信号送信回路（ＴＨＬ）９６、及びオア回路１０１，１０２，１０５，１０７，インバータ１０６が設けられている。信号受信回路９１，９５は前述の信号送信回路２２と同一構成であり、信号送信回路９２，９６は前述の信号送信回路１１と同一構成であり、信号受信回路９３は前述の信号送信回路３２と同一構成であり、信号送信回路９４は前述の信号送信回路４１と同一構成である。保護回路６４内の回路動作は保護回路６３内の回路動作と同様であり、その説明を省略する。

保護回路６４の信号送信回路９６は保護回路６１〜６４それぞれで検出した断線検出信号の論理和（断線検出時に値１）を制御信号として端子ＣＯ２３Ｂから出力する。この制御信号は端子ＣＯ２３Ｂに外付けされたインバータ１１１で反転されてアンド回路１１２，１１３に供給される。アンド回路１１２は放電オン時に値１の信号を供給され、アンド回路１１３は充電オン時に値１の信号を供給されており、アンド回路１１２，１１３はインバータ１１１から値０の信号を供給されると、ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２それぞれのゲートに値０の信号を供給し、これにより、ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２が共にオフして、負荷に流れる電流が遮断される。

このように、上記実施形態では、信号配線の断線を検出することができる。このため、過充電検出信号等の検出信号を送受信する信号送信回路及び信号受信回路ではフェイルセーフ等の断線の影響を考慮する必要がなく、信号送信回路及び信号受信回路における論理構成の自由度が大きくなる。

１０，２０，３０，４０保護回路
１１，４１信号送信回路
１５，４５信号配線
２２，３２信号受信回路
２１，３１コンパレータ
Ｉ１１，Ｉ２１，Ｉ２２，Ｉ３１，Ｉ３２，Ｉ４１定電流回路
Ｌ１−１〜Ｌ１−ｎ，Ｌ２−１〜Ｌ２−ｎ，Ｌ３−１〜Ｌ３−ｎ，Ｌ４−１〜Ｌ４−ｎリチウムイオン電池
Ｎ１１〜Ｎ３２ｎチャネルＭＯＳトランジスタ
Ｐ３１〜Ｐ３３，Ｐ４１〜Ｐ４５ｐチャネルＭＯＳトランジスタ

Claims

直列接続された複数の二次電池それぞれに接続され、かつ、互いに縦続接続されて各二次電池の状態検出を行い保護する保護回路の信号送受信回路であって、
高電圧側の保護回路に設けられ、前記高電圧側の保護回路が出力する２値信号のレベルを、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第１の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲に規定して送信する信号送信回路と、
低電圧側の保護回路に設けられ、前記信号送信回路から信号配線を通して送信された前記２値信号のレベルを、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧と同一の前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第２の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲に低下させる電圧シフトを行う電圧シフト部と、
前記低電圧側の保護回路に設けられ、前記電圧シフト部で電圧シフトされた２値信号が前記電圧範囲より低いとき前記信号配線の断線を検出する断線検出部と、
を有することを特長とする信号送受信回路。
請求項１記載の信号送受信回路において、
前記低電圧側の保護回路は、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第２の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲であって前記正極電圧から第２の電圧だけ低い電圧より高い基準電圧と前記電圧シフト部の出力する電圧を比較して比較結果を前記２値信号として出力する電圧比較部を
有することを特長とする信号送受信回路。
直列接続された複数の二次電池それぞれに接続され、かつ、互いに縦続接続されて各二次電池の状態検出を行い保護する保護回路の信号送受信回路であって、
低電圧側の保護回路に設けられ、前記低電圧側の保護回路が出力する２値信号のレベルを、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧から第１の電圧だけ低い電圧までの電圧範囲に規定して送信する信号送信回路と、
高電圧側の保護回路に設けられ、前記信号送信回路から信号配線を通して送信された前記２値信号のレベルを、前記低電圧側の保護回路に接続された二次電池の正極電圧と同一の前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第２の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲に上昇させる電圧シフトを行う電圧シフト部と、
前記高電圧側の保護回路に設けられ、前記電圧シフト部で電圧シフトされた２値信号が前記電圧範囲より高いとき前記信号配線の断線を検出する断線検出部と、
を有することを特長とする信号送受信回路。
請求項３記載の信号送受信回路において、
前記高電圧側の保護回路は、前記高電圧側の保護回路に接続された二次電池の負極電圧から第２の電圧だけ高い電圧までの電圧範囲であって前記負極電圧から第２の電圧だけ高い電圧より低い基準電圧と前記電圧シフト部の出力する電圧を比較して比較結果を前記２値信号として出力する電圧比較部を
有することを特長とする信号送受信回路。